Гальванотехніка

Гальванотехніка - метод осадження металів на поверхні залізних і неметалевих виробів за допомогою електролізу. Після такого осадження поверхню виробу набуває величезну стійкість проти корозії, більш прекрасний вид (декоративне покриття), час від часу - величезні твердість, стійкість проти стирання.

Якщо при цьому виріб покривається дуже вузьким (5 - 30 мкм) шаром металу, тільки в рідкісних випадках (зміцнення поверхні) доходить до 10-х часткою мм, то такого роду процес носить назву гальваностегії.

Гальваностегія має в даний час широке застосування (обміднення, нікелювання, хромування, сріблення, золочення, кадміювання, покриття поверхні цинком, оловом, свинцем).

Золочення, сріблення, нікелювання і хромування в головному переслідують декоративні цілі, відразу ці покриття збільшують опір корозії.

Мідь вживається головним чином як проміжний шар на покриваються нікелем або хромом залізних виробах. Для стійкості покриттів дуже принципово хороше зчеплення захисного металу з матеріалом ізделія.Нікель і хромнедостаточно міцно зчіплюються зі сталлю, тому останню спочатку омедняется, а потім вже поверх міді наносять шар нікелю або хрому.

Тому що шар хрому в ряді випадків не захищає від корозії, використовують і тришарове покриття (мідь - нікель-хром). Покриття виробів шаром нікелю або хрому захищає їх поверхню від окислення при нагріванні до 480 - 500 ° С. Широко поширене для захисту від корозії покриття цінком- в ряді випадків вдаються до Кадміювання.

Хромування і нікелювання використовуються також для збільшення зносостійкості поверхонь, наприклад стереотипів в друкарському справі. Нанесення на стереотип шару нікелю, хрому або заліза може підвищити його термін служби в 10 разів і більше. У цих випадках товщина наноситься плівки повинна бути більше (30 - 50 мкм і більше).

Обов`язковою умовою міцності зчеплення шару, що наноситься з головним металом є чистота поверхні останнього. Тому перед електролізом створюють ретельне видалення з виробів дрібних слідів бруду, окислів, жиру. Для цього їх знежирюють зазвичай в жарких сумішах лугів або в органічних розчинниках - гасі, бензині.

Для видалення оксидів і бруду вироби піддають травленню в сірчаної або соляної кислоти, а для отримання гладких поверхонь - шліфування та полірування. Останню операцію повторюють і після покриття, якщо з декоративних міркувань потрібно отримати блискучу поверхню, тому що вироби з ванн зазвичай виходять матовими.

Основною частиною електроліту є солі осаждающегося металу. Крім того, для поліпшення провідності електроліту в нього нерідко вводять кислоти або лугу, що надають електроліту кислий або лужний характер. При золоченні і сріблення, а час від часу і при обмідненої в електроліт вводять ціанисті сполуки, що забезпечує найкраще зчеплення покриття з головним металом.

Зазвичай, в процесах гальваностегії використовують розчинні аноди у вигляді смуг або лозин з металу, що осідає на катоде.В цьому випадку здійснюється перенесення металу з анода на катод. Використовуються, але, і аноди з металу або сплаву, нерозчинного в даному електроліті, наприклад при хромування - зі свинцю або свинцево-сурьмяного сплаву. В даному випадку метал виділяється на виробах за рахунок електроліту, і в електроліт систематично необхідно додавати сіль осідає, металу.

Гальваностегія здійснюється в ваннах з матеріалу, хімічно стійкого відносно використовуваного електроліту. Великі ванни роблять залізними, звареними, при цьому для кислих сумішей їх ізолюють усередині гумою, ебонітом, вініпластом або покривають кислототривкими і теплостійкими лаками.

Оброблювані вироби встановлюються зазвичай на підвісках у ванні. Для процесів, що протікають при малій щільності струму (0,01 - 0,1 А / см2), використовують стаціонарні ванни з нерухомими катодами.

При величезних щільності струму (наприклад, при хромування) використовують ванни безперервної дії, в яких вироби в процесі покриття пересуваються від 1-го краю ванни до іншого. Такі ванни зазвичай забезпечені пристроями для змішування електроліту стисненим повітрям і його фільтрації.

При величезних продуктивності використовують автомати, забезпечені поруч ванн, в яких проводиться не тільки саме покриття виробів, та й підготовка їх поверхні (знежирення, травлення і промивання). У таких автоматах вироби, переміщаючись кроками по горизонталі і вертикалі, по черзі проходять всі ванни.

При гальваностегії, як і при всіх електролітичних процесах, застосовується незмінний струм зазвичай низької напруги (6 - 24 В). Регулює процес здійснюється конфігурацією щільності струму, значення останньої змінюється залежно від процесу від сотих і 10-х часткою А / дм2 при золоченні і сріблення до 10-х часткою А / см2 при хромування.

При збільшенні щільності струму зростає кількість осаждаемого в одиницю часу металу, але при перевищенні нею певного значення (власного для кожного процесу) якість покриття різко погіршується. Ванни для електролітичного покриття живляться від генераторів постійного струму або від напівпровідникових перетворювачів.

Для більшості процесів гальваностегії вихід по струму порівняно великий (від 100 до 90%), для ряду процесів, наприклад золочення та деяких видів омеднения, вихід по току зменшується до 70 - 60%. Тільки при хромування він дуже низький (12%), тому що в цьому процесі основна частина витрачається електроенергії витрачається на побічні реакції.

В останні роки проводиться досліди із застосування в гальванічних процесах повторюваного струму. Зазвичай накладають змінну складову на незмінний струм, при цьому амплітуда змінної складової приблизно в 2 рази перевершує значення незмінного струму. Застосування повторюваного струму при виконанні нікелевих, мідних і цинкових покриттів дозволяє зробити краще їх якість, а саме зменшити забруднення осаждаемого шару домішками.

У деяких випадках виявляється можливим обміднення при харчуванні ванни струмом частотою 50 Гц. Пояснюється це частковим випрямленням змінного струму хімічної осередком, з цього в струмі ванни виникає незмінна складова.

Школа для електрика