Метод гальванического покрытия металлов был изобретен достаточно давно. С его помощью можно улучшить механические свойства материала и расширить сферы эксплуатации готовой продукции. Под гальваникой подразумевается цикл обработки образца по строгому алгоритму действий.
Гальванизация — это метод покрытия одного металла каким-либо другим путём электролиза.
История появления и развития
Историки утверждают, что технология гальванического осаждения, а точнее ее разновидность под названием гальванопластика, появилась в 1838 г. Автором идеи стал исследователь Борис Якоби. В ходе многочисленных опытов ученый изобрел необычный способ обработки металлических заготовок и стал активно внедрять его в разные сферы промышленности. Вскоре гальванику стали использовать на монетных дворах и организациях, которые производили типографические приспособления или оборудование для художественной деятельности.
Метод был назван не в честь первооткрывателя, а итальянского ученого Луиджи Гальвани, который попробовал обработать изделия электрохимическим путем почти в один промежуток времени с Якоби.
В каком случае требуется гальваническое покрытие металла
Гальваническое покрытие металла является, по сути, электрохимическим процессом, в котором, помимо обрабатываемого изделия, принимают участие электролит, два электрода и электрический ток. Электролит представляет собой токопроводящую жидкость, в которой под воздействием электрического тока выделяются молекулы металла, оседающие затем на поверхности обрабатываемой детали и покрывающие ее тонкой пленкой.
Отличительной особенностью гальванического покрытия является то, что металл не просто наносится на нужную поверхность, а его молекулы проникают в поверхностный слой изделия.
Технология начала применяться в 1838 году благодаря ученому Борису Якоби. Он первым начал активное внедрять гальванику в различные сферы производства. Затем его изобретение начало использоваться монетными дворами, художниками-ремесленниками, промышленными предприятиями.
Впрочем, своим названием этот способ защиты металлов от коррозии обязан итальянскому ученому Луиджи Гальвани, начавшему изучать электрохимическую технологию обработки изделий практически в то же время, что и Борис Якоби.
Гальваническое покрытие металлов преследует различные цели. К примеру, для выполнения гальванического хромирования обрабатываемое изделие покрывается слоем никеля. В большинстве случаев такие слои предназначены для повышения защитных и декоративных характеристик изделий. Также при помощи гальваники можно создавать точные копии деталей, в том числе со сложным рельефом поверхности. Этот процесс носит название гальванопластики.
Преимущества гальванического покрытия металлов заключаются в следующем:
- Для них характерна равномерная толщина и высочайший уровень плотности покрытия.
- Гальванические покрытия подходят и для обработки деталей, отличающихся сложными формами.
- Гальваническое покрытие металлов существенно повышает их декоративные и защитные свойства.
- Регулировать толщину гальванического слоя достаточно просто.
Суть гальванического процесса
Гальванизация представляет собой особый электрохимический процесс, который приводит к образованию тонкого металлического покрытия на исходной заготовке. Обработка состоит из нескольких основных циклов:
- Подготовка электролита с подходящим составом (меняется в зависимости от типа материала и желаемого результата).
- Опускание в готовый раствор 2 анодов, которые соединяются с плюсовым контактом источника постоянного тока.
- Погружение в гальванизирующую смесь заготовки, размещение ее между анодами и подсоединение к контакту с минусовым значением. В результате обрабатываемая деталь станет катодом.
- Замыкание электрической цепи.
Гальванизация приводит к образованию тонкого металлического покрытия.
Гальванические циклы, которые происходят в такой цепи, подразумевают передвижение заряженных частиц наносимого металла, присутствующих в электролитическом растворе, к отрицательно заряженному катоду с последующим оседанием на поверхности. Это приводит к появлению металлической пленки.
Суть гальванического способа покрытия металла
Понять, что представляет собой гальваника, невозможно без понимания сущности этого электрохимического процесса. Гальваническая обработка деталей, при которой их поверхность покрывается тонким металлическим слоем, состоит из ряда основных этапов:
- приготовления раствора электролита, состав которого будет различным в разных случаях;
- погружения в раствор электролита двух анодов, которые подключаются к положительному контакту источника постоянного тока;
- погружения в электролитический раствор защищаемой детали, расположения ее между двумя анодами и подключения к отрицательному контакту источника тока (при этом обрабатываемая деталь будет играть роль катода);
- замыкания сформированной электрической цепи.
Суть гальванических процессов, протекающих в электрической цепи, состоит в следующем: положительно заряженные частицы наносимого металла, присутствующие в электролитическом растворе, под воздействием электрического тока направляются к отрицательно заряженному катоду – детали, оседая на ее поверхности и формируя на ней тонкую металлическую пленку.
Цели гальванизации металла
Существует широкий спектр целей, для которых может использоваться гальванизация. Если нужно выполнить гальваническое хромирование, образец следует покрыть никелевым слоем. В большинстве случаев такая технология применяется для улучшения защитных и декоративных свойств образцов. Гальваника может применяться и с целью получения точных копий деталей, которые обладают сложным рельефом. В таких условиях процесс называется гальванопластикой.
Не меньшей популярностью пользуется цинкование черных металлов посредством гальваники. Такая обработка предназначается для формирования на поверхности антикоррозийного оцинкованного покрытия. Металлические детали, гальванизированные таким методом, могут эксплуатироваться в течение долгого времени во влажной среде, взаимодействовать с соленой или пресной водой и при этом не терять начальных свойств.
Наносить гальванические покрытия на поверхность металла можно с различными целями.
Качественное цинкование обязательно при производстве трубопрокатных изделий, технических емкостей, составляющих кровельных или строительных конструкций.
Гальваника незаменима и в ювелирной деятельности. Ее используют для улучшения декоративных качеств обрабатываемых образцов. Процесс подразумевает распределение на изделии золота или серебра, восстановления поврежденных поверхностей и других действий, нацеленных на улучшение внешнего вида украшений.
Какие гальванические покрытия для вас сделает ?
В нашем распоряжении – самое современное оборудование для гальваники, поэтому мы предоставим заказчику все актуальные варианты покрытий:
— покрытие цинком (цинкование) – придает изделиям блеск и предотвращает образование ржавчины;
— покрытие никелем (никелирование) делает металлическую деталь устойчивой к внешним воздействиям;
— покрытие медью (омеднение), которое мы делаем по предварительному заказу, формирует для деталей прочную защитную пленку;
— покрытие золотом или серебром (золочение и серебрение), которое осуществляется по особому заказу достаточного объема, обеспечит сочетание предельно дорогого внешнего вида и надежной защиты от коррозии;
— покрытие хромом (хромирование) качественно повышает эстетику изделий, при этом делая их более прочными и увеличивая защиту от агрессивных внешних сред;
— покрытие латунью (латунирование) придает изделиям стильный декоративный вид;
— травление снимает с изделия поверхностный слой, что позволяет убрать окислы и ржавчину и обнаружить внутренние дефекты. Процедура становится отличной подготовкой к нанесению финишного покрытия;
— гальваника алюминия создает гальваническое покрытие на этом непростом в обработке материале и решает сложности, связанные с его поверхностной оксидной пленкой.
Специалисты проводят все нужные операции, грамотно подбирая режим электролитического процесса под условия заказа.
Три веских причины поручить выполнение заказа
Методы гальваники
Формирование защитной пленки посредством распределения другого металла выполняется с помощью 2 технологий:
- Катодное напыление. При незначительном повреждении слоя происходит образование ржавчины на основном изделии. Это связано с реакцией самого поверхностного покрытия.
- Анодное нанесение. Метод характеризуется большей эффективностью в сравнении с предыдущим вариантом. Если появляется угроза развития коррозийных процессов, то они происходят только в поверхностном слое. Основная часть изделия долго не теряет начальных внешних свойств. Кроме того, материал остается защищенным от негативных воздействий окружающей среды.
Интересное: Контактная сварка
Гальванизация металла
Покрытие поверхностей готовых изделий дополнительным слоем позволяет решить многие технические и эстетические задачи. Одним из наиболее распространённых методов нанесения таких покрытий является гальванизация металла. Этот метод относится к категории электрохимических процессов, протекающих в ёмкости, наполненной электролитом. Гальваника формирует новый слой благодаря проникновению (диффузии) молекул в поверхностный слой заготовки, формируя тонкую плёнку.В результате проведения этого процесса получается слой с новыми физическими и механическими свойствами.
Ключевые преимущества
Для гальваники характерны важные преимущества, которые делают ее популярным методом обработки металлов. Специалисты отмечают такие пункты:
- Покрытие металлом выполняется на любые типы исходных образцов, независимо от их формы или конфигурации.
- Финишный слой имеет высокую плотность и равномерную толщину.
- Поверхность характеризуется неплохой адгезией с обработанным покрытием.
- Защитные и декоративные свойства обрабатываемых деталей находятся на высоком уровне.
- Толщина металлического слоя, который наносится посредством гальваники, регулируется без особых сложностей.
Покрытие металлом выполняется независимо от формы.
Кроме того, технология качественно отработана и не требует каких-либо сложных операций при выполнении.
Ее реализация не сопровождается большими финансовыми вложениями.
Совместимость металлов
Контактная коррозия случается при взаимодействии 2 разнородных металлов. Так, запрещено соединять листы алюминия с помощью медной заклепки, поскольку это приведет к образованию сильной гальванической пары.
Различные металлы различаются электродными потенциалами. При контакте с электролитом один становится катодом, а другой анодом. В ходе химической реакции начинается коррозия, при которой медь (катод) беспощадно уничтожает алюминий (анод).
Практически все разнородные материалы, контактирующие друг с другом, не защищены от образования ржавчины, т.к. даже частицы влаги, содержащиеся в воздухе, могут превратиться в электролит и запустить электродный потенциал.
Ознакомиться с совместимостью гальванических пар можно с помощью таблицы:
| Алюминий | Латунь | Бронза | Медь | Оцинкованная сталь | Железо | |
| Алюминий | Д | Н | Н | Н | Д | О |
| Медь | Н | О | О | Д | О | Н |
| Свинец | О | О | О | О | Д | Д |
| Цинк | Д | Н | Н | Н | Д | Н |
Д — допустимые контакты (минимальный риск ГК).
О — ограниченно допустимые контакты (средний риск ГК).
Н — недопустимые контакты (повышенная вероятность ГК).
Области применения
Гальваника необходима для:
- Защиты. Покрытие металлов оберегает основной материал от появления ржавчины и прочих разрушительных процессов.
- Изменения внешних свойств. С помощью гальванизации можно восстановить красоту поверхности изношенного изделия и избавиться от мелких повреждений.
- Специального назначения. Нередко метод применяется для улучшения технических свойств основы.
Гальваника необходима для защиты металла.
Гальванические поверхности распространены в автомобилестроении, производстве ювелирных изделий и металлоконструкцией, изготовлении стройматериалов, посуды, крепежных деталей и промышленного оборудования. Кроме того, технология используется и для создания компакт-дисков.
Виды гальванических покрытий
Поверхности гальванизируют с помощью различных металлов. В зависимости от используемого покрытия алгоритм действий и результат работ различаются.
Хромирование
Распространенный способ обработки металлов. Под воздействием хромирования заготовка становится устойчивой к износу. Кроме того, метод восстанавливает начальный вид изделия и устраняет следы повреждений.
Меднение
Это промежуточный цикл обработки, поскольку готовое изделие недостаточно хорошо справляется с коррозийными процессами. Со временем поверхность подвергается окислению, поэтому для исключения неприятных явлений выполняется повторное нанесение покрытия. В качестве электролитов применяются кислотные и щелочные смеси.
Меднение — это промежуточный цикл обработки.
Цинкование
Созданная гальваническая пара выдерживает воздействие агрессивных сред. Срок службы деталей определяется периодом разрушения цинка.
В течение этого времени металл будет сохранять внешние свойства без появления ржавчины.
Железнение
Способ предназначается для повышения прочностных свойств изделий, которые быстро изнашиваются. Железнение делает металл устойчивым к различным повреждениям и быстрому износу.
Железнение повышает прочность изделий.
Никелирование
Технологический цикл используется при обработке заготовок из меди, стали и алюминия. Образованный слой защищает изделия от кислотной среды, истирания и механических воздействий.
Интересное: Что такое поверхностная закалка
Латунирование
При обработке применяются цианистые электролиты цинка, натрия, калия. Покрытие распределяется для сохранения или улучшения декоративных свойств образцов. Способ востребован для стальных заготовок, которые будут обклеиваться резиновыми вставками.
Латунирование применяется для сохранения декоративных свойств образцов.
Родирование
Позволяет повысить стойкость изделия к негативному воздействию кислот, щелочей и химических веществ. Химический элемент делает металл устойчивым к агрессивным химикатам и механическим нагрузкам.
Серебрение и золочение
Востребованы в ювелирной деятельности. В емкость с электролитическим раствором погружается обрабатываемый образец. В смеси происходит растворение ионов золота или серебра. После завершения цикла на поверхности появляется тонкий слой драгоценного металла.
Серебрение и золочение востребовано среди ювелиров.
Лужение
Представляет собой нанесение оловянного слоя или сплава этого метала на металлическую поверхность. Обработка этим методом востребована в машиностроение, радиотехнике и авиационной промышленности.
Травление
Данный процесс с использованием кислотной среды выполняется в стеклянной, эмалированной или металлической ванне. Детали выдерживаются в растворе в течение 1,5-2 минут.
В чем выгода использования гальванического покрытия деталей?
Создание гальванических покрытий предоставляет сразу несколько серьезных преимуществ:
— стойкий и длительный антикоррозийный эффект;
— возрастание устойчивости поверхностей к трению, износу и ударным нагрузкам;
— изменение электропроводимости – в зависимости от покрытия она может как возрасти, так и снизиться;
— увеличивается способность выдерживать высокие температуры;
— растет защищенность от воздействия агрессивных сред;
— заказчик получает отличный эстетический эффект.
Благодаря таким возможностям, гальваника деталей применяется в таких сферах, как:
— самолетостроение;
— строительное производство;
— машиностроение;
— радиотехника и электроника;
— оптика;
— дизайн.
Свойства гальванических покрытий
Покрытия гальваникой обладают несколькими свойствами:
- Шероховатость. Степень фактурности зависит от используемого метода гальванизации.
- Твердость внешнего слоя. Параметр измеряется с помощью специального устройства ПМТ-3.
- Электрические свойства. Они незаменимы при производстве разных токопроводящих деталей.
Покрытия гальваникой обладают твердостью внешнего слоя.
Альтернатива гальваническому покрытию
Для повышения прочностных свойств и устойчивости к коррозии металлической заготовки используются и другие методы. Среди них:
- Закалка образца.
- Рекристаллизация.
- Чеканка.
- Обкатывание.
- Наплавка и т.д.
Для повышения прочностных свойств используется закалка образца.
К наиболее простым и эффективным вариантам относят распределение твердосмазочных смесей. Они похожи на лакокрасочные материалы, но с наличием твердых смазочных частиц в составе. Подобная обработка способствует образованию тонкой пленки с высокими несущими свойствами и невысоким коэффициентом трения.
Основные виды гальванических покрытий металлов
В настоящее время гальваническое покрытие изделий выполняется при помощи различных металлов, образующих тонкую пленку, которая придает деталям и конструкциям надежную защиту.
Среди основных видов гальванических покрытий металлов можно выделить следующие:
- Гальваническое покрытие медью.
Это процедуру называют медированием.
Будучи нанесенной на поверхности самых различных металлов, медь образует очень прочную защитную пленку. В большинстве случаев медирование выполняется при помощи медного купороса.
- Гальваническое покрытие серебром.
Также достаточно часто используется гальваническое покрытие серебром – серебрение. В результате поверхность изделий покрывается серебристой пленкой, придающей металлам разнообразные полезные свойства. Кроме того, предметы, обработанные таким образом, приобретают более привлекательный и дорогой внешний вид.
Особую роль гальваника играет в ювелирном деле. Ее основная задача в этом случае заключается в повышении декоративных характеристик обрабатываемых изделий.
Рекомендуем статьи по металлообработке
- Марки сталей: классификация и расшифровка
- Марки алюминия и области их применения
- Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска
- Гальваническое покрытие золотом.
Все чаще стало применяться и гальваническое покрытие драгоценными металлами, в том числе золотом – золочение. Покрытая золотом поверхность изделий приобретает привлекательный и дорогой внешний вид, кроме того, золотая пленка защищает от появления коррозии.
Отметим также, что золочение используется, в том числе и в отношении изделий из золота, практически в два раза повышая твердость их поверхностного слоя. К тому же золотая пленка, которой покрывается ювелирное изделие, придает ему большую яркость и привлекательность, как бы подсвечивая изнутри.
- Гальваническое покрытие хромом.
Гальваническое покрытие металлов хромом придает им большую прочность и устойчивость к агрессивным воздействиям внешней среды.
Хром покрывает поверхность тонкой пленкой, наделяющей изделия защитными и эстетическими характеристиками.
- Гальваническое покрытие никелем.
Оно отличается экономичностью.
Подобный метод оптимален в случаях, когда требуется придать металлическим изделиям и конструкциям прочность и устойчивость к разного рода воздействиям внешней среды.
- Гальваническое покрытие цинком.
Распространенным является гальваническое покрытие черных металлов цинком – цинкование. В результате на поверхности изделий формируется защитный слой, для которого характерна высокая устойчивость к возникновению коррозии.
Металлические изделия, обработка которых была выполнена при помощи цинкования, могут в течение долгого времени использоваться в условиях высокой влажности, и даже постоянный контакт с пресной и соленой водой не повлияет отрицательно на их первоначальные характеристики. Цинкование применяют для покрытия трубопрокатной продукции, различных емкостей, элементов кровельных, строительных и опорных конструкций. Благодаря этому способу гальванического покрытия металлы получают, помимо барьерной, электрохимическую защиту.
- Гальваническое покрытие оловом.
Олово используется для гальванического покрытия алюминия, цинка, стали и меди. С его помощью металлы обретают такие характеристики, как твердость и прочность.
Особенности гальванической обработки
Металлические изделия гальванизируются в несколько этапов. Чтобы не допустить ошибок, нужно в точности придерживаться алгоритма действий.
Приготовление электролитического раствора
Компоненты выбирают опытным путем с учетом таких особенностей:
- Типа покрытия, которое формируется.
- Толщины наружного слоя.
- Материала изготовления заготовки.
Для каждой детали, которая подвергается гальванике, нужен индивидуальный состав с соответствующей рецептурой.
Погружение 2 анодов в готовый раствор
К анодам подсоединяются контакты с плюсовым значением. Подача напряжения осуществляется источником постоянного тока.
К анодам подсоединяются контакты.
Погружение заготовки в электролит
Перед погружением образца в электролитическую смесь нужно тщательно обработать его с помощью щеточки и наждачной бумаги. Затем анодную пластину опускают в ванну, а с помощью анодов замыкают клемму с плюсовым значением.
Между анодами закрепляется заготовка, а затем к ней подводится отрицательный полюс от источника электроснабжения.
Готовая смесь отправляется в резервуар и заполняется выше уровня размещения детали.
Промежуток времени, который требуется для реализации задач, зависит от толщины слоя.
Гальванизированная сталь что это такое?
Гальваника как технология обработки металлических изделий представляет собой электрохимический процесс, участниками которого являются обрабатываемая деталь, электролит, два электрода и электрический ток.
Электролит – это токопроводящее жидкое вещество, из которого в результате прохождения через него электрического тока выделяются молекулы металла, оседающие на поверхности обрабатываемого изделия и образующие на ней тонкую пленку.
Гальванические покрытия, чем они и примечательны, формируются не простым нанесением слоя металла на обрабатываемую поверхность, а в результате проникновения его молекул в поверхностный слой детали.
Гальваника является надежным способом получения защитного или декоративного покрытия на металлических изделиях
В чем заключается суть гальванического процесса
Чтобы разобраться в том, что такое гальваника, важно понять сущность такого электрохимического процесса. Гальваническая обработка изделия, в процессе которой на его поверхности формируется тонкий металлический слой, может быть разбита на несколько основных этапов:
- приготовление электролитического раствора, состав которого подбирается в каждом конкретном случае;
- погружение в электролитический раствор двух анодов, подключаемых к плюсовому контакту источника постоянного тока;
- погружение в раствор для гальванизации обрабатываемого изделия, расположение его между анодами и подключение к минусовому контакту источника электрического тока (таким образом, обрабатываемое изделие будет выступать в роли катода);
- замыкание сформированной электрической цепи.
Схема гальванической ванны
Гальванические процессы, начинающие протекать в такой электрической цепи, заключаются в том, что положительно заряженные частицы наносимого металла, содержащиеся в растворе электролита, под воздействием электрического тока начинают стремиться к отрицательно заряженному катоду-изделию, оседая на его поверхности и формируя на ней тонкую металлическую пленку.
Цели выполнения
Наносить гальванические покрытия на поверхность металла можно с различными целями. Например, чтобы выполнить гальваническое хромирование, обрабатываемую поверхность надо покрыть слоем никеля.
В основном же гальванические покрытия наносятся для того, чтобы улучшить защитные свойства и декоративные характеристики изделий. Используется гальваника и для создания точных копий деталей, отличающихся даже очень высокой сложностью рельефа.
В таких случаях данный процесс называют гальванопластикой.
Широко распространен метод цинкования черных металлов с помощью гальваники. Он позволяет сформировать на их поверхности слой цинка, отличающийся исключительно высокой устойчивостью к коррозии.
Металлические изделия, обработанные по данной технологии, могут очень длительное время эксплуатироваться в условиях повышенной влажности, находиться в постоянном контакте с пресной и соленой водой, не утрачивая при этом своих изначальных характеристик.
При помощи цинкования, в частности, обрабатывают трубопрокатную продукцию, различные емкости, элементы кровельных, строительных и опорных конструкций. За счет цинкования металл получает не только барьерную, но и электрохимическую защиту.
Оцинковка кузова автомобиля в гальванической ванне
Если при помощи цинкования повышают только коррозионную устойчивость металла, то гальваническое покрытие хромом позволяет не только решить эту важную задачу, но и сделать поверхность обрабатываемой детали более твердой и износоустойчивой, а также повысить ее декоративную привлекательность. Этим же целям служат гальванические покрытия из никеля.
Ювелирное дело – еще одна сфера, где гальванике отведена особая роль. Гальванирование в данном случае применяется для того, чтобы улучшить декоративные характеристики обрабатываемых изделий.
Гальванический процесс используется для нанесения на ювелирное изделие слоя золота или серебра, реставрации поверхности, утратившей свою привлекательность с течением времени.
Примечательно, что золочению с помощью гальваники подвергают даже изделия из золота, что позволяет почти в два раза увеличить твердость их поверхностного слоя. Кроме того, такая пленка, нанесенная на золотое изделие, как будто подсвечивает его, делает ярче и красивее.
Оборудование и материалы
Нанесение гальванических покрытий на различные металлы требует использования соответствующего оборудования и расходных материалов.
Для хромирования, цинкования, а также для покрытия обрабатываемых деталей другими металлами используется однотипное гальваническое оборудование.
Различия при выполнении таких процессов будут заключаться только в составе используемого электролита, его температуре и других режимах выполнения обработки.
Обработка металла методом гальваники выполняется с использованием такого оборудования, как:
- гальванические ванны, в которые заливается электролитический раствор, помещаются аноды и обрабатываемое изделие;
- источник постоянного тока, оснащенный регулятором выходного напряжения;
- нагревательное устройство, при помощи которого электролитический раствор доводят до требуемой рабочей температуры.
Гальваническая ванна с механизмом покачивания
Для выполнения гальваники также необходимы анодные пластины, которые могут быть изготовлены из различных металлов. Назначение таких пластин состоит не только в подаче электрического тока в электролит, а также в равномерном распределении тока по поверхности обрабатываемого изделия, но и в том, чтобы восполнять убыль наносимого на деталь металла, активно расходуемого из состава электролита.
Различные виды гальванических покрытий наносятся с использованием электролитических растворов с разным химическим составом.
Для приготовления таких растворов применяются опасные химические вещества, поэтому храниться они должны в герметичных стеклянных емкостях с притертыми крышками.
Все химические реагенты, из которых готовится электролитический раствор для гальваники, должны отмеряться в точных количествах, поэтому для выполнения такой процедуры необходимо использовать электронные весы.
Ручная линия гальванопластики драгоценных металлов
Любая линия для выполнения гальваники металлов или простейшее гальваническое оборудование должны устанавливаться в помещениях, оснащенных эффективной вентиляционной системой. Необходимо также очень ответственно отнестись к личной безопасности специалиста, обслуживающего оборудование для гальваники.
Все работы, связанные с гальваникой, надо выполнять в респираторе и защитных очках, в плотных резиновых перчатках, клеенчатом фартуке и обуви, способной защитить кожу ног от ожогов.
Если этот процесс выполняется в домашних условиях, при этом вы еще в полной мере не знаете, что такое гальванизация, то следует заранее внимательно изучить специальную литературу или посмотреть обучающее видео на эту тему.
Необходимые материалы и специальное оборудование
Для обработки металлов защитной поверхностью нужно подготовить:
- Источник постоянного тока для пропускания напряжения через замкнутую цепь. Необходимо убедиться, что в нем присутствует регулятор для изменения параметров выходного напряжения.
- Резервуар для электролита. В смесь будет погружена обрабатываемая заготовка.
Для обработки металлов нужно подготовить источник постоянного тока.
В качестве дополнительных аксессуаров используется устройство для нагрева электролита до требуемой температуры.
Процесс гальванического покрытия металла
Для безошибочного проведения работ по гальванике необходимо учитывать советы экспертов. Также следует действовать согласно поэтапному руководству.
Подготовительные работы
Гальваническая металлизация производится после нескольких подготовительных мероприятий. Для начала следует очистить поверхность от ржавчины, налета, пыли и грязи, а затем отшлифовать ее с помощью наждачной бумаги. После этого необходимо обезжирить материал для удаления жировых пятен и подтеков масла.
Интересное: Гильотины для рубки металла
Завершив подготовку, можно переходить к основной части работ.
Проведение гальванизации
Схема данного процесса выглядит следующим образом:
- В ванну опускается электролитический раствор.
- На анод подается напряжение через плюсовые полюсы.
- Смесь электролита разогревается до требуемого уровня.
- На детали закрепляется отрицательный контакт. Затем ее медленно опускают в резервуар.
Проведение гальванизации происходит по схеме.
Дополнительные процедуры
Чтобы сделать деталь красивой и улучшить потребительские качества, нужно воспользоваться смесителем, который будет взаимодействовать с наружной поверхностью. Это сделает образец более продаваемым.
Оценка итогового результата
Завершив обработку, следует проверить конечный результат. Если действия выполнялись специалистами, беспокоиться по поводу качества не нужно. С помощью точного оборудования можно проверить толщину нанесенного слоя, равномерность покрытия и ряд других критериев.
Гальваническое покрытие металла по ГОСТу
Все металлы, которые обрабатывают при помощи гальванического метода, должны соответствовать требованиям ГОСТа 9.301–78, шероховатости их поверхности не должны выходить за пределы следующих значений:
- Rz = 40 мкм для защитных покрытий;
- Ra = 2,5 мкм для защитно-декоративных;
- Rz ≤ 40 мкм для специальных покрытий в соответствии с функциональным назначением;
- Ra = 1,25 мкм для твердых и электроизоляционных анодно-окисных покрытий.
Исключения допускаются для нерабочих труднодоступных для механической обработки и нерабочих внутренних поверхностей деталей, резьбовых поверхностей, поверхностей среза штампованных деталей, толщина которых не превышает 4 мм, а также для деталей, требования к шероховатости металлической поверхности которых прописаны в стандартах.
В технической документации должна содержаться информация о том, требуется или нет изменение шероховатости, а также о необходимости (либо ее отсутствии) дополнительной защиты изделия после покрытия слоем металла.
Для обрабатываемых деталей важно отсутствие таких дефектов, как неоднородность проката, закатанная окалина, заусенцы, расслоения и трещины от травления, полирования и шлифования, поры и раковины.
Подготовительный этап при гальваническом покрытии деталей, выполненных из горячекатаного металла, заключается в их очистке от травильного шлама, продуктов коррозии основного металла и прочих загрязнений.
На поверхности литых и кованых изделий должны отсутствовать такие дефекты, как поры, газовые и усадочные раковины, шлаковые включения, спаи, недоливы, трещины. Если предварительно изделия и конструкции подвергались таким видам обработки, как галтовка, гидро- и металлопескоструйная отделка, их необходимо очистить от шлама, шлаков, продуктов коррозии и заусенцев. На поверхности допускаемой к шлифовке детали должны отсутствовать разного рода недостатки, включая забоины, вмятины, прижоги, риски, заусенцы и дефекты от рихтовочного инструмента.
Гальваническое покрытие осуществляется в отношении изделий, не имеющих острых углов, которые должны быть скруглены и доведены до радиуса 0,3 и более миллиметров; наличие фасок допустимо.
При использовании метода гальванической обработки в отношении изделий, имеющих швы, необходимо удостовериться в их непрерывности, защищенности, поскольку попадание электролита в зазоры недопустимо. Если швы, особенно, прерывистые, вызывают сомнения в своей надежности, их следует загерметизировать. Гальваническое покрытие металлов выполняется в соответствии с требованиями ГОСТа 9.301–78.
Помимо четких требований, предъявляемых к внешнему виду, гальванические покрытия должны обладать специальными свойствами, необходимыми заказчику. Также существует ряд условий, относящихся к толщине, пористости и прочности сцепления. При использовании таких защитных слоев для сплавов, требования распространяются на химический состав; если для неметаллических неорганических поверхностей – на защитные свойства.
Что касается дополнительных свойств гальванических покрытий металлов, для них важно соответствие требованиям конструкторской документации.
Такие параметры, как толщина, химический состав, защитные свойства и пористость, должны соответствовать ГОСТу 9.301–78.
Вид и толщина покрытий, которые наносятся на детали (в соответствии с требованиями ГОСТа 9.301–78, ГОСТа 9.073–77, ГОСТ 21 484–76) должны находиться в пределах значений, прописанных в нормативно-технической документации. Исключения касаются только деталей, изготовленных по 7, 8 и 9-му квалитетам или имеющих посадки с натягом; резьбовых деталей; пружин.
В приведенной ниже таблице можно ознакомиться со способами обозначений покрытий, определенных в соответствии с ГОСТом 9.306-85
| Вид покрытия | Обозначение покрытия | |
| По ГОСТу 9.306-85 | Цифровое | |
| Цинковое, хроматированное | Ц.хр | 01 |
| Кадмиевое, хроматированное | Кд.хр. | 02 |
| Многослойное: медь-никель | М-Н | 03 |
| Многослойное: медь-никель-хром | М-Н-Х | 04 |
| Окисное, пропитанное маслом | Окс. прм. | 05 |
| Фосфатное, пропитанное маслом | Фос. прм | 06 |
| Оловянное | О | 07 |
| Медное | М | 08 |
| Цинковое | Ц | 09 |
| Серебряное | Ср | 12 |
| Никелевое | Н | 13 |
Для придания покрытию более высокого качества поверхность изделия или конструкции предварительно протравливается и обезжиривается, таким образом с нее удаляются окисловые и жировые загрязнения.
Для различных видов покрытий характерны особые эксплуатационные свойства, механические параметры, каждый из них предназначен для выполнения разных функций.
Гальваника в домашних условиях
При небольших затратах времени и усилий можно обработать металлическую поверхность гальваникой в домашних условиях. Это производится такими путями:
- Совместно с ионным электролитом.
- С муриевой кислотой.
- С совместимыми металлами.
С ионным электролитом
При домашней гальванизации необходимо заранее оценить, какую реакцию ожидается получить. Это влияет на тип материала для анода и состав раствора электролита.
Необходимо оценить состав раствора электролита.
Атомы, которые постепенно присоединяются к образцу, должны присутствовать в рабочей смеси. Поэтому для получения красивого серебряного или золотого покрытия в электролит нужно включить соответствующие примеси.
С муриевой кислотой
Этот компонент является соляным веществом с формулой HCI. Обработка с применением такой смеси выглядит так:
- К источникам питания подключается отрезок меди и стальной образец с соблюдением полярности.
- В резервуар погружается электролит, созданный на основе воды и соляной кислоты, смешанных в пропорции 5:1.
- 2 элемента опускаются в смесь, а зажим на образце соединяется с местом гальванизации.
- Состав периодически размешивается. Это необходимо для поддержания равномерности слоя.
С различными металлами
Разные способы обработки одного типа металла другим посредством электрохимической реакции реализуются на одном станке в домашних условиях. Чтобы провести такие работы, необходимо определиться с технологией гальванизации и видом материала для нанесения защитного слоя.
Способы обработки металла реализуются в домашних условиях.
Меры предосторожности
Поскольку электролит является токсичным и опасным веществом, при любых домашних работах с ним нужно соблюдать ряд мер предосторожности. Опасность для организма представляют вредные пары, выделяющиеся при нагреве рабочей смеси и его химических реакциях. Кроме того, во время гальванизации есть риск поражения электрическим током, особенно если схема не заземлена. Под воздействием высоких температур пластиковые ванны подвергаются повреждениям.
Обозначение гальванических покрытий
Гальванические слои имеют разные обозначения:
- 00 — крепеж без защитного слоя.
- 01 — цинковая обработка с хроматированием.
- 02 — кадмиевое покрытие с хроматированием крепежных элементов.
- 03 — многослойная обработка медно-никелевым сплавом.
- 04 — многослойная медно-никелево-хромовая обработка.
- 05 — оксидное покрытие.
- 06 — фосфатная обработка с промасливанием.
- 07 — оловянный слой.
- 09 — медный слой.
- 10 — оксидное анодизационное покрытие.
Использование в домашних условиях разных методов гальваники позволяет производить ювелирные украшения, наносить защитные слои и совершать ряд других полезных операций с металлом без сторонней помощи.
Какими свойствами обладают гальванические покрытия металлов
- Шероховатость поверхности.
Нанесенное на металл гальваническое покрытие незначительно изменяет шероховатость его поверхности, чаще всего увеличивая ее.
- Твердость электролитически металлизированной поверхности.
Для ее измерения используется прибор ПМТ-3, оснащенный алмазной пирамидой. Его вдавливают в покрытие, применяя при этом различную нагрузку. А затем, анализируя оставшиеся следы (отпечатки) вычисляют присущую покрытию микротвердость, измеряемую в мегапаскалях по Виккерсу.
- Электрические свойства.
В процессе изготовления различных деталей приборов, контактов и т. п. особое значение придается электрическим свойствам покрытий, включающим контактное (переходное) сопротивление и электропроводность.
Гальваническое покрытие деталей оказывает влияние на физико-механические характеристики основного (обрабатываемого) металла, что вызвано как свойствами защитного слоя, так и процессом наводороживания покрываемого металла.
Проникновение в обрабатываемую поверхность водорода (ее наводороживания) приводит к снижению пластичности стали. Насколько существенное воздействие окажет водород на механические свойства сталей, зависит от их структуры (мартенситной, троститной, аустенитной и пр.). Стали с троститной структурой более подвержены охрупчиванию по сравнению с изделиями из стали с сорбитной структурой.
Наиболее заметное наводороживание можно наблюдать при обработке сталей с мартенситной структурой. Гальваническая обработка высокопрочных сталей, для которых характерно высокое внутреннее напряжение, может привести к образованию трещин.
