Технология гальваники — процесс гальванического покрытия: методы

• 
  
  Главная
  
  »
• 
  
  Гальваника и гальваническое покрытие:…
  
  »

Содержание статьи:

1. Назначение гальванического метода
2. Суть технологического процесса
3. Гальванический метод
4. Предварительный осмотр детали
5. Подготовка электролита
6. Технология присоединения электродов
7. Гальванический процесс
8. Стадии процесса гальваники
9. Гальванические технологии
10. Самостоятельный гальванический процесс
11. Оценка результата

Гальваника появилась несколько веков назад как альтернатива дорогим материалам. А также как способ получить свойства конкретного металла, если из него невозможно сделать изделие с хорошими механическими свойствами.

Гальваническое покрытие– это нанесенный химическим или электрохимическим способом слой металла или неметалла.

Понятие «гальваника» обозначает способ обработки, сам процесс этой обработки и строгую последовательность действий, приводящую к результату.

Весь выше обозначенный процесс обработки, а именно гальванику можно осуществить с приложением электрического тока, но существуют случаи, когда он возможен без приложения электрического поля.

Гальванический метод обработки металлических поверхностей активно применяют сегодня в различных отраслях производства. Таким способом можно наносить на детали и целые изделия тончайший слой декоративного или защитного гальванического покрытия. Подобные технологии активно применяются научно-производственным предприятием «6 микрон» в Москве.ООО «6 микрон» — это научно-производственная компания, работающая в области гальваники (электрохимического и химического нанесения металлов).Гальваника – раздел электрохимии, который изучает процессы осаждения металлов на определенной поверхности. Так проводят золочение, серебрение, родирование металлов для придания им красоты, долговечности, износостойкости и других необходимых изделию свойств.
Чтобы понять преимущества процесса гальваники, необходимо ознакомиться с технологическими особенностями применения гальванических ванн, спецификой подбора электролитов для каждого типа поверхности, расчетом толщины осаждаемого металла.

Назначение гальванического метода

Гальванику металла на поверхности используют для придания им свойств конкретного материала (серебро, золото, никель и т.д.). Либо если из этого материала невозможно изготовить предмет, а также если цена будет неоправданно высока.

Например, нанесение хрома придает твердость и антикоррозионные свойства простой стали. Эта технология широко применялась для покрытия деталей и механизмов станков. Хром кроме твердости, дает зеркальный блеск, и обеспечивает хорошую защиту от коррозии. Хром твердый, но хрупкий металл, и изготовление из него деталей и предметов не возможно. Нанесение его на поверхность гальваникой хорошая тому альтернатива, а также возможность использовать свойства хрома в обиходе.

Процесс гальваники проводят в специальных ваннах. Туда заливается электролит, содержащий соли того металла, который осаждается на поверхности обрабатываемой детали. По сравнению с прочими методами, технология гальваники имеет преимущества. При применении, например, пульверизатора или иных приспособлений для распыления (очень многие организации выдают такой метод металлизации за гальванику) невозможно добиться идеально ровного покрытия, качественной адгезии и получить на поверхности свойства металла. Обычно путем распыления наносят непроводящий полимерный слой, проще говоря, краску, либо тонкий серебряный слой (реакция серебряного зеркала см. школьную программу), а сверху прозрачный или калорированный лак. Процесс гальваники позволяет получать равномерное, плотное, хорошо адгезированное покрытие, обладающее всеми свойствами осажденного металла.

Суть технологического процесса

Гальванику применяют для получения толстых технических и тонких декоративных слоев металла. Функции гальваники определяются не слоем, который наносят на поверхность, а его характеристиками: толщиной, подслойкой, подготовкой (травление, полировка).

Метод гальваники достаточно прост:

1. Обрабатываемая деталь тщательно осматривается на предмет имеющихся покрытий и состояния поверхности.
2. Проводятся процедуры обезжиривания, травления и активации поверхности детали.
3. Подбирается состав жидкого электролита, в который будет погружено изделие.
4. В специальную ванну, к которой подсоединено один или два анода, заливается электролит.
5. В нее опускается деталь, подсоединенная к катоду.
6. Запускается электрический ток.
7. Под его воздействием частицы солей металла направляются к отрицательно заряженному изделию.
8. На всей поверхности изделия тонким равномерным слоем оседает металл.
9. После завершения гальванического процесса прекращается подача электрического тока, изделие извлекается, тщательно промывается и сушится, при необходимости дополнительно обрабатывается.

Технология гальваники несложная, но требует наличия специального оборудования, достаточной квалификации исполнителей.

Гальванический метод используют для придания механизмам, контактным группам или поверхностям, свойств наносимого металла. Например, нанесение драгоценных металлов (золото, палладий, родий) на электрические контакты, используют для придания химической стойкости, а также сохранения постоянного сопротивления. При этом видовые характеристики не важны. Конечно, необходимо соблюдать заданную зернистость покрытия, но эта проблема появляется на толщине нанесения металла более 20 микрон. Толстая гальваника дает высокую износостойкость и беспористые металлы, значит реакционные свойства основного материала можно не принимать в расчет.

Технические покрытия гальваникой Никелем делают для агрегатов, предметов которые испытывают на себе постоянное механическое воздействие. Никель — твердый недорогой металл. Его наносят на стальные изделия, которым требуется защита от коррозии.

Часто встречаются покрытия-смазки, при нанесении которых не столько учитываются химические характеристки самого металла, сколько необходимо обеспечить, например, плотную притирку деталей, но по какой-то причине нельзя использовать смазочные материалы. Это оловянные, свинцовые, индиевые покрытия. В данных случаях толщина нанесения лежит в пределах от 30 до 50 микрон.

Наша организация — ООО «6 микрон» оказывает услуги по нанесению технических покрытий, оборонным предприятиям, предприятиям космической, авиационной отрасли, электронной промышленности.

Часты случаи, когда металлы наносятся только в декоративных целях или для придания цвета (золото, серебро и т.д.), без запросов по твердости или плотности.

Гальванический метод

Гальванический метод нанесения покрытий применяется в следующих отраслях деятельности:

• Обработка изделий от коррозии;
• Покрытие деталей и узлов сложных станков, оборудования;
• Обработка бижутерии и ювелирных украшений;
• Обеспечение паяемости и смачиваемости поверхности деталей;
• Придание антиокислительных и декоративных свойств поверхности (в основном, драгоценные покрытия).

Если в сфере машиностроения, автомобилестроения, производства металлоконструкций требуются большие промышленные гальванические ванны, то при производстве и гальванике ювелирных украшений и контактных групп используют компактное оборудование.

Ювелирные предприятия составляют число постоянных клиентов нашей организации. Производство украшений из драгоценных металлов и ювелирных сплавов периодически требует нанесения защитного или декоративного слоя гальваники на поверхность. Например, бижутерные сплавы, покрытые слоем настоящего золота в несколько раз вырастают в цене, при этом себестоимость украшений сравнительно невысока. Этим часто пользуются владельцы громких имен, выпуская коллекции бижутерии в золотом или родиевом покрытии при том что цена покрытых сережек часто сравнима с ценой на серьги сделанные из чистого золота.

Требования к электролитам и результату обработки на ювелирном предприятии очень высоки: необходимо выдерживать класс поверхности, оттенок нанесенного металла, толщину его нанесения. Обычно в ювелирных, а также декоративных целях толщина нанесения не превышает 2 микрометров, поэтому перечисленные требования выполнимы.

В сфере нанесения декоративных покрытий на ювелирные украшения, ООО «6 микрон» сотрудничает с заводами из Московской области, Санкт-Петербурга, Костромы, Калининградской области, а также других субъектов Российской Федерации.

Для нашей организации обширная область деятельности – нанесение гальваники на сувениры, подарки, предметы обихода. Подарить сувенир, покрытый золотом или серебром, сделать гальванику старинных часов, восстановить ее на антикварной посуде – все это наши ежедневные услуги. Например, в подарок строителю делают золотую каску, а хоккеисту – золотую шайбу. Список идей тут ограничивается только человеческой фантазией. Любую вещь можно обработать гальваническим золотом — получить оригинальный сувенир или памятный подарок. Золочение выполняется только золотом пробы 999. Гальваника единственный способ нанесения настоящего золота или серебра.

Также, клиенты обращаются к нам с целью получения красивого химически стойкого покрытия сантехники – смесителей, кнопок, рычагов, вентилей.

Последние 5 лет гальванику также часто применяют для золочения украшений из настоящих древесных листиков, цветов, веточек. В недавнее время эта идея стала популярна и запросы на такую работу поступают все чаще.

Предварительный осмотр детали

Перед началом работ эксперт проведет предварительное обследование, оценивая размер, форму, геометрию изделия, наличие декоративных элементов, гравировки, рельефных деталей. Состав металла тоже важен.

На основе полученных сведений подбирается состав электролита. С заказчиком заранее оговаривается точная толщина гальванического слоя. Чем толще будет покрытие, тем дольше оно прослужит, тем значительнее расходы на обработку и, следовательно, выше стоимость работы.

При необходимости металл дополнительно обезжиривается и чистится. Полировка возможна только в небольшом объеме и только на простых деталях. Если необходимо получить зеркальное покрытие на изделии, нужно предварительно его отполировать у ювелира или самостоятельно. Только таким способом можно получить идеально ровное гальваническое покрытие. Целостность изделия при нанесении гальванического покрытия не нарушается. Если деталь сложная, то обязательно требуется разборка на отдельные детали до процесса гальваники.

Часто до начала самого процесса нанесения металла требуется провести предварительную механическую её обработку. Это необходимо, так как наносимый металл полностью сохраняет структуру поверхности, которая была до обработки. Поэтому если нужно проводить полную реставрацию поверхности, заранее оговариваются дефекты, уточняем что можно поправить, а что останется после обработки.

Тщательность механической обработки поверхности зависит от глубины дефектов (царапин, ударов, шлифовки, коррозионных каверн и т.д.). Механическая обработка (от грубой к тонкой обработке):

• пескоструйная обработка;
• шлифовка;
• крацовка;
• полировка.

После механической обработки приступают непосредственно к самому нанесению металла на поверхность, то есть непосредственно к электрохимии. Технологическая карта гальванического процесса пишется в зависимости от исходного материала и финишного покрытия.

Большое значение имеет последовательность действий и время между ваннами. Всю линейку гальваники необходимо пройти без длительных перерывов.

Подготовка электролита для гальваники

Состав электролита подбирают индивидуально. Эксперты учитывают следующие особенности:

• тип формируемого покрытия;
• его толщина;
• материал обрабатываемого изделия.

Для каждого изделия, попадающего на гальваническое производство состав раствора индивидуален, или даже разрабатывается новая рецептура.

Присоединение электродов

К ванне и изделию подсоединяют электроды для запуска электрического тока. Положительная клемма подключена к анодам, а обрабатываемая деталь – к отрицательной клемме. После запуска гальванической системы через электролит проходит электрический ток, поэтому катионы металла налипают на поверхность отрицательно заряженного изделия. Металл, который содержится в электролите, ровным однородным слоем оседает на детали. Два анода применяют, чтобы обработать поверхность с обеих сторон одновременно. Это очень упрощенная, но верная схема гальванического процесса.

Гальванический процесс

Система запускается через источник постоянного тока с регулировкой уровня входящего напряжения или тока. Чем дольше длится воздействие электрического тока на электролит и изделие, тем толще становится слой защитного покрытия. Иногда деталь обрабатывают несколько раз, в зависимости от конкретной технологии и конечной задачи от клиента.

Важна температура электролита. Иногда используется дополнительное нагревательное устройство, которое погружается в гальваническую ванну или находится вне ее.

Строгие требования предъявляют к помещению, где проходит обработка. Обязательное условие – эффективная вентиляция, проточная вода и пожарная безопасность. Работы проходят в лабораториях компании «6 микрон», которые специально оборудованы для выполнения таких заданий. Здесь созданы оптимальные микроклиматические условия, поддерживается требуемая температура и влажность воздуха. Эксперты работают в специальных защитных костюмах. Технология гальваники металла досконально изучена представителями научно-производственного предприятия.

Стадии процесса гальваники

• • химическая гальваническая очисткаХимическая очистка проводится для удаления остатков полировальных паст, масел, жира с пальцев рук и т.д. Операция очистки проводится химическим, либо электрохимическим способом. Выбор способа очистки зависит в основном от формы детали. Простые формы обрабатывают под током, сложные формы с большими внутренними полостями, отверстиями и вогнутыми поверхностями обрабатываются химически.Главный показатель правильно проведенной очистки – полная смачиваемость поверхности. Плохая очистка поверхности самая значимая ошибка гальванических процессов.
  • травлениеПроцедура травления проводится для улучшения адгезии к поверхности металла. Травление также проводится как химическим, так и электрохимическим способом.Процедуру травления не применяют для зеркальных поверхностей, так как по классу поверхности деталь после травления будет хуже, чем была изначально. Гальваника в некоторых случаях компенсирует травление, но это скорее исключение, чем правило.
  • нанесение подслойной гальваники

Гальваника работает по строгим законам и требует соблюдать очередь нанесения. Так, например, медь и золото необходимо разделять слоем никеля во избежание диффузионных процессов золота в медь. Кроме того, данные подслойки требуются для повышения блеска самой поверхности, повышения адгезии и наращивания габаритных размеров детали.

Линейка различных подслоев часто представляет из себя так называемый классический гальванический пирог, состоящий, например, из таких прослоек как никель-медь-никель.

Во многих случаях эта универсальная схема требует корректировки и доработки.

На производствах технологические карты расписываются для каждого процесса индивидуально, с указанием рабочих режимов, временем выдержки и последовательностью операций.

Получение новых изделий требует разработки индивидуальной технологической карты. В этом заключается основная сложность небольшого гальванического производства – разноплановые изделия требуют ежедневной работы по настройке процесса.

Исправление ошибок в 90 процентах случаев подразумевает полную очистку от некачественно нанесенных элементов. Причем чаще всего это приходится делать механически, химический способ снятия имеет в гальванике ограниченное применение.

• нанесение финишного гальванического покрытияЗаключительное нанесение металла осуществляется только на полностью подготовленную, чистую, не окисленную наружность изделия.Гальваника в целом и финишное покрытие в частности, не улучшает класс механической обработки. Если после нанесения всех подготовительных покрытий деталь не выглядит качественной (не блестящая, имеются дефекты покрытия или исходной поверхности), то нет смысла наносить финишное покрытие. Не принятие во внимание данного факта одна из самых частых ошибок начинающего мастера гальваника.Заданная в техническом задании толщина нанесения металла на поверхность (3 мкм, 6 мкм, 20 мкм) относится как раз к финишному покрытию. Именно она обеспечивает его износостойкость. Подслойки же могут быть любой толщины, если нет строгих требований к ним.Перед нанесением финишной гальваники требуется тщательная промывка изделия от остатков подслойных элементов (электролитов). Промывку осуществляют проточной горячей, а затем холодной водой, а после дополнительно промывают в дистиллированной воде. Последняя нужна чтобы не позволить проточной воде попасть в электролиты драгоценных металлов, ведь хлориды, соли тяжелых металлов, сульфаты – губительны для серебряного и золотого электролита.Накопление примесей в драгоценных металлах нельзя допускать. Испорченные же электролиты подлежат длительной проработке, либо утилизации.На этом этапе гальваника окончена, но часто требуется провести и дополнительную доработку.
• сопутствующие операции.Иногда финишное покрытие – это последняя стадия гальванического процесса, но часто это не так.Пример: после нанесения финишного гальванического серебрения требуется обязательное крацевание поверхности. Это делают вручную, любо используются «галтовочные барабаны». Если предусмотрена такая постобработка, серебро (или другой металл) наносят на 2-5 мкм больше, чем требуется изначально, и учитывают возможные потери.Постобработка полировкой применяется редко, так как при этом удаляется значительный слой нанесенного металла. Именно поэтому для получения гладкой поверхности требуется предварительная полировка и подготовка, до всех гальванических операций.

Гальванические технологии

В гальванике широко распространен метод гальванопластки. При этом изделие, погружаемое в гальваническую ванну, выступает в роли негатива, то есть покрытие растет не на рабочей стороне изделия а на задней, обратной стороне. На форму из непроводящего материалы осаждается слой металла, чаще всего это медь.
Толщина меди может достигать 2 мм, обычно такого запаса по прочности не требуется и в среднем, в гальванопластике растят покрытия до 1 мм. После отделения матрицы от созданного слоя получают его точную копию. Таким способом создают точные копии окладов, медали, панно, декоративные элементы.

Самостоятельный гальванический процесс

Гальваника своими руками в домашних условиях — очень сложная процедура. Категорически запрещено пытаться собрать гальваническую ванну у себя дома самостоятельно, запустить систему.

Малейшие ошибки в подборе электролита, выборе оптимального напряжения сети приведут к негативным последствиям. Кроме того, это небезопасно. Обратитесь к экспертам электрохимических технологий, которые качественно выполнят работы или обучат клиентов работе со сложным оборудованием.

Оценка результата

По завершении обработки эксперты оценивают итоговый результат. Если работы по гальванике проводят профессионалы, сомневаться в высоком качестве покрытия не стоит. С использованием точных инструментов оценивается толщина нанесенного слоя металла, равномерность покрытия, прочие критерии.

Обратиться по вопросу гальваники могут физические или юридические лица. Любая идея клиента будет передана на рассмотрение нашим технологам!

Технологи ООО «6 микрон» имеют большой опыт в области гальваники и подготовительных этапов. Нанесение покрытия возможно, как по строгому заданию, так и по простому словесному описанию. Гальваника – это наш профиль!

Гордиенко Анастасия Вадимовна
Автор материалов
Должность: главный технолог ООО «6 микрон»
Образование: высшее
Опыт работы в гальванике: 13 лет

При оформлении заказа онлайн скидка 10 %!

Наш приоритет — индивидуальный подход к каждому заказу и качество выполняемых работ!

Отправить заявку или задать вопрос:

Ваше имя

Ваш e-mail

Ваш телефон *

Сообщение

Текст с картинки *

Смотрите также:

• Гальваника в домашних условиях

  10000

  Содержание статьи: Что нужно знать о гальванике своими руками в домашних условиях Выбор покрытия для гальваники своими руками Подготовка к…

  Tags: гальваники, покрытия

• Обучение гальванике

  10000

  Научиться новой профессии может каждый! Если Вы интересуетесь обучением гальванике, то посмотрите наши образовательные программы. Выберете ту, которая подойдет именно…

  Tags: поверхности, гальваники, покрытие, покрытия, обработки, металла

• Белое родирование

  10000

  Содержание статьи: Гальваническое белое родирование Белое родирование золота Уход за изделиями с покрытием Нанесение родия в компании “6МКМ” Родий –…

  Tags: покрытия

Гальваника. Что это такое и как работает? Heatle

Идея гальваники состоит в том, чтобы использовать электричество для покрытия относительно обычного металла, такого как медь, тонким слоем другого, более драгоценного металла, такого как золото или серебро. Гальваника имеет много других применений, помимо того, что дешевые металлы выглядят дорогими. Мы можем использовать его, чтобы делать вещи устойчивыми к ржавчине, например, для производства различных полезных сплавов, таких как латунь и бронза, и даже для придания пластику вида металла. Как работает этот удивительный процесс? Рассмотрим подробнее!

Что такое гальваника?

Гальваника включает пропускание электрического тока через раствор, называемый электролитом. Это делается путем погружения двух выводов, называемых электродами, в электролит и соединения их в цепь с аккумулятором или другим источником питания. Электроды и электролит сделаны из тщательно подобранных элементов или соединений. Когда электричество протекает через цепь, которую они образуют, электролит распадается, и некоторые из атомов металла, которые он содержит, осаждаются тонким слоем поверх одного из электродов — он покрывается гальваническим покрытием. Таким способом можно покрывать все виды металлов, включая золото, серебро, олово, цинк,  медь, кадмий, хром, никель, платину и свинец.

Гальваника очень похожа на электролиз (с использованием электричества для разделения химического раствора), который является обратным процессу, при котором батареи производят электрические токи. Все это примеры электрохимии: химические реакции, вызываемые электричеством или производящие электричество, которые дают полезные в научном или промышленном отношении конечные продукты.

Как работает гальваника?

Во-первых, вы должны выбрать правильные электроды и электролит, выяснив химическую реакцию или реакции, которые должны произойти при включении электрического тока. Атомы металла, покрывающие ваш объект, происходят из электролита, поэтому, если вы хотите что-то покрыть медью, вам понадобится электролит, сделанный из раствора соли меди, а для золотого покрытия вам понадобится электролит на основе золота и т. д.

Затем вы должны убедиться, что электрод, который вы хотите покрыть, полностью чист. В противном случае, когда на него осаждаются атомы металла из электролита, они не образуют хорошей связи и могут просто снова стираться. Как правило, очистка выполняется погружением электрода в раствор сильной кислоты или щелочи или (на короткое время) подключением гальванической цепи в обратном направлении. Если электрод действительно чистый, атомы металлического покрытия эффективно связываются с ним, очень прочно присоединяясь к внешним краям его кристаллической структуры.

Теперь мы готовы к основной части гальваники. Нам нужны два электрода из разных проводящих материалов, электролит и источник электричества. Обычно один из электродов сделан из металла, который мы пытаемся покрыть, а электролит — это раствор соли того же металла. Так, например, если мы покрываем медью латунь, нам понадобится медный электрод, латунный электрод и раствор соединения на основе меди, такого как раствор сульфата меди. Металлы, такие как золото и серебро, растворяются с трудом, поэтому их нужно превращать в растворы с использованием сильных и опасно неприятных химикатов на основе цианидов. Электрод, на который будет наноситься покрытие, обычно изготавливают из более дешевого металла или неметалла, покрытого проводящим материалом, например графитом.

Мы окунаем два электрода в раствор и соединяем их в цепь, так что медь становится положительным электродом (или анодом), а латунь — отрицательным электродом (или катодом). Когда мы включаем питание, раствор сульфата меди расщепляется на ионы (атомы со слишком малым или слишком большим количеством электронов). Ионы меди (которые заряжены положительно) притягиваются к отрицательно заряженному латунному электроду и медленно осаждаются на нем, образуя позже тонкую медную пластину. Тем временем сульфат-ионы (которые заряжены отрицательно) достигают положительно заряженного медного анода, высвобождая электроны, которые движутся через батарею к отрицательному латунному электроду.

Гальваническим атомам требуется время, чтобы накапливаться на поверхности отрицательного электрода. Сколько именно времени зависит от силы используемого электрического тока и концентрации электролита. Увеличение любого из них увеличивает скорость, с которой ионы и электроны движутся по цепи, и скорость процесса нанесения покрытия. Пока ионы и электроны продолжают двигаться, ток продолжает течь, и процесс покрытия продолжается.

Можно ли гальванизировать пластик?

Недорогой, легко поддающийся формованию, легкий и одноразовый, пластик быстро стал самым распространенным и гибким материалом в 20 веке. Но для многих это не только преимущество, но и недостаток: пластик дешевый и именно так он и выглядит. Одно из решений — покрыть дешевый пластик тонким слоем металла, чтобы придать ему все преимущества пластика с привлекательной блестящей поверхностью металла. Таким способом можно покрыть множество различных пластиков, включая АБС-пластик, фенольные пластики, карбамидоформальдегид, нейлон, и поликарбонат. Вы часто найдете детали на автомобилях, сантехнике, бытовом и электрическом оборудовании, которые выглядят металлическими, но на самом деле сделаны из пластика. Они легче, дешевле, устойчивы к ржавчине и не требуют полировки после нанесения покрытия.

Как гальванизируют пластмассы?

Если вы что-нибудь знаете о пластике, вы сразу заметите очевидную проблему: пластик обычно не проводит электричество. Теоретически это должно полностью исключить гальваническое покрытие. На практике это просто означает, что мы должны дополнительно обработать наш пластик, чтобы он стал электропроводящим, прежде чем мы начнем. Есть несколько этапов. Во-первых, пластик необходимо тщательно очистить, чтобы удалить пыль, грязь, жир и следы с поверхности. Затем его протравливают кислотой и обрабатывают катализатором (ускорителем химической реакции), чтобы обеспечить прилипание покрытия к его поверхности. Затем его окунают в ванну с медью или никелем (медь более распространена), чтобы получить очень тонкое покрытие из электропроводящего металла (толщиной менее микрона, 1 мкм или одной тысячной миллиметра). Как только это будет сделано, его можно гальванизировать, как на металл. В зависимости от того, сколько износа должна выдержать металлическая деталь, толщина покрытия может быть от 10 до 30 микрон.

Гальванические ванны

Гальванические ванны представляют собой большие емкости прямоугольной формы из стойких к коррозии материалов, в которые помещается раствор для гальваники. Иногда раствор бывает необходимо нагреть до высоких температур. Для нагрева раствора до необходимой в технологическом процессе температуры могут быть использованы различные типы нагревательных элементов, наиболее популярными из которых являются электронагреватели.

Нагреватели могут как помещаться непосредственно в емкость с жидкостью – электрические металлические ТЭНы, так и оставаться снаружи ванны, передавая тепло через специальную защитную колбу (или стакан), которая уже контактирует с жидкостью. Во втором способе используются керамические сухие ТЭНы, которые оказываются более эффективными благодаря более длительному сроку службы и возможности замены нагревательного элемента без слива жидкости.

Зачем нужна гальваника?

Гальваника обычно выполняется по двум совершенно разным причинам: украшение и защита. Металлы, такие как золото и серебро, покрывают для украшения: дешевле иметь позолоченные или посеребренные украшения, чем цельные изделия из этих тяжелых, дорогих и драгоценных материалов. Поскольку разные металлы имеют разные цвета, гальваника может использоваться для придания таким вещам, как кольца, цепочки, значки, медали и тому подобные предметы, широкого спектра привлекательных декоративных покрытий, включая блестящие, матовые и старинные вариации золота, серебра, меди. Металлы, такие как олово и цинк (которые не особенно привлекательны на вид), покрываются гальваническим покрытием, чтобы впоследствии обеспечить им защитный внешний вид. Например, пищевые контейнеры часто покрывают оловом, чтобы сделать их устойчивыми к коррозии по той же причине.

Некоторые формы гальваники являются одновременно защитными и декоративными. Крылья и «отделка» автомобилей, например, когда-то широко изготавливались из прочной стали, покрытой хромом, чтобы сделать их привлекательно блестящими и устойчивыми к ржавчине (вместо этого на автомобилях с большей вероятностью будут использоваться недорогие и естественно устойчивые к коррозии пластмассы). На сплавы, такие как латунь и бронза, также можно наносить гальваническое покрытие, если электролит будет содержать соли всех металлов, которые должны присутствовать в сплаве. Гальваника также используется для изготовления дубликатов печатных форм в процессе, называемом электротипированием, и для гальванопластики.

Насколько толсто гальваническое покрытие?

Независимо от того, покрываются ли предметы для украшения или защиты, еще одним важным фактором является толщина слоя покрытия. Очевидно, что чем толще покрытие, тем дольше оно прослужит и тем больше будет защиты, но даже самое толстое покрытие намного тоньше, чем можно было ожидать. Типичная толщина металлического покрытия варьируется от примерно 0,5 микрон (0,5 миллионных долей метра или 0,0005 миллиметра) до примерно 20 микрон (20 миллионных долей метра или 0,02 миллиметра) — это очень тонкий. (Чтобы дать вам некоторое представление, алюминиевая кухонная фольга находится примерно в середине этого диапазона, а самая толстая и самая прочная фольга составляет около 10–20 микрон.) Что-то вроде позолоченного корпуса часов будет иметь покрытие 20 микрон, которое может легко продержаться в повседневной суете несколько десятилетий.

Что такое металлизация? Взгляд на процесс и методы металлизации

Процесс металлизации — это производственный процесс, при котором тонкий слой металла покрывает подложку. Металлическое покрытие дает множество преимуществ изделиям из металла и других материалов. В основном это достигается с помощью гальванического покрытия, для которого требуется электрический ток, или с помощью химического покрытия, которое представляет собой автокаталитический химический процесс. Эти методы, а также некоторые другие, приводят к одному или нескольким из следующих преимуществ:

• Повышенная коррозионная стойкость
• Декоративная привлекательность
• Повышенная способность к пайке
• Повышенная твердость
• Пониженное трение
• Измененная проводимость
• Повышенная адгезия краски
• Депонирование материала
• Повышенный магнетизм

Цинковое покрытие

Оцинкованные изделия

Изображение предоставлено Pioneer Metal Finishing

Цинк — это недорогой материал, который используется для создания гальванического покрытия на многих металлических подложках. В дополнение к гальваническому покрытию элемент наносится методом шерардизации, погружением в ванну с расплавом и распылением. В электролитическом или холодном процессе изделие, подлежащее покрытию, устанавливается в качестве катода в электролитическую ванну с растворимыми солями цинка вместе с анодом из металлического цинка. В результате получается очень пластичное покрытие из чистого цинка, толщину и однородность которого можно точно контролировать.

Процесс Sherardizing используется для покрытия мелких металлических изделий, таких как шурупы и гвозди. Предметы загружаются в бочку вместе с цинковой пылью и нагреваются примерно до 500F. Детали падают в бочку, образуя покрытие, состоящее примерно из 90% цинка и 10% железа.

Расплавленный цинк также можно наносить погружением или ручным покрытием на более крупные предметы. Иногда в ванну добавляют небольшое количество алюминия для улучшения текучести и улучшения покрытия причудливой формы. Точно так же небольшой процент олова в ванне способствует получению однородного покрытия подложки и улучшенной отделки. В процессе горячего погружения образуется слой цинково-железного сплава, прилегающий к основному металлу, который может быть несколько хрупким и влиять на адгезию внешних слоев.

Напыление металла или металлизация использует пламя для расплавления металлических порошков или проволоки и их ударов по поверхности подложки, создавая механическую связь между покрытием и основным металлом. Поверхность основного металла должна быть несколько шероховатой, чтобы произошло механическое соединение, но таким образом можно наносить довольно толстые покрытия. Покрытия также могут быть пористыми, но поскольку цинк анодирует железо и сталь, это не влияет на способность покрытия противостоять коррозии. Пористая природа напыленного металла также позволяет ему хорошо удерживать краску.

Многие из этих же процессов применяются к другим гальваническим материалам, как описано ниже. Вы можете найти компании, занимающиеся цинкованием, с помощью платформы Thomas Supplier Discovery.

Кадмирование

Кадмирование одно время использовалось в качестве заменителя цинка и часто наносилось на различные автомобильные детали. Производители самолетов указали его из-за его жертвенных характеристик защиты и его естественной смазывающей способности для компонентов, которые часто снимались и переустанавливались. Он особенно подходит для морской среды, где хорошо выдерживает воздействие пресной и соленой воды. Из соображений безопасности его использование в качестве материала для покрытия с годами сократилось, хотя он все еще доступен. Многие производители аэрокосмической техники обратились к покрытию сплавом цинка и никеля.

Хромирование

Хромирование

часто служит просто декоративной цели, но оно также способствует повышению коррозионной стойкости и твердости, что делает его полезным для промышленных применений, где износ является проблемой. Здесь его называют твердым хромированием, и его иногда применяют для восстановления допусков на изношенных деталях. Хром чаще всего покрывают никелем при производстве стальной мебели, отделки автомобилей и т. Д. Сам никель обычно покрывают медью, и комбинация этих трех слоев элементов только защищает основной металл от коррозии, исключая воздух и влагу; то есть анодного действия нет. Таким образом, покрытия должны быть нанесены надлежащим образом для обеспечения соответствующей защиты от коррозии.

Хромирование — это процесс гальванического покрытия, который чаще всего включает использование хромовой кислоты, известной как шестивалентный хром. Ванны с трехвалентным хромом, которые состоят в основном из сульфата или хлорида хрома, являются еще одним вариантом для промышленных целей.

Хромат иногда наносят поверх цинкового покрытия для защиты цинка и, в некоторых случаях, для изменения цвета металла, как, например, зеленое или черное цинкование.

Вы можете найти компании, занимающиеся хромированием, с помощью платформы поиска поставщиков Thomas.

Никелирование

Никель

является популярным металлом для гальванических покрытий, особенно потому, что он полезен при гальваническом покрытии. Никелирование часто покрывает предметы домашнего обихода, такие как дверные ручки, столовые приборы и душевые принадлежности, для улучшения декоративности и износостойкости. Никелевые пластины обычно соединяются с медью и алюминием, но также работают с широким спектром металлов и служат в качестве основного покрытия для хрома.

При химическом покрытии используется никель-фосфорный сплав. Процентное содержание фосфора в растворе может варьироваться от 2 до 14%. Более высокие уровни фосфора повышают твердость и коррозионную стойкость. Более низкие уровни фосфора обеспечивают более высокую паяемость и магнетизм.

Вы можете найти никелированные компании с помощью платформы поиска поставщиков Thomas.

Медное покрытие

Медь

— еще один популярный металл для гальванопокрытий для применений, требующих высокой проводимости и экономичности. Меднение часто служит в качестве предварительной обработки ударного покрытия для последующего металлического покрытия, как обсуждалось выше. Это также популярный металл для покрытия электронных компонентов, таких как печатные платы. Высокая эффективность покрытия и низкая стоимость материала делают медь одним из менее дорогих металлов для нанесения покрытия.

Существует три типа процессов меднения — щелочной, слабощелочной и кислотный. Более высокие уровни щелочности обеспечивают превосходную рассеивающую способность, но требуют более низкой плотности тока и повышенных мер предосторожности. Санитарные инспекторы связывают цианид в щелочных медных ваннах с определенными опасностями для здоровья, поэтому важно следить за этими уровнями.

Вы можете найти компании, занимающиеся меднением, с помощью платформы поиска поставщиков Thomas.

Золотое покрытие

Золото

ценится за его высокую стойкость к окислению и электропроводность. Позолота, которая отличается от золочения тем, что золото не является фольгой, является одним из самых простых способов придания этих характеристик таким металлам, как медь и серебро. Этот процесс часто используется для украшения ювелирных изделий и для улучшения проводимости электронных частей, таких как электрические разъемы.

При золочении меди потускнение является проблемой, и ее легче всего решить, предварительно нанеся напыление никеля. Кроме того, учитывайте твердость и чистоту золота при определении таких факторов, как оптимальная смесь для ванны и продолжительность погружения.

Вы можете найти компании по производству золотых покрытий , используя платформу поиска поставщиков Thomas.

Серебряное покрытие

Как и золото, серебро используется в гальванопокрытиях, требующих декоративной привлекательности и улучшенной электропроводности. В целом, серебро служит более экономичным решением для покрытия, потому что оно дешевле золота и хорошо покрывает медь.

Проблемы, которые могут ограничить серебрение как жизнеспособное решение для покрытия, включают влажность и гальваническую коррозию. В частности, серебрение не подходит для применений, подверженных высокой влажности, поскольку серебро склонно к растрескиванию и отслаиванию, что в конечном итоге может привести к обнажению основной подложки.

Олово

Луженая сталь

уже давно используется для упаковки продуктов питания и напитков. В дополнение к обеспечению коррозионной стойкости олово нетоксично и обеспечивает покрытие, которое помогает стали легко формироваться (благодаря смазывающей способности, которую обеспечивает олово), а также легко сваривается и паяется. В процессе пассивации жестяная пластина покрывается пищевым маслом, что также улучшает адгезию лаков. Листы белой жести могут иметь различную толщину олова на каждой стороне, чтобы лучше соответствовать потребностям внутренней и внешней поверхностей контейнера в окружающей среде. Жесть также используется в других упаковочных целях, от банок из-под краски до банок из-под жира. Белая жесть почти всегда изготавливается методом горячего погружения. Лужение также используется при изготовлении электронных компонентов.

Другое покрытие на основе олова, известное как тернеплейт, традиционно использовало оловянно-свинцовый сплав в качестве ингибитора коррозии по сравнению со сталью. Окрашенный металл может прослужить 90 лет при регулярном уходе, что делает его идеальным для использования на жестяных крышах. Сегодня свинец исключен, а олово наносится на нержавеющую сталь для создания коррозионно-стойкой кровли, на которой образуется смягченная патина. Материал может служить в два раза дольше, чем медная кровля.

Вы можете найти компании, занимающиеся лужением, с помощью платформы поиска поставщиков Thomas.

Родирование

Родий

— это разновидность платины, которая обеспечивает устойчивость к потускнению, царапинам и блестящую белоснежную поверхность. Покрытие родием также распространено в производстве ювелирных изделий, особенно в ситуациях, когда требуется покрытие белого золота. Серебро, платина и медь также являются популярными металлами для покрытия родием.

Одним из недостатков покрытия родием является то, что защитный слой родия со временем изнашивается в приложениях, которые подвергаются высокому уровню износа. В конечном итоге это может привести к обесцвечиванию и, вероятно, потребует повторного покрытия через несколько лет.

Вы можете найти компании, занимающиеся покрытием родием, с помощью платформы поиска поставщиков Thomas.

Резюме

В этой статье представлено краткое обсуждение процессов металлизации. Для получения дополнительной информации о других продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу обнаружения поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники.

Прочие гальванические изделия

• Покрытие — руководство
• Промышленное развитие гальваники
• История никелирования
• Предварительная обработка деталей для химического никелирования
• Применение химического никелирования
• Текущие процессы анодирования, материалы и результаты
• Типы контактных покрытий и информация
• Ассортимент гальванических услуг
• Никелевое гальванопокрытие — преимущества, использование и процесс
• Процедура химического никелирования

Больше из Изготовление и изготовление на заказ

Металлопокрытие: Процесс и методы

Последнее обновление: 2 февраля 2022 г.

Партнерский отказ от ответственности: этот пост может содержать ссылки, которые принесут нам комиссию бесплатно для вас. Это помогает сохранить Weldguru бесплатным ресурсом для наших читателей.

Процесс металлизации включает создание внешнего покрытия из никеля, меди, хрома или другого металла для предотвращения коррозии или улучшения внешнего вида основного металла.

Обычно это делается путем погружения металла в раствор кислоты с анодным электрическим током и катодом.

Покрываемый материал представляет собой катод (отрицательный электрод) электролизера, через который пропускают постоянный электрический ток.

Раствор или ванна содержат требуемый металл в окисленной форме (в виде комплексного иона или водного катиона).

Анод обычно представляет собой стержень металла, на который наносится покрытие.

В процессе электролиза металл осаждается на изделии, а металл из прутка растворяется. Процесс подчиняется закону электролиза Фарадея.

Процесс гальванического покрытия вызывает осаждение материала покрытия на основной металл.

Гальваническое покрытие используется для:

• Внешний вид или для украшения
• Защита
• Специальные свойства поверхности
• Технические или механические свойства

Вы можете покрыть почти любой тип металла. Цинковое или кадмиевое покрытие предотвращает ржавление, а никель и хром защищают от износа. Цинк, хром и никель являются наиболее распространенными металлами для промышленных покрытий.

Видео процесса металлизации

История

В 1805 году итальянский химик Луиджи Бруньятелли успешно гальванизировал серебряные медали золотом. Изобретения держались в секрете Французской академией наук. Спустя 35 лет гальваническое покрытие было «открыто заново» российскими и английскими учеными, работавшими независимо друг от друга.

В 1940 году был получен первый патент на гальваническое покрытие. Фабрики в Англии начали массовое производство предметов с покрытием из солвера, таких как посуда, щетки и чайники.

Компоненты процесса металлизации

Очистка и подготовка поверхности металла:

• Удаление оксидов
• электрополировка
• щелочная очистка

Металлическое покрытие (описание см. ниже):

• Химическое покрытие (автокаталитическое)
• гальваническое покрытие
• Иммерсионное покрытие

Отделочные и защитные обработки:

• фосфатирование
• конверсия хромата
• анодирование

Типичные этапы процесса гальваники

Показанный ниже процесс занимает около 90 минут. Это процесс покрытия стальных аэрокосмических деталей кадмием.

1. Очистка : поверхность должна быть очищена от загрязнений для того, чтобы произошло склеивание.

   Подвесные детали в чане с кипящими химическими растворителями. Горячий пар вступает в контакт с холодным металлом и конденсируется, капая вниз в ванну вместе с любыми загрязнениями, оставляя детали чистыми и сухими.

2. Промывка и сушка (при необходимости)
3. Кислотная очистка и травление : Пескоструйная обработка оксидом алюминия сделает поверхность шероховатой, чтобы металл покрытия лучше сцеплялся.

   Пескоструйная обработка деталей порошком оксида алюминия для травления поверхности и улучшения сцепления металлического покрытия

4. Промывка (при необходимости)
5. Конверсионное покрытие или металлизация
   Подвесная часть должна быть гальванизирована на медной раме. Медная проволока подвешивает деталь сверху и продолжается вниз, создавая электрическую цепь через свариваемую деталь.

   Резервуар для гальваники наполнен водой и химическими веществами, которые помогают проводить электричество. Борта резервуара облицованы мешками или шариками из гальванического металла. Опорная рама, удерживающая деталь, подключается к отрицательной клемме источника электрического тока. Покрываемый металл подключается к плюсовой клемме. Постоянный ток напряжением до 6 вольт растворяет металл покрытия, который проходит через воду, прикрепляясь к отрицательно заряженной детали, подлежащей покрытию. Процесс может занять от нескольких минут для тонкого покрытия до нескольких часов для толстого покрытия.

6. Промывка водой (1 минута)
7. Химическая промывка для повышения устойчивости деталей к ржавчине
8. Промыть горячей водой

Типы покрытия

Гальваническое покрытие (гальванопокрытие)

Процесс, в котором электрический ток используется для запуска химической реакции путем восстановления ионов металлов. Позволяет контролировать процесс нанесения покрытия.

Автокаталитическое (химическое осаждение)

В автокаталитическом процессе химическая реакция вызывает восстановление атомов металла. Он использует непроводящие подложки, и процесс не требует электричества. Сложно контролировать параметры гальванического покрытия, а срок службы гальванической ванны ограничен.

Это называется процессом нанесения конверсионного покрытия. Примеры конверсионных покрытий:

• Иридит на алюминии
• черный оксид
• хромат
• фосфат

Процесс нанесения конверсионного покрытия увеличивает толщину, но не создает прямой связи, поскольку в процессе расходуется часть металла подложки.

Пример конверсионного покрытия из черного оксида на стали

Иммерсионное покрытие (реакция смещения)

В этом процессе ион металла восстанавливается из раствора путем обмена с атомом металла из подложки. Осажденный металл должен иметь большую электродвижущую силу, чем растворенный металл.

Области применения

1. Защита поверхности (также называемые анодными покрытиями или расходуемыми покрытиями): для защиты основного металла, в основном используемого поверх железа и стали.
2. Декоративные покрытия: делают металл более привлекательным и обеспечивают определенный уровень защиты.
3. Инженерные покрытия: используются для придания поверхности определенных свойств. Примеры включают поверхности для повышения паяемости, проводимости, отражательной способности и других.
4. Небольшое металлическое покрытие: ограниченное количество металлов, которые не имеют большого применения.
5. Необычные металлы: металлы, на которые наносят гальваническое покрытие в особых условиях.
6. Покрытие металлическим сплавом: также для специальных применений.

Методы покрытия

Метод покрытия стеллажей

Нанесение покрытия на стойку — это наиболее часто используемый метод, при котором металл, подлежащий покрытию, подвешивается на раме или стойке. Это универсальный метод, обеспечивающий контроль над водой для ополаскивания и скоростью вымывания.

Покрытие ствола

Покрытие ствола происходит в закрытом стволе. Этот процесс используется при гальванике небольших деталей или при более низком уровне требований/стандартов обработки. Потребление промывочной воды велико, а скорость уноса также высока.

Ручное покрытие

При ручной металлизации все работы выполняются обученным техником. Это для мелкосерийного покрытия.

Автоматическое нанесение покрытия

Нанесение покрытия может быть полуавтоматическим или полностью автоматизированным. В автоматизированных операциях сотрудникам нужно только складывать и снимать стеллажи во время операции металлизации. Полуавтоматические процессы требуют ручного управления рельсами и подъемниками. Он используется для более крупных деталей и более низкой производительности.

Основные химические вещества

Кислоты и основания:

• HCL
• Каустик

Покрытия:

• Цианид
• Хром
• Кадмий
• Серебро
• Золото
• Латунь и бронза
• Цинк

Растворители:

• Бензол
• ТЗЕ
• Трихлорэтилен
• Метиленхлорид
• Тетрахлорэтилен (перхлорэтилен)

Испытания на коррозию окружающей среды

Металлы испытывают в окружающей среде, чтобы определить, защитит ли метод гальванического покрытия от коррозии. Задача состоит в том, чтобы смоделировать время, необходимое для возникновения коррозии, поэтому было разработано несколько типов испытаний, имитирующих течение времени.

В некоторых случаях организация устанавливает внутренние или наружные станции облучения. Другие подходы заключаются в нанесении тестовых металлов на поверхности, которые подвергаются воздействию элементов, например, грузовики, которые передвигаются по холодным погодным условиям. Специальные тесты включают:

• Испытание в солевом тумане уксусной кислоты (также называемое туманным испытанием): Для испытания используется туман, который содержит уксусную кислоту для ускорения коррозионного действия.
• Испытание на распыление соли уксусной кислоты с медным ускорением (Cass): То же, что и выше, с добавлением солей меди.
• Corrodkote Test: Покройте гальванизированную деталь каолином, веществом, содержащим хлорид алюминия, нитрат меди и хлорид железа. После сушки материал помещают во влажную камеру.