Гальванопластика

Гальванопластика – технология получения точных металлических копий, путем осаждения металла на модели, которые после окончания процесса отделяются. Точность рабочих размеров и шероховатостей поверхности, получаемых гальванопластических копий, всецело зависят от точности размеров и шероховатости поверхности самой модели, на которую происходит осаждение металла.

Важную роль в процессе гальванопластического формирования изделия играет подготовка поверхности используемой формы, и создание на ней токопроводящего слоя.

Перед нанесением токопроводящего слоя, поверхность модели должна быть тщательно вымыта и обезжирена.

Нанесение токопроводящего слоя.

Существует несколько разновидностей токопроводящих слоев, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Выбор токопроводящего слоя зависит от ряда факторов, и, прежде всего, от материала модели.

Для моделей из эластомеров (каучуки, резины и др.) чаще всего используется коллоидный графит. Поверхность предварительно обрабатывают (протирают) ацетоном или спиртом, высушивают. Графит наносят мягкой кисточкой на поверхность модели, до тех пор, пока слой не будет выглядеть равномерным и однотонным. Излишки графита сдувают, после чего поверхность модели промывают водой. Данный метод рекомендуется использовать в том случае, когда есть возможность проникнуть кистью во все полости матрицы и равномерно нанести слой графита.

Для моделей с более сложным рельефом поверхности, рекомендуется наносить токопроводящую пленку из серебра. Для этого модель обезжиривают, промывают и погружают на 5-10 мин в раствор сенсибилизации.

Состав раствора сенсибилизации:

После обработке в растворе сенсибилизации следует тщательная промывка модели в холодной воде, в результате чего, происходит гидролиз двухлористого олова с образованием на ее поверхности малорастворимых соединений.

После сенсибилизации проводится процесс химического серебрения из следующих растворов:

А.

Б.

Данные растворы должны быть приготовлены в отдельных емкостях, охлаждены до температуры 8-12⁰С, и затем, непосредственно перед серебрением, при перемешивании, раствор «Б» вливают в раствор «А», по следующей технологии:

Металлизируемую модель опускают в емкость и льют на нее одновременно раствор «А» и дистиллированную воду. После этого, в емкость вливают раствор «Б». Раствор «А», раствор «Б» и дистиллированная вода берут в соотношении 1:1:1. Операцию необходимо повторить 2 раза.

Далее модель, с нанесенным токопроводящим слоем, погружают в сернокислую ванну меднения для нанесения на нее затягивающего слоя меди.

Для моделей, выполненных из диэлектриков, как правило, используется способ химического нанесения токопроводящего слоя. Модель предварительно тщательно обезжиривается, причем отдельно внимание уделяется такому параметру как «смачиваемость» поверхности.

Ранее часто применялись раздельные растворы для сенсибилизации и активации поверхности диэлектрика, но в настоящее время, в основном используются растворы «смешанного» типа, в которых одновременно происходит и сенсибилизация, и активация поверхности.

Состав раствора и режим работы:

После обработки в «смешанном» растворе сенсибилизации и активации модель необходимо тщательно промыть в холодной воде, это необходимо для образования на поверхности модели пленки из коллоидного палладия.

Далее на поверхность наноситься слой химической меди, и модель можно завешивать в сернокислую ванну меднения для дальнейшей металлизации.

Нанесение полупроводниковых пленок.

Сущность этого метода состоит в операции адсорбции неорганических веществ поверхностью полимера и преобразование их в кисло растворимые соединения под действием сульфирующих агентов.

Рассмотрим нанесение токопроводящих пленок на основе сульфида свинца и меди.

Нанесение сульфида свинца осуществляется из раствора следующего состава:

После нанесения пленки из сульфида свинца модель необходимо промыть в горячей проточной воде. При наличии не прокрытых мест операцию необходимо повторить.

Недостатком этого способа является повышенная температура, затрудняющая работу с некоторыми видами диэлектриков, или с моделями, размер которых является точно заданным. Так же к недостаткам можно отнести тот факт, что данный раствор является по сути одноразовым.

Нанесение токопроводящего слоя сульфида меди.

Преимуществами данного способа перед вышеописанным является небольшое время продолжительности процесса и сравнительно высокая стабильность применяемых растворов. Технология нанесения сульфида меди заключается в последовательной обработке поверхности раствором соли металла, водой и раствором сульфидирующего агента. Адсорбция на поверхности продуктов гидролиза соли металла происходит на стадии промывки водой.

Технология нанесения токопроводящей пленки сульфида меди

1. Сорбция в растворе:

2. Гидролиз в воде, в течении 5-10 сек (0,1-0,2 мин).

3. Сульфидирование в растворе:

4. Промывка в воде в течение 0,1-0,5 мин.

Модель или деталь проходит выше описанные стадии несколько раз, до тех пор, пока на ней не появится коричневая пленка. Когда пленка станет равномерной по всей площади детали, процесс можно прекращать и приступать к затяжке поверхности медью или никелем.

Нанесение гальванических осадков.

После нанесения токопроводящего слоя на модель, необходимо провести операцию «затяжки» или нанесения первичного покрытия.

Затяжку производят при низких плотностях тока, что обеспечивает эластичность осаждаемого металлического покрытия. Затяжку осуществляют в разбавленных сернокислых электролитах меднения.

Состав электролита “затягивающая медь” и режим работы:

Модель завешивается в ванну под током. Необходимо следить за тем, что бы при завешивании в углубленных местах, полостях модели не оставалось пузырьков воздуха, иначе там останутся не прокрытые участки.

После осаждения “затягивающего” слоя меди модель переносят в ванну для наращивания более толстого “рабочего” слоя меди, никеля или железа.

Электролиты для нанесения “рабочего” слоя металлопокрытия и режимы работы.

Состав и режим работы:

Состав электролита(г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3	Электролит №4
Никель сернокислый	170	240	140-160	360
Никель хлористый	—	45	—	—
Борная кислота	—	30	20-30	30
Натрий хлористый	40	—	—	40
Натрий уксуснокислый	50	—	—	—
Уксусная кислота, 80%	1	—	—	—
Магний сернокислый	—	—	25-30	—
Натрий сернокислый	—	—	180-200	—
Калий хлористый	—	—	5-10	—
Натрий фтористый	—	—	—	15
Катодная плотность тока, А/дм2	4-8	5-10	0,5-0,8	1,5
Температура, 0С	70-72	50-60	36-38	40
pH	—	—	5. 6-5.8	5.6

Электролиты для нанесения “рабочего” слоя меди.

Состав и режим работы:

Для нанесения толстых слоев железа, используются сернокислые и хлористые электролиты железнения.

Сернокислые электролиты для нанесения “рабочего” слоя железа.

Состав и режим работы:

Хлористые электролиты железнения.

Состав и режим работы:

В декоративной гальванопластике процессы железнения почти не используются, т. к. это больше прерогатива промышленных производств, при изготовлении матриц или пресс форм. В декоративной гальванопластике чаще всего используются электролиты меднения и реже электролиты никелирования, с последующим нанесением на полученную медную или никелевую модель изделия тонкого слоя серебра или золота, либо иной другой способ придания модели или изделию товарного вида. Гальванопластика является достаточно трудоемким процессом и требует постоянного контроля при проведении такого вида работ. Процессы гальванопластического осаждения толстых слоев могут быть достаточно длительными по времени, в зависимости от необходимой толщины осаждаемого слоя, и могут длиться от нескольких часов до нескольких недель.

Что такое гальванопластика — Art Stone Group Москва

Осваивая новые способы изготовления декоративных изделий и предметов искусства, человек нередко обращается к науке. Сегодня знания из областей физики и химии необходимы мастерам, работающим с декором. В этой статье мы расскажем о технологии гальванопластики, раскроем ее преимущества и опишем области применения.

Гальванопластика — это раздел гальванотехники, посвященный формообразованию из цветного металла путем его осаждения из специального раствора (электролита) под воздействием электрического тока. Проще говоря, гальванопластика — это технология получения металлических изделий или точных металлических копий предметов. Тонкий слой металла оседает на модели путем электрохимического воздействия, потом модель отделяется от металла — получается копия. Толщина слоя металла, наносимого на предмет, составляет примерно 0,25-2,00 мм.

Метод гальванопластики был открыт русским ученым Б. С. Якоби в первой половине XIX века. Свое название этот метод получил по той причине, что получаемые изделия «пластически точно» копируют оригинал. Отличительной особенностью метода гальванопластики является характеристика прочности сцепления осаждаемого металла с поверхностью формы. Сцепление должно быть минимальным, чтобы осажденный слой свободно отделялся от покрываемой формы без ее повреждения или разрушения.

Сегодня гальванопластику используют в случаях, когда оригинал изделия имеет сложную форму или фактуру, и повторить его путем литья, ковки, штамповки или механической обработки практически невозможно. Гальванопластика широко применяется во многих областях, в том числе, при изготовлении точных художественных копий небольших скульптур или предметов декора, ювелирных украшений.

Технология гальванопластики

Процесс состоит из нескольких этапов:

1. Изготовление формы;
2. Нанесение токопроводящего (или разделительного) слоя на форму;
3. Гальваническое наращивание;
4. Отделение готового изделия от формы.

Формы, изготавливаемые для гальванопластики, должны соответствовать ряду требований:

• легко отделяться от копируемого предмета, без повреждения самой формы или полученной металлической копии;
• не давать усадку и не деформироваться в процессе затвердевания, охлаждения, сушки;
• быть устойчивыми к воздействию электролита, не разрушаться в процессе электролиза, не давать осадка и не загрязнять электролит;
• обладать достаточной адгезией к наносимому токопроводящему или разделительному слою.

Классификация форм для гальванопластики

По материалу формы для гальванопластики делятся на металлические и неметаллические, по конструкции — на сплошные и составные, по времени использования — на однократно используемые и многократно используемые.

Металлические формы изготавливаются из меди, стали, алюминия, свинца или титана. Неметаллические формы могут быть пластмассовыми, деревянными, гипсовыми, стеклянными, восковыми или пенопластовыми. Комбинированные формы сочетают в себе несколько материалов. Многократно используемые формы являются неразрушимыми, а однократно используемые можно растворять, выжигать или выплавлять, чтобы отделить металлическую копию от формы. Сплошные (неразборные) формы, как правило, отливают из воска или металла, составные формы делают из пластмассы, гипса, пенопласта и других материалов.

После того как форма изготовлена, следует этап ее покрытия токопроводящим слоем (если форма неметаллическая) или разделительным слоем (если форма металлическая). Перед нанесением такого слоя следует провести предварительную обработку поверхности формы: очистить ее от ржавчины, налета, пыли и грязи; обезжирить и высушить.

Токопроводящий слой для неметаллических форм может наноситься механическими или химическими способами: в первом случае происходит напыление металлического порошка (часто используется графит), во втором – производится меднение, никелирование, или кобальтирование. Важно, чтобы в итоге поверхность формы стала электропроводящей.

Разделительный слой для металлических форм может быть неорганическим (например, из солей или оксидов), или органическим (из специальных пленок). Иногда оксидный слой самопроизвольно образуется на поверхностях форм из металла, например, при работе с титаном, никелем, нержавеющей сталью или некоторыми сплавами алюминия.

Основной этап процесса гальванопластики – гальваническое наращивание. На этом этапе происходит электроосаждение слоев металла на форме. Наиболее популярными металлами для изготовления копий являются медь и никель. Далее происходит подключение формы к источнику тока и ее помещение в гальваническую емкость, наполненную специальной жидкостью – электролитом. В качестве электролитов используются сульфатные электролиты меднения, сульфаминовый или сульфатно-хлоридный электролит никелирования. Для ускорения процесса к раствору добавляется серная кислота.

По окончании процесса электролиза происходит отделение готового изделия от формы, по необходимости выполняются полировка, нанесение функциональных покрытий и художественная обработка.

Для получения копий предметов искусства (копий мелких скульптур, барельефов, гербов, монет, медалей, эмблем, ювелирных украшений) чаще всего применяют метод осаждения меди. Для приготовления электролита используется медный купорос – смешивается сульфат меди и серная кислота. Медный купорос выделяет ионы меди (катионы) в процессе прохождения тока через электролит. Катионы оседают на форме, подключенной к катоду (электроду, на котором происходят реакции восстановления металла). По завершении электролиза форма также отделяется от слоя осажденного металла, из него получается точная копия изделия. Медь осаждается не только в качестве основного слоя покрытия, но и как промежуточный слой при никелировании, хромировании, серебрении и золочении изделий.

Преимущества метода гальванопластики перед другими способами копирования деталей и декоративных изделий

1. Высокое качество воспроизводимых копий;
2. Возможность точного воспроизведения мельчайших деталей фактуры и рельефа оригинального изделия;
3. Возможность изготовления как уникальных изделий, так и крупных партий;
4. Низкая стоимость производства по сравнению с другими методами: литьем, ковкой, чеканкой;
5. Высокая скорость изготовления гальванопластических изделий;
6. Многократное использование одной и той же формы;
7. Тождественность копий, снимаемых с одной формы;
8. Возможность изготавливать не только мелкие, но и крупные изделия — в зависимости от размера гальванической емкости и мощности источников тока;
9. Меньший вес копии по сравнению в оригинальным изделием;
10. Возможность придать изделию необходимый цвет и создать защитное покрытие на этапе финишной обработки.

Метод гальванопластики позволяет создавать изделия, до мельчайших подробностей совпадающие с оригиналом. Можно воспроизводить копии фактур коры дерева, выделанной кожи, натурального камня, растений (листьев и цветов) и даже металлические копии насекомых.

Область применения гальванопластики

Область применения гальванопластики в промышленности довольно обширна. При помощи этого метода изготавливаются, например, бесшовные трубы, волноводы, гильзы с кумулятивным зарядом (для бронебойных снарядов и бурения нефтяных скважин), пресс-формы и штампы, пластины для печати и тиснения. Кроме того, гальванопластика применяется в оптике — при изготовлении видеодисков и голографических штампов, телескопов, отражателей. Изготавливаются также тонкослойные изделия: печатные платы, огнестойкие одеяла, бесшовные ленты, солнечные поглотители, решетки для микроскопов и сита для сахарной центрифуги. В авиационно-космической промышленности метод гальванопластики применяется для производства радиаторов ракетных конусов, воздухозаборников, прожекторов, щитов для лопастей вертолетов. Гальванопластика используется даже в производстве таких повседневных изделий, как электробритвы!

Наиболее интересной областью применения метода является художественная гальванопластика. При помощи этой технологии можно копировать барельефы, гербы, монеты, ордена и медали, ювелирные украшения. Еще гальванопластика применяется при реставрации или создании декора интерьера: подсвечников, статуэток, сувениров и даже некоторых предметов мебели (например, ножек стульев или дверных ручек).

Методом гальванопластики можно воспроизводить и скульптуры. На первом этапе процесса создания таких скульптур изготавливается первичная форма из глины. После этого глиняная фигура разделяется на несколько частей, с которых снимаются гипсовые копии — вторичные формы. Гипсовые элементы подвергаются обработке: их тщательно высушивают и пропитывают. Пропитка гипса нужна потому, что сам по себе материал обладает высокой гигроскопичностью. Поэтому необходимо пропитать его воском или парафином. На следующем этапе на гипсовые формы наносят графитный слой, чтобы изделие могло проводить электрический ток.

После этого гипсовые элементы, покрытые графитом, помещают в гальваническую ванну (емкость с электролитом) и запускают процесс электролиза — на формы оседает медь. Добавленная к электролиту серная кислота ускоряет процесс осаждения металла. Полученные металлические копии монтируют и соединяют друг с другом, так, что получается готовая скульптура. В последствии мастера осуществляют монтажные работы: изготавливают каркас для изделия, припаивают отдельные элементы, зачищают швы.

В компании Art Stone Group вы можете заказать изготовление скульптур и других художественных изделий, полученных методом гальванопластики. Внешне они практически неотличимых от изделий из бронзы!

ОФОРМИТЬ ЗАКАЗ

Загрузить еще

Все
Арт
Тренды
Технологии
Стили
Интервью
Мероприятия

Что такое гальваническое покрытие и как оно работает

Гальванопокрытие — популярный процесс отделки и улучшения металла, используемый в самых разных отраслях промышленности для различных целей. Однако, несмотря на популярность гальваники, очень немногие за пределами отрасли знакомы с этим процессом, что это такое и как он работает. Если вы планируете использовать гальваническое покрытие в своем следующем производственном процессе, вам необходимо знать, как этот процесс работает и какие материалы и варианты процесса вам доступны.

БЫСТРЫЕ ССЫЛКИ

Что такое гальваника? | Процесс гальваники | Типы гальванических покрытий

Использование гальванических покрытий| Отрасли, в которых используется гальваническое покрытие | Преимущества гальваники

Примеры гальваники | Выберите СПК | Запросить предложение

ЧТО ТАКОЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ?

Гальваническое покрытие также известно как электроосаждение. Как следует из названия, процесс включает в себя осаждение материала с помощью электрического тока. В результате этого процесса на поверхность заготовки, называемой подложкой, осаждается тонкий слой металла. Гальваника в основном используется для изменения физических свойств объекта. Этот процесс можно использовать для придания объектам повышенной износостойкости, защиты от коррозии или эстетической привлекательности, а также увеличения толщины.

Хотя гальваническое покрытие может показаться передовой технологией, на самом деле это многовековой процесс. Самые первые эксперименты по гальванике произошли в начале 18 века, а официально этот процесс был формализован Бруньятелли в первой половине 19 века. После экспериментов Бруньятелли процесс гальваники был принят и развит по всей Европе. По мере развития производственной практики в течение следующих двух столетий в результате промышленной революции и двух мировых войн процесс гальванического покрытия также развивался, чтобы не отставать от спроса, в результате чего компания Sharretts Plating использует процесс сегодня.

ПРОЦЕСС ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ

В процессе гальванопокрытия используется электрический ток для растворения металла и осаждения его на поверхность. В процессе используются четыре основных компонента:

• Анод: Анод или положительно заряженный электрод в цепи представляет собой металл, из которого формируется покрытие.
• Катод:  Катод в цепи гальванического покрытия — это та часть, на которую необходимо нанести покрытие. Его также называют субстратом. Эта часть действует как отрицательно заряженный электрод в цепи.
• Решение:  Реакция электроосаждения происходит в растворе электролита. Этот раствор содержит одну или несколько солей металлов, обычно включая сульфат меди, для облегчения прохождения электричества.
• Источник питания:  Ток добавляется в цепь с помощью источника питания. Этот источник питания подает ток на анод, вводя электричество в систему.

После помещения анода и катода в раствор и их подключения источник питания подает на анод постоянный ток (DC). Этот ток вызывает окисление металла, позволяя атомам металла растворяться в растворе электролита в виде положительных ионов. Затем ток заставляет ионы металла двигаться к отрицательно заряженной подложке и оседать на изделии в виде тонкого слоя металла.

В качестве примера рассмотрим процесс нанесения золота на металлические украшения. Металл с золотым покрытием является анодом в цепи, а металлические украшения — катодом. Оба помещаются в раствор, и к золоту, которое растворяется в растворе, подается постоянный ток. Затем растворенные атомы золота прилипают к поверхности ювелирных изделий из недрагоценных металлов, создавая золотое покрытие.

Хотя этот процесс является постоянным, на качество покрытия могут влиять три фактора. Эти факторы следующие:

• Условия ванны:  Температура и химический состав ванны влияют на эффективность процесса гальваники.
• Размещение детали:  Расстояние, которое должен пройти растворенный металл, влияет на эффективность нанесения покрытия на подложку, поэтому важно расположение анода относительно катода.
• Электрический ток:  Как уровень напряжения, так и время подачи электрического тока играют роль в эффективности процесса гальваники.

КАКИЕ МЕТАЛЛЫ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ В ПРОЦЕССЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ?

Нанесение покрытия может производиться отдельными металлами или в различных сочетаниях (сплавы), которые могут повысить ценность процесса гальванопокрытия. Некоторые из металлов, наиболее часто используемых для гальваники, включают:

• Медь: Медь часто используется из-за ее проводимости и термостойкости. Он также широко используется для улучшения сцепления между слоями материала.
• Цинк: Цинк обладает высокой коррозионной стойкостью. Часто цинк сплавляют с другими металлами для усиления этого свойства. Например, в сплаве с никелем цинк особенно устойчив к атмосферной коррозии.
• Олово:  Этот матовый блестящий металл хорошо поддается пайке, устойчив к коррозии и не наносит вреда окружающей среде. Он также недорог по сравнению с другими металлами.
• Никель:  Никель обладает отличной износостойкостью, которую можно улучшить с помощью термической обработки. Его сплавы также очень ценны, предлагая сопротивление элементам, твердость и проводимость. Химическое никелирование также ценится за его коррозионную стойкость, магнетизм, низкое трение и твердость.
• Золото:  Этот драгоценный металл отличается высокой коррозионной стойкостью, устойчивостью к потускнению и износу, а также ценится за свою проводимость и эстетическую привлекательность.
• Серебро: Серебро не так устойчиво к коррозии, как золото, но обладает высокой пластичностью и ковкостью, обладает отличной стойкостью к контактному износу и обеспечивает превосходный эстетический вид. Это также альтернатива золоту в приложениях, где необходима тепло- и электропроводность.
• Палладий:  Этот блестящий металл часто используется вместо золота или платины из-за его твердости, коррозионной стойкости и красивой отделки. В сплаве с никелем этот металл достигает превосходной твердости и качества покрытия.

Цена, состав подложки и желаемый результат являются ключевыми факторами при выборе наиболее подходящего гальванического материала для вашего применения.

Доступно несколько различных методов покрытия, каждый из которых можно использовать в различных областях. Некоторые из этих типов гальванического покрытия более подробно описаны ниже:

• Гальваническое покрытие:  Гальваническое покрытие — это метод, используемый для покрытия больших групп мелких деталей. В этом процессе детали помещаются внутрь бочки, заполненной раствором электролита. Процесс гальванического покрытия происходит, пока барабан вращается, перемешивая детали, чтобы они получали неизменно ровную поверхность. Покрытие ствола лучше всего использовать для небольших прочных деталей, но это дешевое, эффективное и гибкое решение.
• Гальваническое покрытие стойки:  Покрытие стойки или проводки является хорошим вариантом, если вам необходимо нанести покрытие на большие группы деталей. В этом методе детали размещаются на проволочной стойке, что позволяет каждой детали вступить в физический контакт с источником электроэнергии. Хотя этот вариант более дорогой, он оптимален для более деликатных деталей, которые не могут подвергаться гальваническому покрытию. Важно отметить, что стеллажное покрытие сложнее для деталей, чувствительных к электричеству или имеющих неправильную форму.
• Химическое покрытие:  Химическое покрытие, также известное как автокаталитическое покрытие, использует процесс, аналогичный электроосаждению, но не подает электричество непосредственно на деталь. Вместо этого металл покрытия растворяется и осаждается с использованием химической реакции вместо электрической. Хотя этот вариант полезен для деталей, несовместимых с электрическим током, он более дорогостоящий и менее производительный, чем другие варианты.

Хотя эти методы осуществляют электроосаждение по-разному, все они используют одни и те же основные принципы.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ

Хотя гальваническое покрытие часто используется для улучшения эстетического вида основного материала, этот метод используется для нескольких других целей в различных отраслях. Эти виды использования включают следующее:

• • Толщина слоя:  Гальваническое покрытие часто используется для увеличения толщины подложки за счет последовательного использования тонких слоев.

• Защитная подложка:  Гальванические слои служат расходуемым металлическим покрытием. Это означает, что при попадании детали во вредную среду гальванический слой разрушается раньше основного материала, защищая подложку от повреждений.
• Придать свойства поверхности:  Гальваническое покрытие позволяет использовать свойства металлов, которыми они покрыты. Например, некоторые металлы защищают от коррозии, улучшают электропроводность, уменьшают трение или подготавливают поверхность для лучшей адгезии краски. Разные металлы обладают разными свойствами.
• Улучшение внешнего вида:  Конечно, гальваническое покрытие также широко используется для улучшения эстетического вида подложки. Это может означать покрытие подложки эстетически привлекательным металлом или просто нанесение слоя для улучшения однородности и качества поверхности.

ПРЕИМУЩЕСТВА ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ

Гальваническое покрытие дает ряд преимуществ для компонентов. Некоторые из конкретных преимуществ гальваники включают следующее:

• • Защитный барьер:  Гальваническое покрытие создает барьер на основе, защищая ее от условий окружающей среды. В некоторых случаях этот барьер может защитить от коррозии, вызванной атмосферой. Это свойство особенно полезно для компонентов, поскольку детали служат дольше в более суровых условиях, а это означает, что они реже нуждаются в замене.
  • Улучшенный внешний вид:  Элементы экстерьера часто покрывают тонким слоем драгоценных металлов, чтобы сделать их более блестящими и привлекательными. Это покрытие придает эстетическую привлекательность без чрезмерных затрат, а это означает, что привлекательные детали можно продавать по более низким ценам. Кроме того, гальваническое покрытие часто используется для предотвращения потускнения столового серебра, что со временем повышает долговечность и эстетический вид.
  • Электропроводность: Покрытие серебром и медью помогает улучшить электропроводность деталей, предлагая экономичное и эффективное решение для улучшения электропроводности электронных и электрических компонентов.

• Термостойкость:  Некоторые металлы, в том числе золото и цинк-никель, устойчивы к высоким температурам, улучшая способность подложки сопротивляться тепловым повреждениям. Это, в свою очередь, может увеличить срок службы деталей с покрытием.
• Повышенная твердость:  Гальваническое покрытие часто используется для повышения прочности и долговечности материалов подложки, что делает их менее восприимчивыми к повреждениям в результате стресса или грубого использования. Это качество может помочь увеличить срок службы деталей с покрытием, уменьшая потребность в замене.

Некоторые предлагаемые преимущества зависят от металла. Например, никелирование полезно для уменьшения трения, что помогает уменьшить износ и увеличить срок службы деталей. С другой стороны, сплавы цинка и никеля используются для предотвращения образования острых выступов во время производства, которые могут привести к повреждению детали. Медь также специально используется в качестве грунтовки во многих случаях, поскольку она облегчает адгезию с дополнительными металлическими покрытиями для улучшения качества поверхности готовой детали.

ОТРАСЛИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ

Независимо от того, нужна ли вашей компании защита от коррозии, повышенная долговечность или повышенная электропроводность, гальваническое покрытие предлагает решения. Вот почему гальваника широко используется в различных отраслях промышленности. Ниже перечислены некоторые отрасли, которые обслуживает SPC, и способы применения гальванических покрытий:

• • Автомобильная промышленность: Покрытие обычно используется в автомобильной промышленности для предотвращения коррозии в суровых условиях окружающей среды. Цинк-никелирование помогает предотвратить образование ржавчины, а химическое никелирование служит отличной альтернативой хромированию каталитических нейтрализаторов и пластиковых деталей.
  • Электронная промышленность:  Компании, производящие электронику, часто используют золотое покрытие из-за его проводимости, нанося его на полупроводники и разъемы. В этой отрасли золото также ценится за его коррозионную стойкость. Медное покрытие является еще одним широко используемым металлом в этой отрасли, используемым в качестве альтернативы золоту, когда основное внимание уделяется проводимости. Сплавы палладия также широко используются в качестве защитных покрытий для электронного оборудования и компонентов.

• Медицинская промышленность: В производстве медицинского оборудования часто используется гальваническое покрытие металлов для улучшения биосовместимости компонентов, особенно имплантатов. Золото, серебро и титан широко используются в этой отрасли из-за их биосовместимости, коррозионной стойкости, твердости и износостойкости, которые необходимы для имплантатов и замены суставов.
• Аэрокосмическая промышленность: Авиакосмическая промышленность часто использует титан для производства самолетов из-за его высокого отношения прочности к весу. Никелирование также широко используется в этой отрасли для защиты от коррозии и износа, а медь используется для повышения термостойкости.
• Нефтегазовая промышленность:  Защита от коррозии является основной задачей нефтегазовой промышленности из-за особенностей нефтехимии. Химическое никелирование часто используется в этой отрасли для защиты трубопроводов и других компонентов от коррозии, что помогает увеличить срок службы деталей.

Многие другие отрасли промышленности, в том числе производство огнестрельного оружия, военная и оборонная промышленность, также используют гальваническое покрытие в различных целях. Все эти отрасли отдают предпочтение гальванике из-за ее функциональных возможностей, а также низкой стоимости и гибкости применения.

ПРИМЕРЫ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

Существует множество конкретных примеров применения гальванических покрытий в различных отраслях промышленности. Некоторые из них подробно описаны ниже:

• • Меднение полупроводников: В электронной промышленности используются различные варианты металлизации. Меднение обычно используется для увеличения способности полупроводников и схем проводить электричество.

• Никелирование жестких дисков: Никель — это магнитный металл, который является важным свойством жестких дисков. Жестким дискам для улучшения чтения дисков требуется магнетизм, поэтому в процессе производства жесткие диски обычно гальванически покрываются никелем.
• Палладиевое покрытие каталитических нейтрализаторов:  Палладиевое покрытие обычно используется в автомобильной промышленности, особенно в каталитических нейтрализаторах. Палладий поглощает избыток водорода в процессе производства, элемент, который отрицательно влияет на функциональность каталитических нейтрализаторов. Покрытие палладием поглощает этот избыток водорода, улучшая работу каталитического нейтрализатора.
• Химическое никелирование аэрокосмических компонентов: Черное химическое никелирование способно поглощать свет и энергию. Это необходимое качество при производстве различных видов оборонной техники. Многие производители оборонной и аэрокосмической промышленности предпочитают использовать этот вариант покрытия, чтобы обеспечить соответствие отраслевым стандартам, включая рекомендации Министерства обороны.

Обладая обширным опытом работы в различных отраслях промышленности, компания SPC может помочь с этими и другими гальванопокрытиями, предлагая ряд экономически эффективных услуг по нанесению покрытий.

ВЫБЕРИТЕ SPC

Определение наилучших вариантов производства имеет важное значение для эффективности вашей компании. Гальваника служит функционально и финансово выгодным вариантом для различных применений, но вам необходимо сотрудничать с подходящей компанией по гальванике, чтобы увидеть все преимущества. Компания Sharretts Plating может помочь.

SPC обладает более чем девятидесятилетним опытом работы в отрасли, разрабатывая широкий спектр экономичных процессов нанесения покрытий и отделки металлов для удовлетворения потребностей компаний во многих отраслях. Мы можем помочь вам определить лучший метод покрытия для вашего проекта, а также тип металла, который вы хотите использовать. С SPC вы можете доверять нам в предоставлении опытного, ориентированного на клиента обслуживания от начала до конца.

Свяжитесь с SPC, чтобы узнать больше о процессе гальваники и о том, как он может принести пользу вашему бизнесу, и запросите бесплатное предложение прямо сейчас!

Гальваническое покрытие 101: Как работает гальваническое покрытие металлов

Гальваническое покрытие позволяет сочетать прочность, электропроводность, стойкость к истиранию и коррозии, а также внешний вид определенных металлов с различными материалами, имеющими свои преимущества, такими как доступные и/или легкие металлы или пластмассы.

Из этого руководства вы узнаете, почему многие инженеры, исследователи и художники используют гальваническое и металлическое покрытие на каждом этапе производства — от прототипирования до массового производства.

Информационный документ

Читайте дальше, чтобы узнать, как инженеры добавляют металл к 3D-печати из смолы и почему гибридные металлические детали могут открывать двери для удивительного диапазона применений, включая (но не ограничиваясь) прочность и долговечность конечного использования.

Загрузить информационный документ

Гальваника — это процесс электроосаждения для покрытия объекта слоем металла. Инженеры используют контролируемый электролиз для переноса желаемого металлического покрытия с анода (часть, содержащая металл, который будет использоваться в качестве покрытия) на катод (часть, на которую будет нанесено покрытие).

Схема гальванического покрытия медью с использованием электролитной ванны из сульфата меди, серной кислоты и ионов хлора. (источник изображения)

Анод и катод помещаются в химическую ванну с электролитом и подвергаются непрерывному электрическому заряду. Электричество заставляет отрицательно заряженные ионы (анионы) двигаться к аноду, а положительно заряженные ионы (катионы) — к катоду, покрывая или покрывая желаемую часть ровным металлическим покрытием. При гальваническом покрытии используется материал подложки (часто более легкий и/или более дешевый материал) и герметизируется подложка в тонкой оболочке из металла, такого как никель или медь.

Гальваническое покрытие чаще всего применяется к другим металлам из-за основного требования, чтобы основной материал (подложка) был проводящим. Хотя они менее распространены, были разработаны автокаталитические предварительные покрытия, которые создают ультратонкий проводящий интерфейс, позволяющий наносить различные металлы, в первую очередь медные и никелевые сплавы, на пластиковые детали.

Гальваническое покрытие и гальванопластика выполняются с использованием электроосаждения. Разница в том, что при гальванопластике используется форма, которую удаляют после формирования детали. Гальванопластика используется для создания цельных металлических деталей, тогда как гальваническое покрытие используется для покрытия существующей детали (изготовленной из другого материала) металлом.

Вы можете гальванизировать один металл или комбинацию металлов. Многие производители предпочитают наносить слои металлов, таких как медь и никель, чтобы максимизировать прочность и проводимость. Материалы, обычно используемые в гальванике, включают:

• Латунь
• Кадмий
• Хром
• Медь
• Золото
• Железо
• Никель
• Серебро
• Титан
• Цинк

Подложки могут быть изготовлены практически из любого материала, от нержавеющей стали и других металлов до пластика. Ремесленники гальванопокрывали органические материалы, такие как цветы, а также ленты из мягкой ткани.

Важно отметить, что непроводящие подложки, такие как пластик, дерево или стекло, необходимо сначала сделать проводящими, прежде чем на них можно будет наносить гальваническое покрытие. Это можно сделать, покрыв непроводящую подложку слоем токопроводящей краски или аэрозолем.

Благодаря научным достижениям в области производства материалов и пластмасс легкие и недорогие пластиковые детали заменили более дорогие металлические детали в самых разных областях применения, обслуживающих различные отрасли промышленности, от автомобилей до водопроводных труб.

Несмотря на то, что пластик имеет ряд преимуществ перед металлом, есть много областей применения, в которых металл по-прежнему доминирует. Как бы вы ни старались, вы никогда не получите пластик с такой же роскошной отделкой, как у меди. И хотя пластик может быть более гибким, чем большинство металлов, он не такой прочный. Здесь на помощь приходит металлизация.

3D-печать предлагает уникальные преимущества в сочетании с гальванопокрытием. Инженеры часто выбирают подложки для 3D-печати из-за свободы проектирования аддитивного производства. Часто гальванопокрытие 3D-печатных деталей дешевле, чем литье, машинная обработка или использование других методов производства, особенно когда речь идет о прототипировании.

Стереолитография (SLA) 3D-печать идеально подходит для гальванопокрытий, поскольку позволяет создавать 3D-печатные детали с очень гладкими или тонко текстурированными поверхностями, которые делают переход между двумя материалами — пластиком и металлом — бесшовным. Он также создает водонепроницаемые детали, которые не будут повреждены при погружении в химическую ванну, необходимую в процессе гальванического покрытия.

С инженерной точки зрения сочетание 3D-печати и гальванического покрытия предлагает уникальные варианты прочности на растяжение для готовых конструкций. Как вы можете видеть на диаграмме выше, сочетание этих двух производственных процессов устраняет разрыв в прочности на растяжение между двумя группами материалов.

Металлическое покрытие может сильно повлиять на механические характеристики пластиковых деталей (напечатанных на 3D-принтере). Благодаря конструкционной металлической оболочке и легкому пластиковому сердечнику детали могут быть изготовлены с удивительно высокими характеристиками прочности на изгиб.

Помимо улучшения механических свойств, гальваническое покрытие может использоваться для защиты пластиковых деталей от воздействия окружающей среды. В тех случаях, когда пластиковые детали подвергаются химическому воздействию или ультрафиолетовому излучению, металлическое покрытие обеспечивает постоянный барьер, который может продлить срок службы ваших деталей с месяцев до лет.

При использовании в качестве эстетической обработки покрытие предлагает простой способ создания прототипов, которые одновременно выглядят и ощущаются как металл. В зависимости от толщины пластины гальванический пластик может быть тонким и легким или придавать изделию заметный вес. Более толстые гальванические покрытия можно даже текстурировать или полировать, чтобы получить различные металлические покрытия, от литого алюминия до зеркального хрома. Более сложные текстуры можно получить с помощью 3D-печати текстурированной подложки из смолы.

Учитывая потенциальные комбинации материалов для 3D-печати, различных металлов для покрытия и соотношений толщины пластин, легко увидеть, как гальваническое покрытие дает инженерам новую область возможностей для проектирования.

Веб-семинар

На этом веб-семинаре вы узнаете, как гальваническое покрытие расширяет палитру материалов SLA 3D-печати для получения высокопрочных и износостойких деталей конечного назначения.

Посмотреть веб-семинар сейчас

Гальваническое покрытие дает множество преимуществ, включая повышенную прочность, срок службы и проводимость деталей. Инженеры, производители и художники извлекают выгоду из этих преимуществ различными способами.

Инженеры часто используют гальваническое покрытие для повышения прочности и долговечности различных конструкций. Вы можете увеличить прочность на растяжение различных деталей, покрыв их металлами, такими как медь и никель. Поместите металлическую оболочку на детали, и вы сможете повысить их устойчивость к факторам окружающей среды, таким как химическое воздействие и УФ-излучение, для наружного или коррозионного применения.

Художники часто используют гальваническое покрытие, чтобы сохранить природные элементы, склонные к гниению, такие как листья, и превратить их в более долговечные произведения искусства. В медицинском сообществе гальваническое покрытие используется для изготовления медицинских имплантатов, устойчивых к коррозии и поддающихся надлежащей стерилизации.

Гальваническое покрытие — это эффективный способ придания косметической металлической отделки изделиям, скульптурам, статуэткам и произведениям искусства. Многие производители также предпочитают гальваническое покрытие подложки для создания более легких деталей, которые легче и дешевле транспортировать и транспортировать.

Гальваническое покрытие также обладает преимуществом проводимости. Поскольку металлы по своей природе являются проводящими, гальваническое покрытие — отличный способ увеличить проводимость детали. Антенны, электрические компоненты и другие детали могут быть покрыты гальваническим покрытием для повышения производительности.

Хотя гальваническое покрытие имеет множество преимуществ, его ограничения заключаются в сложности и опасной природе самого процесса. Рабочие, занимающиеся гальванопокрытием, могут пострадать от воздействия шестивалентного хрома, если не примут надлежащих мер предосторожности. Рабочим необходимо иметь хорошо проветриваемое рабочее место. Управление по охране труда и гигиене труда Министерства труда США опубликовало множество документов, в которых описываются риски, связанные с гальванопокрытием.

Несмотря на то, что гальваническое покрытие смоляных деталей возможно выполнить самостоятельно, пользователи-любители могут столкнуться с трудностями. Основная причина — качество и возможности. Адгезионная прочность ламината с использованием методов гальванического покрытия своими руками обычно ниже, чем у профессиональных услуг по гальванике. Нанесение структурного покрытия, которое требует длительного времени обработки, нескольких ванн и совместимости металлов, довольно сложно выполнить надежно. Успешные применения внутреннего покрытия, как правило, просты и малы, например, прототипирование ювелирных изделий и тонкие (однослойные) медные покрытия RF.

Из-за требуемых знаний и связанных с этим опасностей многие инженеры и дизайнеры предпочитают нанимать сторонних производителей гальванических покрытий, специализирующихся на этом процессе. К счастью, несколько компаний, таких как RePliForm и Sharretts Plating, специализируются на индивидуальных проектах гальванического покрытия. Загрузите нашу белую книгу со списком гальванических услуг по регионам и объемам работ.

В приведенном выше видеоролике показано, как выполнять гальваническое покрытие с помощью легкодоступных инструментов, таких как зарядное устройство для мобильного телефона и запасная медная труба. Мы рекомендуем вам носить маску, перчатки и защитные очки во время гальванического покрытия и работать только в хорошо проветриваемом помещении.

Многие отрасли промышленности используют гальваническое покрытие для изготовления всего, от обручальных колец до электрических антенн. Вот несколько типичных примеров:

На многие детали самолетов нанесено гальваническое покрытие для добавления «защитного покрытия», которое увеличивает срок службы деталей за счет замедления коррозии. Поскольку компоненты самолета подвержены экстремальным перепадам температуры и факторам окружающей среды, к металлической основе добавляется дополнительный слой металла, чтобы функциональность детали не страдала от нормального износа.

Многие стальные болты и крепежные детали, разработанные для аэрокосмической промышленности, имеют гальваническое покрытие из хрома (или, в последнее время, из цинко-никелевого сплава в связи с изменением ограничений).

Введите слово «с гальванопокрытием» на Etsy, и вы получите огромное количество гальванического декора для дома и единственные в своем роде сувениры. С помощью этого процесса ремесленники часто превращают биоразлагаемые предметы, в том числе цветы, ветки и даже жуков, в прочные и долговечные произведения искусства. Вы можете использовать гальваническое покрытие, чтобы показать и сохранить мелкие детали в предметах, которые в противном случае быстро разложились бы.

Гальваника часто используется для создания произведений искусства, таких как медный жук и соты. (источник изображения)

Цифровые дизайнеры иногда используют гальваническое покрытие для создания скульптур. Дизайнеры могут 3D-печатать подложку с помощью настольного 3D-принтера, а затем гальванизировать дизайн медью, серебром, золотом или любым металлом по выбору для достижения желаемого результата. Комбинируя таким образом 3D-печать с гальванопокрытием, можно получить изделия, которые проще (и дешевле) в производстве, но при этом имеющие тот же внешний вид и отделку, что и скульптура из цельного литого металла.

Гальваника очень распространена в автомобильной промышленности. Многие крупные автомобильные компании используют гальваническое покрытие для создания хромированных бамперов и других металлических деталей.

Гальваническое покрытие также можно использовать для создания нестандартных деталей для концептуальных автомобилей. Например, VW объединился с Autodesk для создания колпаков для своего концептуального автомобиля Type 20. Колпаки прототипа были напечатаны на 3D-принтере, а затем покрыты гальваническим покрытием.

Компании по реставрации и тюнингу автомобилей также используют гальваническое покрытие для нанесения никеля, хрома и других покрытий на различные детали автомобилей и мотоциклов.

Гальваническое покрытие, пожалуй, чаще всего ассоциируется с ювелирной промышленностью и драгоценными металлами. Дизайнеры и производители ювелирных изделий полагаются на этот процесс для улучшения цвета, долговечности и эстетической привлекательности колец, браслетов, подвесок и широкого спектра других изделий.

Когда вы видите ювелирные изделия, которые описываются как «позолоченные» или «посеребренные», велика вероятность того, что изделие, на которое вы смотрите, было гальванопокрытием. Комбинации различных металлов используются для получения уникальных оттенков отделки. Например, золото часто сочетают с медью и серебром для создания розового золота.

Гальванопокрытие используется для придания упругости наружным слоям всех видов медицинских и стоматологических элементов. Золотое покрытие часто используется для создания зубных вкладок и помощи в различных стоматологических процедурах. Имплантированные детали, такие как сменные соединения, винты и пластины, часто покрываются гальваническим покрытием, чтобы сделать детали более устойчивыми к коррозии и совместимыми со стерилизацией перед установкой. Медицинские и хирургические инструменты, в том числе щипцы и радиологические детали, также обычно покрываются гальваническим покрытием.

На многочисленные электрические и солнечные компоненты нанесено гальваническое покрытие для повышения проводимости. Контакты солнечных элементов и различные типы антенн обычно изготавливаются с использованием гальванического покрытия. Провода могут быть покрыты серебром, никелем и многими другими металлами. Золотое покрытие часто используется (в сочетании с другими металлами) для увеличения долговечности. Золото также часто используется для увеличения срока службы деталей, потому что оно является проводящим, очень пластичным и не взаимодействует с кислородом.

Изготовление нестандартных или мелкосерийных металлических деталей для прототипирования может быть очень дорогостоящим и трудоемким при использовании традиционных производственных процессов. В результате инженеры часто комбинируют гальваническое покрытие с 3D-печатью, чтобы получить недорогое и экономящее время решение.

Например, Андреас Остервальдер из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL) смог ускорить процесс создания прототипов и снизить затраты на расширенные экспериментальные установки за счет самостоятельной 3D-печати новых конструкций на своем 3D-принтере Formlabs SLA и работы с Galvotec позаботится о гальваническом покрытии этих деталей.

Андреас Остервальдер использовал 3D-печать и гальваническое покрытие для изготовления этого светоделителя.

Антенны должны иметь электропроводность для распространения радиоволн. Пластиковые детали, напечатанные на 3D-принтере, не проводят электричество, но предлагают почти безграничную свободу дизайна и материалы с хорошими механическими и термическими свойствами. Эти преимущества можно сочетать с гальванопокрытием для достижения желаемой проводимости, в результате чего получается отличное решение для нестандартных антенн для исследований и разработок в автомобильной, оборонной, медицинской и образовательной областях.