Описание технологических особенностей формирования гальванопокрытия на металлах. Когда и зачем наносится. Используемые методы. Материалы и оборудования для формирования слоя.
Формирование гальванического покрытия происходит в результате электрохимического осаждения на металле тонкой защитной пленки. Для протекания процесса используется токопроводящий электролит. С электродов молекулы материала покрытия переносятся раствором на обрабатываемую поверхность, осаждаются, диффундируются внутрь основы. В результате удается сформировать тонкий защитный слой, придающий готовому изделию определенные свойства.
В зависимости от химического состава формируемого гальванического покрытия металлоизделие с гальваническим покрытием получает коррозионной и изностойкостью, дополнительную твердость. Возможно улучшение декоративных свойств.
Процесс гальванического осаждения протекает в ванной, являющейся основным элементом используемого оборудования. В ванну заливают токопроводящий раствор, а затем устанавливают два анода. Для реализации процесса формирования гальванического покрытия используются специальные производственные линии. Их устанавливают в отдельных цехах, оснащенных мощной вентиляцией. Качественный воздухообмен необходим из-за использования химических реактивов.
Процесс гальванического осаждения защитного покрытия выполняют в заводских условиях и дома. Для протекания процесса в нужном направлении и обеспечения формирования слоя достаточной толщины следует помнить, что квадратура анода должна превосходить геометрические параметры защищаемого металлоизделия.
Назначение гальваники
К формированию гальванического покрытия прибегают в различных ситуациях. Выбор зависит от преследуемых целей, определяемых условиями эксплуатации детали. Сформированное по всем правилам покрытие достаточной толщины позволяет:
- Придать защитные свойства. Для этой цели, например, осаждается никель;
- Улучшить декоративные свойства путем осаждения хрома;
- Изготовить копию детали со сложной геометрией поверхности;
- Добиться стойкости конструкций, эксплуатируемых при повышенной влажности. Для этого проводится цинкование металлоизделий. Используется для обработки конструкций разного типа;
- Украсить поверхность ювелирного изделия. В результате обработки серебром или золотом улучшаются декоративные свойства изготавливаемых украшений, повышается твердость поверхностного слоя.
У гальваники имеет отличительная особенности. В результате проводимой обработки на всей поверхности формируется пленка одинаковой толщины независимо от конфигурации и габаритов изделия. Это принципиально для внешнего вида изготавливаемой продукции.
Методы гальваники
Технология осаждения защитного слоя может отличаться. В заводских условиях используют гальваническое:
- катодное напыление. Предъявляет повышенные требования к порядку формирования покрытия. Незначительное отступление от технологических требований становится причиной протекания коррозии. Примером является лужение оловом;
- анодное нанесение. Формируется более качественный слой. При эксплуатации в неблагоприятных условиях сначала разрушается защитное покрытие. Основа долго сохраняет свою геометрию и свойства. При использовании данной технологии удается защитить изделие от механического воздействия и действия агрессивной среды.
Процесс электрохимического осаждения
Формирование гальванического покрытия протекает в три этапа:
- Подготовка. Предполагает тщательную очистку основного металла от всех видов загрязнений. Недопустимо наличие жировых пятен, заусенцев, пыли и других отложений, способных ухудшить протекание процесса. Изделия перед формированием защитного покрытия обрабатываются вручную либо подвергаются пескоструйной обработке на специальном оборудовании. Жировые загрязнения удаляются химическим раствором.
- Непосредственное формирование гальванопокрытия. Ванна заполняется электролитом. Внутрь помещаются два анода и деталь. Специальное устройство осуществляет подогрев электролита до температуры обработки, зависящей от химического состава формируемого покрытия. Подается электрический ток. Его величина контролируется с помощью регулятора напряжения. Катодом является обрабатываемое изделие. После подачи электрического тока положительно заряженные ионы по электролиту перемещаются к изделию, имеющему отрицательный заряд. Постепенно аноды растворяются, а на обрабатываемом изделии формируется слой с защитными или декоративными свойствами. Продолжительность этапа может отличаться. Она прямо пропорциональна толщине формируемой пленки.
- Допобработка. Проводится не всегда, а только при наличии такой необходимости. Предполагает промасливание, осветление или пассивирование поверхности. Для получения желаемого эффекта обработанное изделия помещается в емкость со специальным раствором, содержащим определенные реактивы. После указанной обработки формируется поверхностная пленка толщиной 1 мм.
При проведении электролитического осаждения учитывают совместимость материалов. Некоторые металлы при непосредственном контакте начинают коррозировать. Это замедляет процесс либо делает его протекание невозможным. Отследить совместимость гальванопар можно по справочным таблицам.
Материалы и оборудование
Процесс гальванического осаждения предполагает использование однотипного оборудования – металлических ванн. В нее заливается электролит с подходящим составом. Исключением является холодное цинкование, при которой изделие покрывают жидкой суспензией. Из-за отсутствия устойчивости к ряду растворителей дополнительно наносится финишное покрытия.
Габариты гальванических ванн могут отличаться. Используются:
- Крупные, которые позволяют производить обработку крупногабаритных изделий;
- Средние. Не позволяют обрабатывать большие детали. Являются оптимальным решением для большинства предприятий;
- Мелкие. Используются для формирования защитного покрытия только на мелких деталях.
Внутрь ванны устанавливаются анодные пластины, для изготовления которых используются различные материалы. Выбираются с учетом проводимой операции. В процессе проводимой обработки пластины постепенно растворяются. По электролиту молекулы перемещаются к обрабатываемому металлоизделию для формирования тонкой пленки.
Для протекания процесса подбирается подходящий электролит и устанавливается оптимальная плотность тока. Режимы выбираются с учетом требуемой структуры защитного покрытия. Величина плотности тока определяется как отношение силы тока к удельной площади обрабатываемой поверхности.
Если плотность тока окажется недостаточной, защитная пленка не образуется. Если рекомендованные значения будут превышены, образуется порошковое отложения. Чтобы этого не допустить, в процессе обработки данный показатель тщательно контролируется.
Виды гальванических покрытий
Вид покрытия зависит от основного элемента. Выделяют:
- Хромирование, в ходе которого формируется защитный слой, содержащий хром. Такое покрытие защищает деталь от воздействия агрессивной среды, повышает твердость;
- Цинкование, предполагающее внедрение в поверхностный слой цинка. Формируемое покрытие отличается коррозионной стойкостью. Чем толще слой, тем дольше может эксплуатироваться конструкция без разрушения основного металла;
- Травление. При такой обработке с поверхности изделия электролитическим способом снимается поверхностный слой. Используется для обнаружения скрытых дефектов, удаления окислов перед последующим нанесением финишного слоя или обеспечение плотного прилегания сопрягаемых деталей;
- Золочение и серебрение. Используется при обработке ювелирных изделий. Позволяет сформировать тонкий слой драгметалла;
- Меднение. Используется как промежуточная операция. Сверху осаждается второй слой;
- Латунирование. Позволяет улучшить декоративные свойства. Обработка осуществляется в цианистых электролитах, содержащих медь, цинк, калий, натрий;
- Гальваника алюминия. Процесс затруднен формирования стойкой оксида. Алюминий наносится совместно с другими элементами.
Технология осаждения допускает реализацию на заводе и дома. Главное правильно подобрать электролит, режимы обработки, обеспечить соблюдение требований техники безопасности.
Источник:
https://npkhrom.ru/