Гальваническое напыление: Гальваническое покрытие металла, нанесение гальванических покрытий в Москве
Содержание
Гальваническое покрытие: свойства, разновидности, альтернативы
Гальванизация – это электрохимический метод нанесения металлической пленки, которая препятствует коррозии и окислению поверхностей. Она придает им эстетичный внешний вид, износостойкость и увеличивает твердость.
Данный метод обработки улучшает термостойкость металлов, поэтому его широко применяют в таких отраслях промышленности, в которых присутствуют высокотемпературные процессы.
Как появилось гальваническое покрытие?
Открытием гальванического покрытия мир обязан русскому физику Борису Якоби. В 1836 году в ходе экспериментов он пропускал металлы через соляные и водные растворы, которые находились под воздействием электрического тока.
При прохождении через солевые растворы металлы разделялись на разнозарядные ионы. Положительные оседали на катоде, а отрицательные – на аноде.
Технология гальванизации
Гальванические покрытия требовательны к подготовке поверхностей. Перед началом работ требуется провести тщательную очистку и обезжиривание деталей.
Для металлических поверхностей рекомендуется использовать органические растворители, которые не вызывают коррозии, например Очиститель металла MODENGY
Он эффективно удаляет нефтепродукты, силиконовые масла, консервационные составы, адсорбированные пленки, газы, влагу и другие виды загрязнений. Испаряется быстро и без остатка.
Однако одной очистки и обезжиривания в большинстве случаев бывает недостаточно. Помимо этого проводится пескоструйная обработка и последующая шлифовка наждачной бумагой, специальными пастами.
Гальваническое покрытие выделяет все сколы, царапины и раковины поверхностей, поэтому обрабатываемое изделие должна быть идеально подготовленным.
Далее рассмотрим технологию гальванизации.
На деталь, погруженную в емкость с электролитом, подается отрицательный заряд, в результате чего она становится катодом. Отдельно стоящая металлическая пластина получает положительный заряд и берет на себя функцию анода.
Именно эта пластина служит для образования покрытия. При замыкании электрической сети металл с нее растворяется в электролите и направляется к катоду, где образует равномерную тонкую пленку.
Данный способ гальванизации называется анодным. Благодаря ему при возникновении очагов коррозии разрушается именно гальваническая изоляция, а защищаемый металл в течение длительного времени остается нетронутым.
Существует еще один метод гальванизации – катодное напыление. Он применяется гораздо реже. При нарушении целостности такого покрытия возрастает интенсивность разрушения металла под ним. Этому способствует сама технология нанесения.
Электролит – это проводящий раствор, благодаря которому металлы попадают на катод с анода. Размер емкостей для этой жидкости может быть разным и зависит от производственных задач.
Детали больших размеров находятся в объемных ваннах в подвешенном состоянии. На более мелкие изделия гальваническое покрытие наносится в барабанных емкостях, где отрицательный заряд подается на барабан, который вращается в электролите. Для обработки деталей очень маленького размера (метизы, крепежные элементы) используются колокольные наливные ванны. В процессе работы они вращаются с низкой скоростью, в результате чего детали равномерно покрываются защитным покрытием.
Большое значение имеет плотность тока, который проходит через электролит. Он влияет на структуру формируемого осадка. Данная величина измеряется отношением силы тока к единице поверхности обрабатываемой детали.
При слишком большой величине плотности порошковых отложений много, а при низкой – его вообще не образуется. Это сказывается на качестве конечного покрытия. Именно поэтому процесс гальванизации требует постоянного контроля.
Толщина гальванического покрытия на деталях составляет 6-20 мкм и определяется особенностями металлов, участвующих в гальванизации. Уровень адгезии металлического сплава с поверхностями определяется при помощи специальных тестов.
Совместимость металлов
Совместимость материалов при гальванизации очень важна. Все металлы в соединениях корродируют. В некоторых случаях процесс протекает замедленно. Однако существуют материалы, которые соединять вместе крайне не рекомендуется.
С определенными трудностями связана работа с алюминием и его сплавами. Это связано с тем, что на поверхностях этих материалов присутствует окисная пленка, которая затрудняет процесс гальванизации.
Для алюминия можно использовать следующие сочетания материалов: никель-хром, медь-никель-хром, медь-олово, свинец-олово. Допускается также цинкование и латунирование алюминия.
Области применения гальванических покрытий
Прочность и износостойкость гальванических покрытий позволяет использовать данный вид защиты:
Альтернатива гальваническому покрытию
Повысить прочность и антикоррозионные характеристики металлов можно не только с помощью гальванизации, но и другими методами: закалкой, рекристаллизацией, чеканкой, обкатыванием, газопламенным напылением, наплавкой и т. д.
Одним из наиболее простых и эффективных способов повышения износостойкости металлических изделий, предотвращения их коррозии и защиты от агрессивных внешних факторов является применение специальных твердосмазочных покрытий. Внешне они напоминают лакокрасочные материалы, только вместо пигмента содержат частицы твердых смазочных веществ.
Такие покрытия создают на поверхностях тонкую сухую пленку, которая обладает высокой несущей способностью и низким коэффициентом трения. Это особенно важно для металлических деталей, которые являются частью подвижных механизмов, работают при очень высоких нагрузках, давлениях и температурах.
Рассмотрим особенности антифрикционных твердосмазочных покрытий на примере материалов MODENGY. Их основу составляют неорганические и органические связующие вещества, а также твердые смазочные материалы: графит, дисульфид молибдена, политетрафторэтилен (ПТФЭ), нитрид бора, дисульфид вольфрама, фториды бария и кальция.
Эти материалы формируют на поверхностях прочный композиционный слой. Он представляет собой полимерную матрицу с равномерно распределенными в ней частицами твердых смазочных веществ. Они заполняют и сглаживают микронеровности поверхностей, тем самым увеличивая их опорную площадь и несущую способность.
Покрытия MODENGY обладают высоким сопротивлением сжатию и малым сопротивлением сдвигу, поэтому их коэффициент трения достигает значений в несколько сотых при контактных давлениях, соизмеримых с пределом текучести материала основы.
Многие из материалов MODENGY доказали свою работоспособность в условиях радиации и вакуума. Их несущая способность достигает 2500 МПа, диапазон рабочих температур составляет от -200 до +560 °C. Благодаря технологии сухой смазки, которую они реализуют, покрытия эффективно работают в запыленных условиях.
Жидкие покрытия наносятся стандартными методами окрашивания: распылением, окунанием, центрифугированием. Составы в аэрозольной фасовке не требуют какого-либо оборудования.
Виды гальванических покрытий
В зависимости от назначения гальванические покрытия подразделяются на следующие виды:
-
Защитные: служат для изоляции металлических изделий от механических повреждений и воздействия агрессивных сред -
Защитно-декоративные: предназначены для защиты деталей от агрессивных и разрушающих внешних факторов, а также для придания им эстетичного внешнего вида -
Специальные: служат для улучшения определенных характеристик поверхностей, например, повышения износостойкости и твердости, электроизоляционных, магнитных свойств
В некоторых случаях гальванизация применяется для восстановлении изначального вида изделий после их длительной эксплуатации.
Гальваническое покрытие позволяет создавать точные копии деталей, которые обладают даже очень высокой сложностью рельефа. Данный процесс называется гальванопластикой.
В зависимости от используемых в качестве покрытий материалов выделяют следующие виды гальванизации.
Меднение
В качестве покрытия используется медный купорос. Такая обработка способствует повышению прочности металлических изделий и повышению их токопроводящих свойств. Металлы с медным покрытием используются для производства электропроводников.
Хромирование
Данная процедура повышает прочностные характеристики металлов, а также их сопротивляемость различным агрессивным воздействиям. Помимо этого, она улучшает внешней вид деталей и восстанавливает поврежденные элементы.
В зависимости от технологии выполнения хромированное покрытие может обладать различными свойствами и параметрами. Например, серое матовое увеличивает твердость металла, блестящее повышает его износостойкость, молочное пластичное придает эстетичный внешний вид и усиливает стойкость к коррозии.
Цинкование
Самая популярная операция гальванизации. Тонкий слой цинка придает металлам блеск и предотвращает образование коррозии. Цинкование особенно популярно в строительной и автомобильной индустрии. Цинк используется для обработки трубопрокатных изделий, емкостей, опорных и кровельных конструкций, кузовных деталей автомобилей.
Железнение
Используется для усиления прочностных характеристик легкоизнашиваемых деталей, например, из меди. Такое покрытие практически не подвержено воздействию коррозии.
Никелирование
Данный метод обработки является оптимальным для придания металлам устойчивости к воздействиям окружающей среды. Слой никеля надежно защищает изделия от коррозии, возникающей вследствие загрязнения щелочами, кислотами, солями. Никелированные детали отличаются очень высокой стойкостью к истиранию и механическим повреждениям.
Латунирование
Используется для защиты металлов от воздействия коррозии. Кроме того, слой латуни обеспечивает лучшую адгезию металлических деталей с резиной.
Серебрение и золочение
Эти операции применяются в ювелирном деле, радиоэлектронной и электротехнической отраслях. Серебро и золото придают поверхностям презентабельный внешний вид, высокие отражающие свойства, предотвращают коррозию, улучшают токопроводящие свойства, повышают твердость и защищают от агрессивных внешних факторов.
Родирование
Слой родия увеличивает сопротивляемость деталей воздействию химически агрессивных сред, а также придает им дополнительную механическую стойкость. Родирование предотвращает окисление, потускнение изделий из серебра.
Покрытие оловом
Олово увеличивает прочность и твердость металлических деталей. Гальванизация этим материалом применяется для алюминия, цинка, стали и меди.
Технология гальваники — процесс гальванического покрытия: методы
-
Главная
» -
Гальваника и гальваническое покрытие:…
»
Содержание статьи:
- Назначение гальванического метода
- Суть технологического процесса
- Гальванический метод
- Предварительный осмотр детали
- Подготовка электролита
- Технология присоединения электродов
- Гальванический процесс
- Стадии процесса гальваники
- Гальванические технологии
- Самостоятельный гальванический процесс
- 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:
- Обрабатываемая деталь тщательно осматривается на предмет имеющихся покрытий и состояния поверхности.
- Проводятся процедуры обезжиривания, травления и активации поверхности детали.
- Подбирается состав жидкого электролита, в который будет погружено изделие.
- В специальную ванну, к которой подсоединено один или два анода, заливается электролит.
- В нее опускается деталь, подсоединенная к катоду.
- Запускается электрический ток.
- Под его воздействием частицы солей металла направляются к отрицательно заряженному изделию.
- На всей поверхности изделия тонким равномерным слоем оседает металл.
- 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
Что такое гальваника в ювелирном деле — Полезные материалы на корпоративном сайте «Русские Самоцветы»
О ювелирных изделиях
Гальванизация — нанесение одного варианта металла на другой при помощи погружения в среду электролита. В ювелирном мастерстве нередко используют напыление золотом, серебром, родием и золотыми сплавами. Цель использования методики — украшение и декорация готового изделия, а также повышение устойчивости к механическим повреждениям и продление блеска благородных металлов.
Самый распространенный вид гальванического покрытия в ювелирном деле — родирование, золочение и оксидирование.
Особенности и технология гальванизации
Гальваническое покрытие ювелирных украшений используется давно. Оно позволяет улучшить физико-технические свойства драгоценностей. А сам процесс отличается экономичностью.
Гальванизация происходит при помощи погружения украшения в раствор солей и кислот, выступающих в роли электролитов. При пропускании постоянного электротока через такой состав происходит перемещение покрытия на драгоценный металл. Сама химическая реакция известна всем со школьной скамьи, где во время уроков химии проводили подобные эксперименты с недрагоценными сплавами.
Процесс нанесения гальванического покрытия на изделия практически полностью автоматизирован. Украшения опускаются в большие ванны, изготовленные из листовой стали толщиной от 3 до 5 мм. Вместительность таких емкостей — от 1 до 300 л. Дополнительно они оснащены системой подогрева и вентиляции, что необходимо для обеззараживания процесса. А также в конструкции предусмотрены специальные карманы, в которые уходит пена и масла.
Для родирования используют отдельные типы ванн, изготовленные из стекла для обеспечения чистоты электролиза.
Разновидности ванн для гальванизации
Для получения ровного гальванического покрытия в ювелирном деле используют различные ванны. К основным видам относят:
- Стационарные ванны прямоугольной формы, которые установлены на больших ювелирных производствах.
- Барабанные или колокольне вращающиеся модели. В них процесс золочения проходит на 20-30% медленнее, чем в первом подтипе, но качество несколько выше.
А также ванны различаются по вместительности:
- от 15 до 30 л — используют для золочения;
- от 100 до 500 л — для покрытия поверхности серебром;
- от 1 до 2 литров — для родирования.
Нагрев конструкции осуществляется при помощи пара или электротока. Перемешивание электролита осуществляется под воздействием давления сжатого воздуха или вращения катодной штанги.
Как ювелиры подготавливают изделия для гальваники
Если объяснить простыми словами, что такое гальваника в ювелирном деле, — это улучшение качества драгоценных сплавов за счет покрытия дополнительным слоем металла. При этом каждый ювелир знает, что чем лучше будет подготовлена поверхность, тем выше качество покрытия получится в итоге.
В качестве основных шагов подготовки материала к нанесению гальванического покрытия выделяют:
- Механическая обработка поверхности включает тщательную полировку. Нередко применяют кварцевание, которое исправляет внешние дефекты и создает эффект зеркального блеска.
- Химическая обработка подразумевает устранение жирных загрязнений и оксидов с поверхности. Обезжиривание необходимо для ровности нанесения слоя гальваники. При этом химическое воздействие происходит в 2 этапа: обработка органическим раствором, затем щелочное воздействие.
- Промывка в горячей и холодной проточной воде.
- Декапирование поверхности — создание небольшой шероховатости поверхности, что нужно для высокой сцепки гальванического слоя с основной. Декапирование перед золочением проводится в 5-7%-ном растворе соляной кислоты, под серебро — в 5-10%-ном растворе серной кислоты.
Интересный факт. Химическому обезжириванию подвергается только отдельная группа ювелирных изделий. Если применяется электрохимический метод покрытия другим металлом, то в процессе пропускания тока происходит естественное обезжиривание.
Каждый профессиональный ювелир изучает особенности гальваники в ювелирном деле еще на стадии обучения мастерству. Нередко этим процессом занимаются отдельные специалисты, которые добиваются идеальной ровности покрытия.
5 секретов гальваники, о которых часто молчат ювелиры
Профессиональная ювелирная гальваника имеет свои секреты. Мастера, которые постоянно работают с покрытием одного драгметалла другим, делятся своими «тайнами»:
- Идеальное покрытие получается только при повторении процедуры 10 раз подряд.
- На весь процесс гальванической обработки одной партии изделий уходит несколько часов.
- Если процедура гальванизации будет проведена не в герметичных условиях, то придется все переделывать. Даже одна пылинка деформирует все покрытие, и изделие будет испорчено.
- После гальванизации легко оценить, насколько хорошо свою работу выполнили ювелиры. Все дефекты становятся заметными.
- Толщина идеального готового покрытия может быть тоньше человеческого волоса. Но при этом чем оно толще, тем прочнее и надежнее.
В результате мастера, работающие с нанесением гальванического покрытия на ювелирные изделия, — настоящие чудотворцы. Простой процесс имеет сотни нюансов, которые обязательно учитываются профессионалами. Одна ошибка приводит к полной переделки всей партии драгоценностей.
Достоинства гальваники в ювелирном деле
Зачем покупателям обращать внимание на наличие гальванического слоя? Все просто. Именно он дает следующие преимущества:
- повышает износостойкость украшений;
- улучшает качество отражения света от поверхности, что увеличивает блеск;
- повышает стойкость к коррозии и защищает от потемнения.
Незаметный слой имеет только один недостаток — со временем он стирается. Но для владельца кольца или цепочки из золота и серебра такие дефекты будут незаметны, кроме вариантов, когда золочением меняют цвет серебра. Но восстановить гальваническое покрытие можно, обратившись в ближайшую ювелирную мастерскую.
Компания
Заказчикам
Партнерам
Каталог
VIP-зал
8 (800) 555-09-80
Купить онлайн
Вход в систему оптовых заказов
Забыли пароль?
Зарегистрироваться
Ваша учетная запись удалена!
Вы можете обратиться к менеджеру по телефону +7-921-894 52 47, чтобы уточнить детали
Забыли пароль?
Введите адрес, указанный при регистрации. Мы вышлем вам инструкции по получению нового пароля.
Готово!
Мы вышлем вам инструкции по получению нового пароля.
Сменить пароль
Поле обязательно для заполнения
Неверный пароль
Поле обязательно для заполнения
Слишком короткий пароль
Поле обязательно для заполнения
Пароли не совпадают
Готово!
Новый пароль отправлен Вам на e-mail.
Обратный звонок
Поле обязательно для заполнения
Поле обязательно для заполнения
Неправильный формат
Поле обязательно для заполнения
Поле обязательно для заполнения
Неправильный формат
Заявка принята!
Менеджер свяжется с вами в ближайшее время
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 детали из гибридного металла могут открывать двери для удивительного диапазона применений, включая (но не ограничиваясь) прочность и долговечность конечного использования.
Загрузить информационный документ
Гальванопокрытие — это процесс использования 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 видео выше показано, как проводить 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.
Гальваническое покрытие пластиковых деталей позволяет создавать токопроводящие детали, обеспечивающие высокоэффективные радиочастотные приложения.
Композиты с гальваническим покрытием являются средством для достижения самых разных целей. Благодаря своей универсальности гальваническое покрытие открывает бесчисленные возможности в различных отраслях. Хотите узнать больше о гальванике 3D-печатных деталей?
Загрузите наш информационный документ , 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. К концу технического описания вы узнаете о новых способах нанесения гальванопокрытия, а также о конструктивных особенностях и практических советах по использованию гальванического покрытия для повышения производительности ваших деталей SLA.
Загрузить информационный документ
Как работает гальваническое покрытие.
Объясните это. Материал
Криса Вудфорда. Последнее обновление: 30 октября 2021 г.
Не существует такой вещи, как алхимия — волшебным образом превращающая обычные химические элементы в редкие и ценные, — но гальванопокрытие — это, возможно, следующая лучшая вещь. Идея состоит в том, чтобы использовать электричество для покрытия относительно обыденных вещей.
металл, например медь, с тонким слоем другого, более драгоценного
металла, например, золота или серебра. Гальваника имеет много других применений,
кроме того, что дешевые металлы выглядят дорого. Мы можем использовать его, чтобы сделать
вещи, устойчивые к ржавчине, например, для производства различных полезных
сплавы, такие как латунь и бронза, и
даже сделать пластик похожим на металл. Как работает этот удивительный процесс? Давайте посмотрим поближе!
Фото: Гальваника в действии — выставка в Think Tank (музей науки в Бирмингеме, Англия). Эти две вилки являются электродами, и синий раствор (сульфат меди) используется для медного покрытия одного из них.
Содержание
- Что такое гальваника?
- Как работает гальваника?
- Можно ли гальванизировать пластмассы?
- Зачем использовать гальваническое покрытие?
- Какой толщины гальваническое покрытие?
- Узнать больше
Что такое гальваника?
Фото: Позолоченный: когда астронавт Эд Уайт совершил первый американский выход в открытый космос в 1965 году, на его шлеме был позолоченный козырек для защиты глаз от солнечного излучения.
Фото любезно предоставлено НАСА на Викискладе.
Гальваника включает пропускание электрического тока через раствор, называемый
электролит. Это делается погружением двух клемм, называемых
электроды в электролит и соединение их в
цепь с аккумулятором или другим источником питания. Электроды и
электролит изготавливается из тщательно подобранных элементов или соединений.
Когда электричество течет по цепи, которую они образуют,
Электролит распадается, и часть содержащихся в нем атомов металла
нанесенный тонким слоем поверх одного из электродов — он становится гальваническим. Все виды металлов могут
быть покрыты таким образом, включая золото, серебро,
олово, цинк, медь,
кадмий, хром, никель, платина и свинец.
Гальваника очень похожа на электролиз
(использование электричества для разделения химического раствора), что является обратным процессом, с помощью которого
батареи производят электрический ток. Все эти вещи являются примерами
электрохимия: химические реакции, вызванные или производящие
электричество, которое дает научно или промышленно полезные конечные продукты.
Фото: Серебряные столовые приборы стоят дорого и тускнеют; нержавеющая сталь, покрытая хромом, является хорошей заменой для многих людей. Несмотря на то, что он устойчив к ржавчине и долговечен, покрытие со временем стирается, как вы можете видеть в коричневатой области ручки этого сервера пирогов. Маркировка «EPNS» на столовых приборах является окончательным признаком гальванического покрытия: это означает гальванопокрытие из нейзильбера.
Как работает гальваника?
Во-первых, вы должны выбрать правильные электроды и электролит, выяснив
химическая реакция или реакции, которые вы хотите, чтобы произошло, когда электрический
ток включен. Атомы металла, покрывающие ваш объект, исходят из
электролит, поэтому, если вы хотите что-то омеднить, вам нужен электролит
из раствора соли меди, а для золочения нужен
электролит на основе золота — и так далее.
Затем вы должны убедиться, что электрод, который вы хотите покрыть, полностью чист.
В противном случае при осаждении атомов металла из электролита на
это, они не образуют хорошей связи, и они могут просто снова стереться.
Как правило, очистка выполняется путем погружения электрода в сильный
кислотным или щелочным раствором или (на короткое время) подключив
гальваническая схема в обратном порядке. Если электрод действительно чистый,
атомы из металлического покрытия эффективно связываются с ним, присоединяясь к очень
сильно на внешние края его кристаллической структуры.
Теперь мы готовы к основной части гальваники. Нам понадобятся два электрода из
различные проводящие материалы, электролит и электричество
поставлять. Как правило, один из электродов сделан из металла, который мы используем.
пытаются пластины и электролит представляет собой раствор соли
тот же металл. Так, например, если мы покрываем медью латунь, мы
нужен медный электрод, латунный электрод и раствор
соединения на основе меди, такие как раствор сульфата меди. Металлы, такие как
золото и серебро не растворяются так легко, поэтому их нужно превращать в
решения с использованием сильнодействующих и опасно неприятных химикатов на основе цианидов.
Электрод, на который будет нанесено покрытие, обычно изготавливается из более дешевого материала.
металл или неметалл, покрытый проводящим материалом, таким как
графит. В любом случае, он должен проводить электричество или не проводить электричество.
ток будет течь и никакого покрытия не произойдет.
Работа: Меднение латуни: Вам понадобится медный электрод (серый, слева), латунный электрод (желтый, справа) и немного раствора сульфата меди (синий). Латунный электрод становится отрицательно заряженным и притягивает из раствора положительно заряженные ионы меди, которые прилипают к нему и образуют внешнее покрытие медной пластины.
Мы погружаем два электрода в раствор и соединяем их в цепь так, чтобы
медь становится положительным электродом (или анодом), а латунь
становится отрицательным электродом (или катодом). Когда мы включаем
мощности раствор сульфата меди расщепляется на ионы (атомы со слишком
мало или слишком много электронов). Ионы меди (положительно
заряженные) притягиваются к отрицательно заряженному латунному электроду.
и медленно наносить на него, создавая тонкий позже
медной пластины. Между тем сульфат-ионы (отрицательно
заряженные) достигают положительно заряженного медного анода, высвобождая электроны
которые движутся через батарею к отрицательному латунному электроду.
Требуется время, чтобы атомы гальванического покрытия накопились на поверхности отрицательного электрода.
Как долго именно зависит от силы электрического тока, который вы
использования и концентрации электролита. Увеличение любого из
это увеличивает скорость, с которой ионы и электроны движутся через
схема и скорость процесса покрытия. Пока
поскольку ионы и электроны продолжают двигаться, ток продолжает течь, и процесс покрытия продолжается.
Можно ли гальванизировать пластмассы?
Фото: Плакированный пластик часто используется для деталей, которым требуется блестящая поверхность металла без его прочности или тяжести, и вот три примера из моего собственного дома. Вверху: переключатель, стрелки и безель (окружение циферблата) этого будильника выглядят блестящими и металлическими, но на самом деле они пластиковые. Посередине: Сантехнические детали, которые не должны быть прочными, часто изготавливаются из пластика с покрытием, поэтому они остаются прохладными на ощупь и гармонируют с металлическими трубами. Регулятор температуры в этом душе (справа, с красной кнопкой) сделан из пластика, но внешне похож на основные металлические компоненты слева. Внизу: этот компьютерный USB-микрофон имеет блестящее покрытие, чтобы он выглядел дорого и качественно.
Недорогой, легко формируемый, легкий и одноразовый пластик быстро стал самым распространенным и гибким материалом в мире в 20-м веке. Но для многих людей это такой же недостаток, как и преимущество: пластик дешев и сердитен — и именно так он и выглядит. Одним из решений является покрытие дешевого пластика тонким слоем металла, чтобы придать ему все преимущества пластика с привлекательным блестящим покрытием.
металл. Таким способом можно наносить покрытие на множество различных пластиков, в том числе АБС, фенолопласт, карбамидоформальдегид, нейлон,
и поликарбонат. Вы часто найдете детали автомобилей, сантехники, бытовой и электрической арматуры, которые выглядят металлическими, но на самом деле изготовлены из пластика с гальваническим покрытием. Они легче, дешевле, устойчивы к ржавчине и не требуют полировки после покрытия.
Как наносится гальваническое покрытие пластмасс?
» … мой приятель … сказал мне, что у него есть процесс металлизации пластика. Я сказал, что это
невозможно, потому что нет проводимости; нельзя прикрепить провод. Но
он сказал, что может металлизировать что угодно…»
Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман! Ричард Фейнман
Если вы хоть что-нибудь знаете о пластике, то сразу обнаружите 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 сделать его электропроводным, прежде чем мы начнем. Есть несколько различных шагов. Во-первых, пластик необходимо тщательно очистить, чтобы удалить такие вещи, как пыль, грязь, жир и поверхностные следы. Затем его протравливают кислотой и обрабатывают катализатором (ускорителем химической реакции), чтобы обеспечить прилипание покрытия к его поверхности. Затем его погружают в ванну с медью или никелем (медь встречается чаще), 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 так же, как металл. В зависимости от того, какой износ должна выдерживать гальваническая деталь, толщина покрытия может составлять от 10 до 30 микрон.
Зачем использовать гальваническое покрытие?
Фото: Это автомобильное колесо изготовлено из алюминиевого сплава с
никель в более экологически чистом процессе, разработанном Metal Arts Company, Inc.
В процессе Microsmooth™ используется примерно на 30 процентов меньше электроэнергии, почти на 60 процентов меньше природного газа и в два раза меньше воды, чем в обычных процессах гальванического покрытия. Фото Metal Arts Company, Inc.
любезно предоставлено Министерством энергетики США (DOE).
Нанесение гальванического покрытия обычно выполняется по двум совершенно разным причинам: украшение и защита.
Такие металлы, как золото и серебро, покрываются для украшения: дешевле иметь золото или серебро.
посеребренные украшения, чем цельные изделия из этих тяжелых,
дорогие, драгоценные вещества. Поскольку разные металлы имеют разный цвет,
гальваническое покрытие можно использовать для изготовления таких вещей, как кольца, цепочки, значки, медали и т. п.
широкий выбор привлекательных, декоративных отделок,
включая блестящие, матовые и старинные вариации золота, серебра, меди, никеля и бронзы.
Металлы, такие как олово и цинк (которые не особенно привлекательны на вид), покрываются металлом, чтобы придать им привлекательный внешний вид.
защитный внешний позже. Например, контейнеры для пищевых продуктов.
часто луженые, чтобы сделать их устойчивыми к коррозии, в то время как многие
предметы повседневного обихода из железа покрыты
цинк (в процессе, называемом гальванизацией) по той же причине.
Фото: Замки и ключи часто имеют гальваническое покрытие. Этот мой старый навесной замок сделан из цельной латуни, но дужка (изогнутая серебристая часть, которая открывается и закрывается) сделана из хромированной стали, чтобы сделать ее более надежной. Ключ также сделан из латуни, относительно мягкого и недорогого металла, который легко обрезать и не изнашивает ваш замок. Первоначально этот ключ был покрыт никелем серебристого цвета, который сейчас стирается, и под ним отчетливо видна латунь.
Некоторые формы гальванопокрытий являются одновременно защитными и декоративными. Автомобильные крылья и «отделка», например, когда-то
широко изготовлен из прочной стали с покрытием
с хромом, чтобы сделать их привлекательными блестящими и
устойчивы к ржавчине (недорогие и естественно устойчивые к ржавчине пластмассы сейчас скорее
вместо этого использовать на автомобилях). Такие сплавы, как латунь и бронза, также могут быть покрыты гальваническим покрытием.
чтобы электролит содержал соли всех металлов,
должны присутствовать в сплаве.
Гальваническое покрытие также используется для
изготовление дубликатов печатных форм в процессе, называемом
гальванопластики и для гальванопластики (альтернатива
литье предметов из расплавленных металлов).
Какой толщины гальваническое покрытие?
Фото: Медные музыкальные инструменты выглядят золотыми и серебряными, потому что покрыты очень тонким слоем
покрытия этих металлов. Серебряное покрытие на них, вероятно, имеет толщину 10–20 микрон (примерно 0,01–0,02 миллиметра). Фото Майкла Б. Келлера предоставлено армией США, опубликовано на
Flickr
по лицензии Creative Commons (CC BY 2.0).
Независимо от того, покрываются ли вещи для украшения или защиты, толщина слоя покрытия является еще одним важным фактором.
рассмотрение. Очевидно, что чем толще покрытие, тем дольше оно прослужит и тем большую защиту даст.
но даже самое толстое покрытие намного тоньше, чем можно было ожидать. Типичная толщина плакированного металла варьируется от примерно
от 0,5 микрон (0,5 миллионных метра или 0,0005 миллиметра) до примерно 20 микрон (20 миллионных долей метра или 0,02 миллиметра) — так
это очень тонкий. (Чтобы дать вам некоторое представление, алюминиевая кухонная фольга находится примерно в середине этого диапазона, с
самая толстая и прочная фольга имеет толщину около 10–20 микрон.)
Что-то вроде позолоченного корпуса часов будет иметь 20-микронное покрытие, которое может легко выдержать повседневную грубость.
и валяться несколько десятков лет.
Узнайте больше
На этом сайте
- Atoms
- Электричество
- Электролизеры и электролиз
- Металлы
Занятия
Гальваника — это то, с чем вы можете легко поэкспериментировать в школе или (с помощью
взрослого) дома. Вот некоторые сайты, которые вы можете безопасно исследовать:
- Гальваническое покрытие от копейки до копейки: простое занятие от Венчурного инженерного и научного лагеря Университета Макмастера.
- Instructables: простое и дешевое гальванопокрытие: еще один эксперимент по гальванике своими руками с использованием простых предметов домашнего обихода.
Видеоролики
- Гальваника — как это делается: четкое введение в теорию и практику гальванизации и огромный спектр повседневных вещей, для которых она используется. Также рассказывается, как можно гальванизировать пластмассы и почему гальваническое покрытие часто необходимо наносить несколькими отдельными слоями или «слоями».
Книги
Для читателей постарше
- Гальваническое покрытие: инженерный справочник Лоуренса Дж. Дерни (ред.). Springer, 2014. Еще один подробный справочник, в основном предназначенный для людей, работающих в сфере отделки металлов.
- Гальваника: основные принципы, процессы и практика, Нассер Канани. Elsevier, 2004. Подробное введение для студентов-химиков, а также производителей.
- Современное гальванопокрытие Мордехая Шлезингера, Милана Пауновича (редакторы). Wiley, 2011. Большое и исчерпывающее руководство с главами по гальванике всех распространенных металлов, включая медь, никель, золото и олово; плюс освещение электроосаждения, полупроводников, органических пленок и многих других тем.
- Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман! Ричард П. Фейнман. Vintage, 1992. Глава под названием «Главный химик-исследователь корпорации «Метапласт» (стр. 41 моего издания) представляет собой короткий, но забавный анекдот о гальванике пластмасс, в которой Фейнман, как оказалось, был пионером по воле случая.
Для младших читателей
Лучше всего подходят для детей в возрасте 9–12 лет, но эксперименты можно адаптировать для детей старшего или младшего возраста.
- Химия для каждого ребенка: 101 простой эксперимент, который действительно работает Дженис ВанКлив. Jossey-Bass, 2010. Очень хорошее практическое введение в химию (при необходимости с добавлением небольшого количества физики и биологии). Первоначально опубликовано в 1989, но так же актуален и сегодня. Упражнение 43 (Зеленые пенни) является примером металлизации.
- Пошаговые научные эксперименты по химии Дженис ВанКлив. Rosen, 2013. Более новая и короткая подборка от того же автора.
- «Элементарно», Роберт Уинстон. ДК, 2007/2016. Общее введение детей в химию, посвященное элементам, для детей 8–10 лет.
Артикул
Современное покрытие
- Нержавеющая сталь произвела революцию в еде после столетий неприятного привкуса во рту Марка Миодовника. «Гардиан», 29 апреля. , 2015. Материаловед превозносит достоинства гальванического покрытия.
- Дешевый (НО рискованный) способ позолотить ваши Apple Watch от Меган Логан. Wired, 14 апреля 2015 г. Не можете дотянуться до золотых часов Apple? Как насчет того, чтобы позолотить обычный?
Исторические статьи из архивов
- Древнеегипетское покрытие сурьмой медных предметов: заново открытое древнеегипетское ремесло Колина Г. Финка и Артура Х. Коппа, Metropolitan Museum Studies, Vol 4, No 2, 19 марта33, стр. 163–167. Простое гальванопокрытие использовалось в Египте более 5000 лет назад.
- Новая гальваника быстрее: Du Pont демонстрирует процесс, который также снижает стоимость: The New York Times, 18 октября 1938 г.
Патенты
Для получения более подробной технической информации стоит просмотреть:
- Патент США 6,527,920: Аппарат для гальванопокрытия меди Стивеном Т. Майером и др., Novellus Systems, Inc. 4 марта 2003 г. Подробное описание типа гальванических процессов, используемых при изготовлении интегральных схем.
- Патент США 4,039,714: Процесс гальванопокрытия меди Ютака Окинака, AT&T Bell Laboratories. 4 сентября 1984 г. Описывает типичную современную ванну для меднения.
- Патент США 4 039 714: Предварительная обработка пластиковых материалов для металлизации, авторы Иржи Рубал и Иоахим Корпиун. 2 августа 1977 г. В нем подробно рассказывается о том, как можно подготовить поверхность пластика к гальванике.
Как работает гальваника. Объясните это.
Криса Вудфорда. Последнее обновление: 30 октября 2021 г.
Не существует такой вещи, как алхимия — волшебным образом превращающая обычные химические элементы в редкие и ценные, — но гальванопокрытие — это, возможно, следующая лучшая вещь. Идея состоит в том, чтобы использовать электричество для покрытия относительно обыденных вещей.
металл, например медь, с тонким слоем другого, более драгоценного
металла, например, золота или серебра. Гальваника имеет много других применений,
кроме того, что дешевые металлы выглядят дорого. Мы можем использовать его, чтобы сделать
вещи, устойчивые к ржавчине, например, для производства различных полезных
сплавы, такие как латунь и бронза, и
даже сделать пластик похожим на металл. Как работает этот удивительный процесс? Давайте посмотрим поближе!
Фото: Гальваника в действии — выставка в Think Tank (музей науки в Бирмингеме, Англия). Эти две вилки являются электродами, и синий раствор (сульфат меди) используется для медного покрытия одного из них.
Содержание
- Что такое гальваника?
- Как работает гальваника?
- Можно ли гальванизировать пластмассы?
- Зачем использовать гальваническое покрытие?
- Какой толщины гальваническое покрытие?
- Узнать больше
Что такое гальваника?
Фото: Позолоченный: когда астронавт Эд Уайт совершил первый американский выход в открытый космос в 1965 году, на его шлеме был позолоченный козырек для защиты глаз от солнечного излучения.
Фото любезно предоставлено НАСА на Викискладе.
Гальваника включает пропускание электрического тока через раствор, называемый
электролит. Это делается погружением двух клемм, называемых
электроды в электролит и соединение их в
цепь с аккумулятором или другим источником питания. Электроды и
электролит изготавливается из тщательно подобранных элементов или соединений.
Когда электричество течет по цепи, которую они образуют,
Электролит распадается, и часть содержащихся в нем атомов металла
нанесенный тонким слоем поверх одного из электродов — он становится гальваническим. Все виды металлов могут
быть покрыты таким образом, включая золото, серебро,
олово, цинк, медь,
кадмий, хром, никель, платина и свинец.
Гальваника очень похожа на электролиз
(использование электричества для разделения химического раствора), что является обратным процессом, с помощью которого
батареи производят электрический ток. Все эти вещи являются примерами
электрохимия: химические реакции, вызванные или производящие
электричество, которое дает научно или промышленно полезные конечные продукты.
Фото: Серебряные столовые приборы стоят дорого и тускнеют; нержавеющая сталь, покрытая хромом, является хорошей заменой для многих людей. Несмотря на то, что он устойчив к ржавчине и долговечен, покрытие со временем стирается, как вы можете видеть в коричневатой области ручки этого сервера пирогов. Маркировка «EPNS» на столовых приборах является окончательным признаком гальванического покрытия: это означает гальванопокрытие из нейзильбера.
Как работает гальваника?
Во-первых, вы должны выбрать правильные электроды и электролит, выяснив
химическая реакция или реакции, которые вы хотите, чтобы произошло, когда электрический
ток включен. Атомы металла, покрывающие ваш объект, исходят из
электролит, поэтому, если вы хотите что-то омеднить, вам нужен электролит
из раствора соли меди, а для золочения нужен
электролит на основе золота — и так далее.
Затем вы должны убедиться, что электрод, который вы хотите покрыть, полностью чист.
В противном случае при осаждении атомов металла из электролита на
это, они не образуют хорошей связи, и они могут просто снова стереться.
Как правило, очистка выполняется путем погружения электрода в сильный
кислотным или щелочным раствором или (на короткое время) подключив
гальваническая схема в обратном порядке. Если электрод действительно чистый,
атомы из металлического покрытия эффективно связываются с ним, присоединяясь к очень
сильно на внешние края его кристаллической структуры.
Теперь мы готовы к основной части гальваники. Нам понадобятся два электрода из
различные проводящие материалы, электролит и электричество
поставлять. Как правило, один из электродов сделан из металла, который мы используем.
пытаются пластины и электролит представляет собой раствор соли
тот же металл. Так, например, если мы покрываем медью латунь, мы
нужен медный электрод, латунный электрод и раствор
соединения на основе меди, такие как раствор сульфата меди. Металлы, такие как
золото и серебро не растворяются так легко, поэтому их нужно превращать в
решения с использованием сильнодействующих и опасно неприятных химикатов на основе цианидов.
Электрод, на который будет нанесено покрытие, обычно изготавливается из более дешевого материала.
металл или неметалл, покрытый проводящим материалом, таким как
графит. В любом случае, он должен проводить электричество или не проводить электричество.
ток будет течь и никакого покрытия не произойдет.
Работа: Меднение латуни: Вам понадобится медный электрод (серый, слева), латунный электрод (желтый, справа) и немного раствора сульфата меди (синий). Латунный электрод становится отрицательно заряженным и притягивает из раствора положительно заряженные ионы меди, которые прилипают к нему и образуют внешнее покрытие медной пластины.
Мы погружаем два электрода в раствор и соединяем их в цепь так, чтобы
медь становится положительным электродом (или анодом), а латунь
становится отрицательным электродом (или катодом). Когда мы включаем
мощности раствор сульфата меди расщепляется на ионы (атомы со слишком
мало или слишком много электронов). Ионы меди (положительно
заряженные) притягиваются к отрицательно заряженному латунному электроду.
и медленно наносить на него, создавая тонкий позже
медной пластины. Между тем сульфат-ионы (отрицательно
заряженные) достигают положительно заряженного медного анода, высвобождая электроны
которые движутся через батарею к отрицательному латунному электроду.
Требуется время, чтобы атомы гальванического покрытия накопились на поверхности отрицательного электрода.
Как долго именно зависит от силы электрического тока, который вы
использования и концентрации электролита. Увеличение любого из
это увеличивает скорость, с которой ионы и электроны движутся через
схема и скорость процесса покрытия. Пока
поскольку ионы и электроны продолжают двигаться, ток продолжает течь, и процесс покрытия продолжается.
Можно ли гальванизировать пластмассы?
Фото: Плакированный пластик часто используется для деталей, которым требуется блестящая поверхность металла без его прочности или тяжести, и вот три примера из моего собственного дома. Вверху: переключатель, стрелки и безель (окружение циферблата) этого будильника выглядят блестящими и металлическими, но на самом деле они пластиковые. Посередине: Сантехнические детали, которые не должны быть прочными, часто изготавливаются из пластика с покрытием, поэтому они остаются прохладными на ощупь и гармонируют с металлическими трубами. Регулятор температуры в этом душе (справа, с красной кнопкой) сделан из пластика, но внешне похож на основные металлические компоненты слева. Внизу: этот компьютерный USB-микрофон имеет блестящее покрытие, чтобы он выглядел дорого и качественно.
Недорогой, легко формируемый, легкий и одноразовый пластик быстро стал самым распространенным и гибким материалом в мире в 20-м веке. Но для многих людей это такой же недостаток, как и преимущество: пластик дешев и сердитен — и именно так он и выглядит. Одним из решений является покрытие дешевого пластика тонким слоем металла, чтобы придать ему все преимущества пластика с привлекательным блестящим покрытием.
металл. Таким способом можно наносить покрытие на множество различных пластиков, в том числе АБС, фенолопласт, карбамидоформальдегид, нейлон,
и поликарбонат. Вы часто найдете детали автомобилей, сантехники, бытовой и электрической арматуры, которые выглядят металлическими, но на самом деле изготовлены из пластика с гальваническим покрытием. Они легче, дешевле, устойчивы к ржавчине и не требуют полировки после покрытия.
Как наносится гальваническое покрытие пластмасс?
» … мой приятель … сказал мне, что у него есть процесс металлизации пластика. Я сказал, что это
невозможно, потому что нет проводимости; нельзя прикрепить провод. Но
он сказал, что может металлизировать что угодно…»
Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман! Ричард Фейнман
Если вы хоть что-нибудь знаете о пластике, то сразу обнаружите 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 сделать его электропроводным, прежде чем мы начнем. Есть несколько различных шагов. Во-первых, пластик необходимо тщательно очистить, чтобы удалить такие вещи, как пыль, грязь, жир и поверхностные следы. Затем его протравливают кислотой и обрабатывают катализатором (ускорителем химической реакции), чтобы обеспечить прилипание покрытия к его поверхности. Затем его погружают в ванну с медью или никелем (медь встречается чаще), 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 так же, как металл. В зависимости от того, какой износ должна выдерживать гальваническая деталь, толщина покрытия может составлять от 10 до 30 микрон.
Зачем использовать гальваническое покрытие?
Фото: Это автомобильное колесо изготовлено из алюминиевого сплава с
никель в более экологически чистом процессе, разработанном Metal Arts Company, Inc.
В процессе Microsmooth™ используется примерно на 30 процентов меньше электроэнергии, почти на 60 процентов меньше природного газа и в два раза меньше воды, чем в обычных процессах гальванического покрытия. Фото Metal Arts Company, Inc.
любезно предоставлено Министерством энергетики США (DOE).
Нанесение гальванического покрытия обычно выполняется по двум совершенно разным причинам: украшение и защита.
Такие металлы, как золото и серебро, покрываются для украшения: дешевле иметь золото или серебро.
посеребренные украшения, чем цельные изделия из этих тяжелых,
дорогие, драгоценные вещества. Поскольку разные металлы имеют разный цвет,
гальваническое покрытие можно использовать для изготовления таких вещей, как кольца, цепочки, значки, медали и т. п.
широкий выбор привлекательных, декоративных отделок,
включая блестящие, матовые и старинные вариации золота, серебра, меди, никеля и бронзы.
Металлы, такие как олово и цинк (которые не особенно привлекательны на вид), покрываются металлом, чтобы придать им привлекательный внешний вид.
защитный внешний позже. Например, контейнеры для пищевых продуктов.
часто луженые, чтобы сделать их устойчивыми к коррозии, в то время как многие
предметы повседневного обихода из железа покрыты
цинк (в процессе, называемом гальванизацией) по той же причине.
Фото: Замки и ключи часто имеют гальваническое покрытие. Этот мой старый навесной замок сделан из цельной латуни, но дужка (изогнутая серебристая часть, которая открывается и закрывается) сделана из хромированной стали, чтобы сделать ее более надежной. Ключ также сделан из латуни, относительно мягкого и недорогого металла, который легко обрезать и не изнашивает ваш замок. Первоначально этот ключ был покрыт никелем серебристого цвета, который сейчас стирается, и под ним отчетливо видна латунь.
Некоторые формы гальванопокрытий являются одновременно защитными и декоративными. Автомобильные крылья и «отделка», например, когда-то
широко изготовлен из прочной стали с покрытием
с хромом, чтобы сделать их привлекательными блестящими и
устойчивы к ржавчине (недорогие и естественно устойчивые к ржавчине пластмассы сейчас скорее
вместо этого использовать на автомобилях). Такие сплавы, как латунь и бронза, также могут быть покрыты гальваническим покрытием.
чтобы электролит содержал соли всех металлов,
должны присутствовать в сплаве.
Гальваническое покрытие также используется для
изготовление дубликатов печатных форм в процессе, называемом
гальванопластики и для гальванопластики (альтернатива
литье предметов из расплавленных металлов).
Какой толщины гальваническое покрытие?
Фото: Медные музыкальные инструменты выглядят золотыми и серебряными, потому что покрыты очень тонким слоем
покрытия этих металлов. Серебряное покрытие на них, вероятно, имеет толщину 10–20 микрон (примерно 0,01–0,02 миллиметра). Фото Майкла Б. Келлера предоставлено армией США, опубликовано на
Flickr
по лицензии Creative Commons (CC BY 2.0).
Независимо от того, покрываются ли вещи для украшения или защиты, толщина слоя покрытия является еще одним важным фактором.
рассмотрение. Очевидно, что чем толще покрытие, тем дольше оно прослужит и тем большую защиту даст.
но даже самое толстое покрытие намного тоньше, чем можно было ожидать. Типичная толщина плакированного металла варьируется от примерно
от 0,5 микрон (0,5 миллионных метра или 0,0005 миллиметра) до примерно 20 микрон (20 миллионных долей метра или 0,02 миллиметра) — так
это очень тонкий. (Чтобы дать вам некоторое представление, алюминиевая кухонная фольга находится примерно в середине этого диапазона, с
самая толстая и прочная фольга имеет толщину около 10–20 микрон.)
Что-то вроде позолоченного корпуса часов будет иметь 20-микронное покрытие, которое может легко выдержать повседневную грубость.
и валяться несколько десятков лет.
Узнайте больше
На этом сайте
- Atoms
- Электричество
- Электролизеры и электролиз
- Металлы
Занятия
Гальваника — это то, с чем вы можете легко поэкспериментировать в школе или (с помощью
взрослого) дома. Вот некоторые сайты, которые вы можете безопасно исследовать:
- Гальваническое покрытие от копейки до копейки: простое занятие от Венчурного инженерного и научного лагеря Университета Макмастера.
- Instructables: простое и дешевое гальванопокрытие: еще один эксперимент по гальванике своими руками с использованием простых предметов домашнего обихода.
Видеоролики
- Гальваника — как это делается: четкое введение в теорию и практику гальванизации и огромный спектр повседневных вещей, для которых она используется. Также рассказывается, как можно гальванизировать пластмассы и почему гальваническое покрытие часто необходимо наносить несколькими отдельными слоями или «слоями».
Книги
Для читателей постарше
- Гальваническое покрытие: инженерный справочник Лоуренса Дж. Дерни (ред.). Springer, 2014. Еще один подробный справочник, в основном предназначенный для людей, работающих в сфере отделки металлов.
- Гальваника: основные принципы, процессы и практика, Нассер Канани. Elsevier, 2004. Подробное введение для студентов-химиков, а также производителей.
- Современное гальванопокрытие Мордехая Шлезингера, Милана Пауновича (редакторы). Wiley, 2011. Большое и исчерпывающее руководство с главами по гальванике всех распространенных металлов, включая медь, никель, золото и олово; плюс освещение электроосаждения, полупроводников, органических пленок и многих других тем.
- Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман! Ричард П. Фейнман. Vintage, 1992. Глава под названием «Главный химик-исследователь корпорации «Метапласт» (стр. 41 моего издания) представляет собой короткий, но забавный анекдот о гальванике пластмасс, в которой Фейнман, как оказалось, был пионером по воле случая.
Для младших читателей
Лучше всего подходят для детей в возрасте 9–12 лет, но эксперименты можно адаптировать для детей старшего или младшего возраста.
- Химия для каждого ребенка: 101 простой эксперимент, который действительно работает Дженис ВанКлив. Jossey-Bass, 2010. Очень хорошее практическое введение в химию (при необходимости с добавлением небольшого количества физики и биологии). Первоначально опубликовано в 1989, но так же актуален и сегодня. Упражнение 43 (Зеленые пенни) является примером металлизации.
- Пошаговые научные эксперименты по химии Дженис ВанКлив. Rosen, 2013. Более новая и короткая подборка от того же автора.
- «Элементарно», Роберт Уинстон. ДК, 2007/2016. Общее введение детей в химию, посвященное элементам, для детей 8–10 лет.
Артикул
Современное покрытие
- Нержавеющая сталь произвела революцию в еде после столетий неприятного привкуса во рту Марка Миодовника. «Гардиан», 29 апреля., 2015. Материаловед превозносит достоинства гальванического покрытия.
- Дешевый (НО рискованный) способ позолотить ваши Apple Watch от Меган Логан. Wired, 14 апреля 2015 г. Не можете дотянуться до золотых часов Apple? Как насчет того, чтобы позолотить обычный?
Исторические статьи из архивов
- Древнеегипетское покрытие сурьмой медных предметов: заново открытое древнеегипетское ремесло Колина Г. Финка и Артура Х. Коппа, Metropolitan Museum Studies, Vol 4, No 2, 19 марта33, стр. 163–167. Простое гальванопокрытие использовалось в Египте более 5000 лет назад.
- Новая гальваника быстрее: Du Pont демонстрирует процесс, который также снижает стоимость: The New York Times, 18 октября 1938 г.