Гальванотехника - способ осаждения металлов на поверхности металлических и неметаллических изделий при помощи электролиза. После такого осаждения поверхность изделия приобретает большую стойкость против коррозии, более красивый вид (декоративное покрытие), иногда - большие твердость, стойкость против истирания.
Если при этом изделие покрывается весьма тонким (5 - 30 мкм) слоем металла, лишь в редких случаях (упрочнение поверхности) доходящего до десятых долей миллиметра, то такого рода процесс носит название гальваностегии.
Гальваностегия имеет в настоящее время широкое применение (омеднение, никелирование, хромирование, серебрение, золочение, кадмирование, покрытие поверхности цинком, оловом, свинцом).
Золочение, серебрение, никелирование и хромирование в основном преследуют декоративные цели, одновременно эти покрытия повышают сопротивление коррозии.
Медь используется главным образом как промежуточный слой на покрываемых никелем или хромом стальных изделиях. Для стойкости покрытий весьма важно хорошее сцепление защитного металла с материалом изделия.Никель и хромнедостаточно прочно сцепляются со сталью, поэтому последнюю сначала омедняют, а затем уже поверх меди наносят слой никеля или хрома.
Так как слой хрома в ряде случаев не защищает от коррозии, применяют и трехслойное покрытие (медь - никель-хром). Покрытие изделий слоем никеля или хрома защищает их поверхность от окисления при нагреве до 480 - 500° С. Широко распространено для защиты от коррозии покрытие цинком; в ряде случаев прибегают к кадмированию.
Хромирование и никелирование применяются также для повышения износостойкости поверхностей, например стереотипов в типографском деле. Нанесение на стереотип слоя никеля, хрома или железа может повысить его срок службы в 10 раз и более. В этих случаях толщина наносимой пленки должна быть больше (30 - 50 мкм и более).
Непременным условием прочности сцепления наносимого слоя с основным металлом является чистота поверхности последнего. Поэтому перед электролизом производят тщательное удаление с изделий малейших следов грязи, окислов, жира. Для этого их обезжиривают обычно в горячих растворах щелочей или в органических растворителях - керосине, бензине.
Для удаления окислов и грязи изделия подвергают травлению в серной или соляной кислоте, а для получения гладких поверхностей - шлифовке и полировке. Последнюю операцию повторяют и после покрытия, если из декоративных соображений необходимо получить блестящую поверхность, так как изделия из ванн обычно получаются матовыми.
Основной частью электролита являются соли осаждающегося металла. Кроме того, для улучшения проводимости электролита в него часто вводят кислоты или щелочи, придающие электролиту кислый или щелочной характер. При золочении и серебрении, а иногда и при омеднении в электролит вводят цианистые соединения, что обеспечивает лучшее сцепление покрытия с основным металлом.
Как правило, в процессах гальваностегии применяют растворимые аноды в виде полос или прутков из металла, осаждаемого на катоде.В этом случае осуществляется перенос металла с анода на катод. Применяются, однако, и аноды из металла или сплава, нерастворимого в данном электролите, например при хромировании - из свинца или свинцово-сурьмяного сплава. В этом случае металл выделяется на изделиях за счет электролита, и в электролит систематически нужно добавлять соль осаждаемого металла.
Гальваностегия осуществляется в ваннах из материала, химически стойкого в отношении применяемого электролита. Крупные ванны выполняют стальными, сварными, причем для кислых растворов их изолируют внутри резиной, эбонитом, винипластом или покрывают кислотоупорными и термостойкими лаками.
Обрабатываемые изделия устанавливаются обычно на подвесках в ванне. Для процессов, протекающих при малой плотности тока (0,01 - 0,1 А/см2), применяют стационарные ванны с неподвижными катодами.
При больших плотностях тока (например, при хромировании) применяют ванны непрерывного действия, в которых изделия в процессе покрытия перемещаются от одного края ванны к другому. Такие ванны обычно снабжены устройствами для перемешивания электролита сжатым воздухом и его фильтрации.
При больших производительностях применяют автоматы, снабженные рядом ванн, в которых проводится не только само покрытие изделий, но и подготовка их поверхности (обезжиривание, травление и промывка). В таких автоматах изделия, перемещаясь шагами по горизонтали и вертикали, поочередно проходят все ванны.
При гальваностегии, как и при всех электролитических процессах, применяется постоянный ток обычно низкого напряжения (6 - 24 В). Регулирование процесса осуществляется изменением плотности тока, значение последней меняется в зависимости от процесса от сотых и десятых долей А/дм2 при золочении и серебрении до десятых долей А/см2 при хромировании.
При увеличении плотности тока увеличивается количество осаждаемого в единицу времени металла, однако при превышении ею определенного значения (своего для каждого процесса) качество покрытия резко ухудшается. Ванны для гальваностегии питаются от генераторов постоянного тока или от полупроводниковых преобразователей.
Для большинства процессов гальваностегии выход по току сравнительно велик (от 100 до 90%), для ряда процессов, например золочения и некоторых видов омеднения, выход по току уменьшается до 70 - 60%. Лишь при хромировании он весьма низок (12%), так как в этом процессе основная часть затрачиваемой электроэнергии расходуется на побочные реакции.
В последние годы проводится эксперименты по применению в гальванических процессах периодического тока. Обычно накладывают переменную составляющую на постоянный ток, причем амплитуда переменной составляющей примерно в 2 раза превышает значение постоянного тока. Применение периодического тока при выполнении никелевых, медных и цинковых покрытий позволяет улучшить их качество, в частности уменьшить загрязнение осаждаемого слоя примесями.
В некоторых случаях оказалось возможным омеднение при питании ванны током частотой 50 Гц. Объясняется это частичным выпрямлением переменного тока электрохимической ячейкой, благодаря чему в токе ванны появляется постоянная составляющая.
Никто пока не комментировал эту страницу.