Автором процесса гальванизации является ученый Луиджи Гальвани, который теоретически доказал способность осаждения молекул одного металла на поверхности другого под влиянием тока в электролите.
Практическое применение метода произошло позднее, а воплотил теорию в жизнь Мориц Герман, который сконструировал гальваническую ванну и провел исследование, используя медный раствор.
Гальваническое покрытие защищает изделия и детали от негативного воздействия окружающей среды. Оно представляет собой тонкую металлическую пленку на обработанной поверхности, которая формируется в процессе электрохимической обработки.
Поскольку не любые химические элементы совместимы, очень важно правильно подобрать пару. Получить гальваническое покрытие можно с помощью многих видов металла (от цинка до драгоценных металлов, к примеру, золота).
Технология гальванизации
В ванну, заполненную электролитом, помещают изделие, на которое направляется отрицательный заряд. В итоге, деталь становится катодом. К отдельно размещенной платине из металла подается плюсовой заряд, пластина выполняет роль анода. Именно эта пластина способствует формированию гальванического покрытия. Когда происходит замыкание электросети, металл с пластины под воздействием электролита, растворяется и движется по направлению к катоду, где формируется равномерная оболочка небольшой толщины.
Такой метод гальванизации получил название – анодный. Когда в процессе эксплуатации детали появляется ржавчина, страдает именно гальваническая пленка, а защищенный металл на протяжение долгого времени остается неуязвимым.
Другой способ гальванизации имеет название – катодное напыление. Это не столь распространенный метод, в сравнении с первым. При разрушении покрытия усиливаются разрушительные процессы металла под ним. Это связано непосредственно с процессом нанесения напыления.
Электролит представляет собой проводящую жидкость, которая способствует доставке металла с анода к катоду. Объем ванны для такого раствора может быть разным – в зависимости от производственных целей.
Крупные изделия размещаются в больших емкостях, где находятся в подвешенном состоянии. Нанесение покрытия на небольшие детали проводится в барабанных емкостях. Принцип действия состоит в том, что заряд со знаком «минус» подается на совершающий вращательное движение в электролите барабан. Обработку очень мелких деталей (к примеру, метизы и т.п.) проводят в колокольных наливных емкостях, медленно вращающихся, что позволяет получить равномерную защитную пленку.
От плотности электрического тока, пропускаемого через электролит, зависит структура образующегося слоя. Этот показатель определяется соотношением силы тока к единице поверхности изделия, участвующего в обработке.
Если значение плотности высокое, соответственно, и порошкового осадка много, а если низкое – то отложения вовсе отсутствуют. Это влияет на качество финишного покрытия. Процесс гальванизации должен проводиться под строгим контролем.
Виды нанесения гальванического покрытия
Цинкование. Обработка цинком широко применяется для защиты кузовов транспортных средств от коррозии, трубопроводов, при изготовлении кровельных материалов, металлоконструкций и т.д. Цинковая оболочка предохраняет поверхности от негативного влияния влажной среды, а также от воздействия щелочей и кислот. Это одна из самых востребованных технологий, что связано, прежде всего, с бюджетной стоимостью цинка. При этом, защитные свойства, приобретенные таким методом, достаточно эффективны.
Меднение. В процессе гальванизации участвуют составы на базе кислот и щелочей. Обработка медью происходит в несколько слоев, благодаря чему обрабатываемое изделие приобретает хорошие защитные качества. Покрытие из меди предотвращает образование коррозии, а также выполняет эстетическую роль.
Никелирование. Сплавом из никеля обрабатывают детали из меди, алюминия и стали. Такое покрытие защищает поверхности от быстрого изнашивания, механических нагрузок, негативного влияния кислотно-щелочной среды, а также придает изделиям эстетичности.
Серебрение. Метод заключается в обработке изделия ионами серебра и применяется в ювелирном деле. Тонкое покрытие цветного металла сморится красиво и эстетично. Также, серебрение применяется в изготовлении комплектующих для электроники. Серебряное покрытие обеспечивает надежную защиту изделия от коррозийный процессов, усиливает токопроводящие качества.
Золочение. Для гальванизации деталь помещают в раствор с ионами золота. Технология используется для формирования золотого покрытия на ювелирных изделиях, элементах электроники, радиоприборов и т.д. Золотое покрытие придает изделию эстетичный вид, защищает его от окислительных и коррозийных процессов.
Совместимость металлов для гальванизации
Планируя проведение гальванизации, важно учитывать, насколько совместимы те или иные металлы. Если металл не подвержен влиянию влаги и кислорода, это не означает, что его сплав будет демонстрировать такие же свойства. Есть металлы, которые совершенно не совместимы.
Сложно наносить защитное покрытие на детали из алюминия, так как их поверхности покрыты оксидной оболочкой, свойства которой (как физические, так и химические) отличаются от характеристик самого металла. Оксидная пленка снижает адгезию катионов веществ, входящих в состав электролита.
Для гальванизации с деталями из алюминия применяют соединения электролитов. В результате формируются такие виды покрытий:
- никель-медь-олово,
- олово-свинец,
- латунь,
- цинк и т.д.
Оборудование для нанесения гальванического покрытия
Методы нанесения гальванических покрытий с помощью различных металлов, требуют, помимо разных по химическому составу электролитов, различные температурные условия. Также необходимо наличие специального оборудования. Если процесс гальванизации проводится в домашних условиях, прежде всего нужно обеспечить источник постоянного тока, оборудованный регулятором напряжения на выходе.
Роль источника питания может выполнять выпрямитель электротока. Сделать его возможно своими руками либо купить серийный вариант. Некоторые мастера, которые создают гальванические покрытия изделий в домашних условиях, используют в этом качестве аппараты для сварки.
Для самостоятельной гальваники можно использовать блок питания с показателем напряжения от 1,5 до 12 В.
Вместо гальванической ванны подойдет стеклянная банка либо емкость из пластика, главное, чтобы она вмещала необходимое количество электролита и обрабатываемый элемент. Кроме того, нужно, чтобы емкость выдерживала высокий температурный режим (примерно 80 градусов).
В качестве нагревателя, необходимого для доведения электролита до определенной температуры, можно применять маленькую электрическую плитку либо простой утюжок, снабженный регулятором нагрева.
Нюансы процедуры
Для создания качественного покрытия важно рассчитать оптимальную силу тока и напряжения. От этого зависит скорость осаждения металла. Не менее важным моментом является приготовление электролита. Можно в этом качестве использовать состав для аккумулятора автомобиля, так как для обычного человека в простом доступе нет специализированных химических составов.
Обычно в домашних условиях объемные изделия не обрабатывают, так как от размера детали зависит величина подаваемого тока и параметры пластины электрода.
Начальным этапом гальванопластики является сборка оборудования. Положительный заряд от источника тока направляется на пластину, а отрицательный – на деталь. Точки соединения проводов с пластиной фиксируют пластилином, чтобы они не контактировали при гальванизации. Для расчета величины тока используют формулу.
Поверхность заготовки предварительно обезжиривают, затем фиксируют к отрицательному контакту, используя клей и проволоку из меди. Для получения качественного слоя, емкость с изделием и электролитом должна находиться в спокойном неподвижном положении.
Прежде чем приступать к нанесению гальванического покрытия, важно хорошо изучить правила безопасности и четко им следовать, поскольку в работе используются токсичные химические элементы и высокие температуры. Помещение должно иметь хорошую вентиляцию, а оборудование должно иметь заземление. Работать следует в перчатках, респираторе, очках, фартуке из толстой клеенки и соответствующей одежде (включая шапочку для волос).
Заключение
С помощью гальванизации на изделиях формируется тонкое прочное покрытие, защищающее поверхность от воздействия влаги, коррозии. Помимо защитной функции, оно выполняет декоративную роль. Часто гальванопластике подвергают ювелирные украшения, награды, монеты, скульптуры и т.д. Широко применяются в гальванопластике такие металлы, как медь, хром, серебро, золото, никель.
