Виды гальванических покрытий металла (гальваники)

Виды гальванических покрытий металлов

В зависимости от того, какой требуется результат, для гальванизации в качестве анодных пластин используют различные виды металлов.

• Хром. Гальваническое хромирование — один из наиболее популярных методов защиты стали, латуни, алюминия, меди, титана от преждевременного износа, коррозии, воздействия реагентов и технических жидкостей. Хромированные элементы выглядят эстетично, к тому же гальваника позволяет скрыть небольшие царапины, потертости, и придать детали вид новой.

• Медь. Для меднения применяются щелочные и кислотные смеси. Наносят медь в несколько слоев, чтобы усилить защитные свойства. Омедненные изделия более устойчивы к механическим воздействиям, перепадам температур, нагрузке на разрыв, обладают высокой электропроводностью.
• Цинк. Оцинковка позволяет уберечь изделия из черных металлов от появления ржавчины, а потому этот вид гальванизации очень востребован при обработке поверхностей труб, строительных конструкций, резервуаров, деталей спецтехники, находящихся в постоянном контакте с водой, кислотно-щелочной средой, топливом, нефтепродуктами и прочими техническими жидкостями. До тех пор, пока цинковое покрытие не разрушится, изделие не начнет ржаветь и не выйдет из строя.
• Железо. Железнение используют в тех случаях, когда требуется повысить прочность детали, которая во время эксплуатации может подвергаться интенсивным нагрузкам и механическим повреждениям.
• Никель. Никелируют изделия из меди, алюминия и стали, чтобы сделать их невосприимчивыми к воздействию кислот, щелочей, трению, ударам, растяжениям.
• Латунь. Для латунирования применяют цинк и электролиты на основе калия и натрия. В результате гальванизации пленка равномерно распределяется по поверхности детали. После обработки декоративные характеристики конструкции улучшаются, обеспечивается хорошее сцепления металла с резиной.

• Родий. Покрытие из этого металла повышает устойчивость изделия, эксплуатирующегося в постоянном контакте с химикатами, агрессивными веществами, с риском механических повреждений.
• Серебро. Этот вид гальванического покрытия востребован у ювелиров. Для декорирования изделие обрабатывают ионами серебра, также такой метод используется при изготовлении деталей электронных приборов.
• Золото. После погружения металлических заготовок в электролит с ионами золота они становятся более устойчивыми к окислению, прочными, яркими. Эту технологию применяют при изготовлении ювелирных украшений, комплектующих электронных и электрических устройств.
• Олово. Лужение активно используют для нанесения слоя олова на металлические элементы микросхем и чипов.

В зависимости от типа и цели гальванизации толщина покрытия составляет 1-100 мкм.

Методы получения гальванического покрытия

Для создания защитного слоя путем распределения сплава по поверхности материала, используются две технологии:

1. Катодное напыление: для отделения молекул гальванизированного материала его подвергают обработке разреженным газом, образованным в результате воздействия электродуги. Отделившиеся частицы оседают на поверхности обрабатываемого изделия, образуя защитный слой. Недостаток технологии заключается в том, что из-за взаимодействия сплава и газа изделие загрязняется, и есть риск возникновения ржавчины.
2. Электрохимическое анодирование: для получения оксидной пленки заготовку окунают в гальваническую жидкость, где начинается реакция между сплавами. Молекулы металла налипают на обрабатываемую поверхность. Анодное нанесение снижает риск образования ржавчины, и если ее очаги появляются, то не проникают вглубь детали.

Эксперты считают второй метод более действенным по сравнению с катодным напылением.

Этапы нанесения гальванического покрытия на металл

Гальванику проводят в производственных условиях, применяя СИЗ, химические вещества и специальное оборудование.

1. Подготовка. Деталь тщательно очищают от посторонних частиц — грязи, пыли, ржавчины, следов окисления и окалины. Затем ее шлифуют наждачной бумагой, обезжиривают, удаляя остатки технических жидкостей, масел, жиров, нефтепродуктов и т.д.




2. Гальванизация. Резервуар заполняют электролитом, состав которого заранее рассчитывают, принимая во внимание все факторы. Через положительные контакты подают электричество на аноды. Электролит нагревают до нужной температуры. Отрицательный контакт подключают к изделию, а затем погружают его в резервуар, размещая между анодами.
3. Дополнительная обработка. По окончании процедуры деталь промывают водой, осушают и погружают в щелочь для нейтрализации, чтобы удалить следы электролита и предупредить ржавление.

Крайне не рекомендуется выполнять эти действия в домашних условиях, без наличия особых знаний и навыков, соблюдения требований безопасности, использования защитных очков и перчаток.

Совместимость металлов в гальванике

При выборе контактируемых металлов важно принимать во внимание их гальванические характеристики. Это касается и тех ситуаций, когда изделия производятся из сочетаний металлов. Если неправильно подобрать материалы, то может возникнуть контактная коррозия. Например, если для соединения алюминиевого профиля применяют медные метизы, это образует гальваническую пару, что становится причиной сильнейшей коррозии.

Так происходит, потому что каждый из этих двух металлов обладает определенным электронным потенциалом. При окунании в электролит медь становится катодом, и это запускает коррозионные процессы на поверхности анода-алюминия.

Разнородные металлы, взаимодействуя друг с другом, подвержены коррозии, поскольку даже слишком влажный воздух может стать электролитом и выступить в качестве катализатора гальванизации.

Области применения гальванических покрытий

• Строительство. Гальваника активно используется для создания защитного слоя на металлических конструкциях, устанавливаемых на открытом пространстве.
• Авиа-, -судо-, приборо- и машиностроение. Узлы, комплектующие, контакты, элементы корпуса подвергаются нагрузкам и воздействию неблагоприятных погодных явлений, во избежание дополнительных рисков при эксплуатации техники, их превентивно подвергают обработке путем электролиза.

• Медицине. Гальваника металла применяется в производстве медицинского оборудования и хирургических инструментов.
• Химическая промышленность. Лабораторную посуду подвергают окунанию в электролит, чтобы на ней не образовалось отложений, вызываемых коррозией.

Оборудование для гальванизации металлов

Вне зависимости от того, из какого материала предполагается создавать защитный слой, задействуется одинаковый набор оборудования. Разница заключается в составе электролита, степени его нагрева, финишной обработке изделия.

В перечень устройств входят:

• источник тока, подающий электричество на аноды, с возможностью регулировки выходного напряжения;
• прибор, нагревающий электролит;
• гальваническая ванна.

Также понадобятся следующие расходные материалы:

• плоские аноды, по которым ток проходит в раствор и распределяется равномерно по поверхности детали;
• растворы электролита из различных химикатов (до использования они должны храниться только в стеклянных емкостях, закрытых герметично);
• лабораторные весы.

Поскольку производство относится к вредным, а для проведения гальванизации нужно обладать обширным объемом знаний в сфере электрохимии, химии, свойств металлов и сплавов, процедуру нельзя проводить в бытовых условиях. Это может привести к травмам различной тяжести и даже летальному исходу.

Оценка качества гальванического покрытия

Для получения качественно обработанного продукта, он должен быть однородным, без пор, вмятин, выбоин, расслоений, спаек, трещин, шлака, шлама, грязи. Особенно важно учесть, что технология не может быть использована для изделий с острыми углами, скругление должно быть радиусом от 0,3 мм.

При этом фаски могут быть.

Швы на конструкциях нужно предварительно герметизировать, чтобы электролит не проник внутрь и не вызвал коррозию.

Требования к параметрам гальванопокрытий установлены ГОСТ 9.301-86. Документ допускает отклонения по толщине защитного слоя в тех случаях, когда это не влияет на рабочие качества изделия.

Запрещено создавать пленку на 50% тоньше, чем указано в стандарте, если гальванизируются детали сложной формы, либо выгнутые поверхности.

ГОСТом определяются предписания к шероховатости нанесенного слоя. В каждом конкретном случае в технической документации заказчик может указать, нужно ли изменять степень шероховатости.