Технология нанесения гальванических покрытий

Индекс книги: 00055.
ББК 34.663. Защита металлов от коррозии покрытиями.

Технология нанесения гальванических покрытий.

Издательство ВЫСШАЯ ШКОЛА. М. 1984 г. 200 стр. 87 рис.

В книге рассмотрены способы подготовки поверхности деталей пред покрытием и применяемое оборудование, описана технология нанесения защитно-декоративных покрытий и покрытий драгоценными металлами, даны сведения о нейтрализации концентрированных гальванических растворов и сточных вод, кратко изложены вопросы механизации и автоматизации производства и охраны труда.

Большая роль в повышении качества, надежности и долговечности изделий машиностроительной промышленности принадлежит гальваническим покрытиям, которые защищают металлы и сплавы от коррозии. Коррозия металлов — разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой. В результате коррозии ежегодно теряется около 10% общего количества выплавляемых черных металлов.

Коррозия металлов может быть уменьшена или практически устранена нанесением гальванических покрытий и другими способами. Гальваническое покрытие — металлическая пленка (толщиной от долей микрометра до десятых долей миллиметра), наносимая на поверхность металлических изделий методом электролитического осаждения.

Существует две области гальванотехники. Одна занимается осаждением тонкого слоя металла на другой металл для защиты его от коррозии или декоративной отделки, придающей изделию красивый внешний вид. К таким металлическим покрытиям относятся никелирование, хромирование, золочение, серебрение и многие другие покрытия. Эта область гальванотехники называется гальваностегией .

Другая область гальванотехники — гальванопластика , основанная на электролизе водных растворов солей металлов, которые в процессе электролиза выделяют металл, осаждающийся толстым слоем (в мм) на поверхности детали.

Гальванопластику используют для получения точных металлических копий на металлическом или неметаллическом оригинале, наиболее распространена для гальваностереотипов, штампов грампластинок .

В настоящее время развитие гальванотехники тесно связано с развитием машиностроения и приборостроения. Практически ни одно современное предприятие машиностроения не обходится без процессов гальваностегии я гальванопластики.

Выпуск высококачественной продукции в значительной мере зависит от квалификации рабочих-гальваников. Одной из основных форм подготовки кадров является обучение молодых рабочих в средних профессионально-технических училищах.

Учащиеся этих училищ приобретают не только практические навыки работы на современном оборудовании, но и необходимую теоретическую подготовку, которая является необходимой предпосылкой творческого труда, совершенствования мастерства и повышения квалификации.

РЕГЕНЕРАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ РАСТВОРОВ .

Продолжительность использования электролитов .

При длительной эксплуатации электролитов в ходе осаждения гальванических покрытий происходит их чрезмерное загрязнение . Часть электролитов уносится с деталями, меняется pH электролита, нарушается соответствие между количествами осаждаемого катодно и растворяемого анодно металла, что влечет за собой изменение концентрации отдельных компонентов электролита. Все эти факторы отрицательно влияют на получение качественных покрытий. Для устранения этого необходимо производить регенерацию отработанных электролитов .

Длительность использования электролитов в основном зависит от количества электричества , пропущенного через электролит в ходе нанесения покрытий и условий их корректирования.

Увеличение срока службы электролитов требует проведения систематических химических анализов, корректировки их состава и фильтрования. Следует отметить, что корректировка электролитов часто очень сложна, поэтому , прежде всего , необходимо не допускать их чрезмерного загрязнения.

Например, как кислые, так и цианистые электролиты меднения стабильны в работе, однако они очень чувствительны к загрязнению вредными веществами и коллоидными частицами , поэтому их следует постоянно или периодически фильтровать через фильтровальную ткань с активированным углем. Наличие в электролитах ионов свинца, олова или цинка ведет к осаждению покрытий плохого качества. Эти примеси можно удалять из электролитов, пропуская через них ток небольшой силы (прорабатывать) при интенсивном перемешивании.

Карбонаты металлов, вредно влияющие на процесс осаждения , удаляются из электролита вымораживанием при температуре -5 ° C. Однако этот способ приемлем для регенерации только небольших объемов электролитов. Поэтому рациональнее не допускать критического содержания карбонатов в ванне, периодически обновляя ее.

Правильно эксплуатируемый электролит никелирования (поддерживание постоянного состава, корректировка по мере уменьшения концентрации отдельных компонентов, поддерживание pH ) может работать длительное время без регенерации. Но особенностью эксплуатации электролитов никелирования является необходимость поддерживания высокой химической чистоты электролитов.

Поэтому все электролиты никелирования непрерывно фильтруют, периодически или непрерывно селективно очищают, производят очистку химическим способом или декантацией.

Химическую очистку электролитов никелирования производят 1 – 2 раза в три месяца для освобождения электролита от органических загрязнений. Это осуществляется при введении свежеприготовленного карбоната никеля (до pH 5) и перекиси водорода (2 мл/л) при энергичном перемешивании. Затем добавляют 3 г/л активированного угля и 3 – 4 ч раствор интенсивно перемешивают сжатым воздухом. Декантацию производят 1 – 2 раза в месяц для очистки внутренней поверхности ванны.

Селективную очистку электролита производят для удаления вредных примесей меди, цинка, железа. Для этого электролит прорабатывают током при температуре 50 -60° C и плотности тока 0,1 -0,3 А/дм 2 при энергичном перемешивании сжатым воздухом.

Аноды – никелевые. Катоды – гофрированные железные листы, предварительно никелированные.

Электролиты для блестящего никелирования требуют периодической регенерации для удаления накопившихся продуктов разложения блескообразователей. Эти электролиты следует пропускать через фильтровальную ткань со слоем активированного угля, адсорбирующего подобные вещества. При фильтрации удаляются также и механические загрязнения.

Электролиты хромирования требуют поддержания определенной концентрации сульфатов и хромовой кислоты. При нанесении гальванического покрытия хромом в электролите накапливаются посторонние металлы (медь, цинк, никель, алюминий), которые вредно сказываются на свойствах электролита и делают его непригодным для дальнейшего использования. Часто это происходит уже тогда, когда концентрация хромовой кислоты еще достаточно большая. Регенерация электролита хромирования уменьшает попадание шестивалентного хрома в сточные воды гальванических цехов, кроме того, позволяет сократить потери дефицитного хромового ангидрида, повышает эффективность самого процесса гальванического хромирования.

Особенно важно поддерживать стабильность составов электролитов при осаждении сплавов. Стабильность концентрации компонентов при этом достигается помещением в качестве анодов сплава, состав которого точно соответствует составу получаемого покрытия.

Методы регенерации отработанных электролитов .

Отработанные электролиты регенерируют химическими и ионнообменными методами.

Ионнообменный метод – универсальный метод регенерации отработанных электролитов. Однако по техническим и экономическим соображениям его целесообразно использовать для регенерации электролитов хромирования и извлечения цветных и благородных металлов.

Для извлечения хромовой кислоты катионнообменным методом следует разбавлять отработанный электролит до 100 г/л по содержанию хромового ангидрида. Ограничение концентрации хромового ангидрида в отработанном электролите вызвано окисляющим действием хромовой кислоты на катионнообменную смолу, что ведет к ее разрушению и снижению обменной емкости. В качестве катионнообменной смолы используется катионит КУ-2Г, характеризующийся высокой устойчивостью к кислым и сильно окисляющим растворам.

В процессе регенерации разбавленную хромовую кислоту с накопившимися в ней посторонними ионами пропускают через катионнообменную колонну, представляющую собой цилиндрический сосуд с помещенными на дно фильтра мелкими зернами катионита (менее 1 мм). Сосуд изготовляют из материала, устойчивого против пропускаемого раствора. При такой обработке большая часть ионов остается в обменнике. Очищенный таким образом раствор хромовой кислоты выпаривают, и полученный концентрированный раствор вновь становится пригодным к употреблению. При использовании 10%-ного раствора хромовой кислоты можно производить до 300 процессов обмена.

При эксплуатации электролита не рекомендуется накапливать большие количества посторонних металлов, так как лучше проводить регенерацию при низком их содержании. При накоплении в ионнообменнике большого количества посторонних металлов его промывают 10%-ным раствором серной или соляной кислот, взятых в значительном избытке. Кислоту с растворившимися в ней металлами несколько раз используют при регенерации, а затем ее направляют в травильные установки.

Для регенерации из отработанных электролитов ценных цветных металлов (медь, никель, кадмий и др.) также используют метод ионного обмена. Причем этот метод применяют строго для однотипного состава электролитов. Только в этом случае появляется возможность получения реактивов, пригодных для добавки в рабочие ванны. Смешанные отработанные растворы для регенерации не используют.

Читайте также:  Прокладка кабеля связи в грунте

Регенерация благородных металлов осуществляется как химическим, так и ионнообменным методами.

Регенерация отработанных серебряных электролитов заключается в выделении находящегося в них серебра в виде хлористого серебра путем осторожного подкисления электролита небольшими дозами соляной кислоты. Полученному белому творожистому осадку хлористого серебра дают отстояться не менее суток. После проверки на полноту осаждения осадок отфильтровывают, промывают и сушат при температуре 100 -120 ° C.

Регенерацию отработанных электролитов золочения осуществляют следующими способами.

1 . Отработанный электролит подогревают до температуры 70 -80° C (кислый электролит подщелочить едким натром до pH 11 – 13) и осаждают золото контактным путем с помощью полоски листового алюминия толщиной до 0,5 мм. Алюминиевую полоску с осажденным золотом растворят в соляной кислоте. Осадок золота промывают несколько раз водой, высушивают и прокаливают при температуре 900 ° C в течение 30 мин.

2. Способ ионнообменной жидкостной экстракции заключается в смешивании электролита золочения с экстрагентом. Золото при этом полностью переходит в органическую фазу. Имеющиеся в электролите другие металлы в органическую фазу не переходят. Экстракция осуществляется в экстракторе типа смеситель-отстойник . Насыщенный золотом экстрагент подвергается дополнительной обработке от примесей раствором серной кислоты при соотношении объемов водной и органической фаз 7:1. Из насыщенного экстрагента золото переводят в раствор цианистого калия (30 – 40 г/л). Данный метод позволяет практически полностью использовать золото в производстве.

Регенерация отработанных электролитов платинирования производится путем пропускания сероводорода через электролит, подкисленный соляной кислотой. При прокаливании полученного осадка платина восстанавливается до металла.

Регенерация отработанного амидохлоридного электролита палладирования осуществляется путем приливания к нему соляной кислоты. При этом выпадает мелкокристаллический желто-оранжевый осадок диаминхлорида палладия. Осадок отфильтровывают, промывают на фильтре небольшим количеством холодной воды (8° C ) и переводят снова в тетрааминохлорид палладия путем растворения в аммиаке.

Регенерацию фосфатного электролита родирования производят введением в него муравьинокислого натрия при нагревании. Выпавший черный осадок отфильтровывают, промывают азотной кислотой и восстанавливают в токе водорода трубчатой печи при 700 -800° C . Полученный металлический родий используют для приготовления нового электролита.

Глава 1. Способы подготовки поверхности деталей перед покрытием и применяемое оборудование.

Механическая подготовка поверхности деталей. Химическое обезжиривание. Электрохимическое обезжиривание. Ультразвуковая очистка. Способы травления и актирования металлов.

Глава 2. Приспособления и способы монтажа деталей.

Назначение и устройство подвесных приспособлений. Дополнительные аноды и экраны.

Глава 3. Оборудование гальванических цехов.

Ванны для нанесения гальванических покрытий, их устройство и характеристики. Оборудование для покрытия мелких деталей. Полуавтоматические и автоматические установки для нанесения гальванических покрытий. Вспомогательное оборудование. Электрическое оборудование гальванических цехов.

Глава 4. Общие сведения о технологическом процессе.

Выбор технологии нанесения гальванических покрытий. Технологический процесс нанесения гальванических покрытий.

Глава 5. Защитно-декоративные покрытия.

Назначение и область применения медных покрытий. Сравнительная характеристика электролитов меднения. Кислые электролиты меднения. Цианистые и пирофосфатные электролиты меднения. Электролиты блестящего меднения. Контактное меднение. Оксидирование меди и ее сплавов. Аноды для меднения. Снятие дефектных медных покрытий. Назначение и область применения никелевых покрытий. Катодный и анодный процессы при никелировании. Сернокислые электролиты никелирования. Борфтористоводородные и сульфаминовые электролиты никелирования Черное никелирование. Электролиты блестящего никелирования. Химическое никелирование. Многослойное никелирование. Назначение и область применения хромовых покрытий. Стандартный электролит хромирования. Саморегулирующийся и тетрахроматный электролиты хромирования. Интенсификация процесса хромирования. Снятие дефектных хромовых покрытий. Область применения железных покрытий. Состав ванн и режим работы.

Глава 6. Защитные покрытия.

Свойства и область применения цинковых покрытий. Кислые электролиты цинкования. Цианистые электролиты цинкования. Хлораммиакатные, цинкатные и пирофосфатные электролиты цинкования. Электролиты блестящего цинкования. Обработка цинковых покрытий. Свойства и область применения кадмиевых покрытий. Состав ванн и режим работы. Назначение и область применения оловянных покрытий. Сравнительная характеристика электролитов. Состав ванн оловянирования и режим работы. Покрытие "Кристаллит". Контактное оловянирование. Снятие дефектных оловянных покрытий. Назначение и область применения свинцовых покрытий. Состав ванн и режим работы. Гальванические покрытия и пасты для защиты поверхности деталей от науглероживания.

Глава 7. Виды гальванических покрытий для увеличения износостойкости деталей.

Назначение и область применения пористого хромирования. Состав ванн и режим работы для пористого хромирования.

Глава 8. Электроосаждение сплавов.

Условия совместного осаждения металлов. Латунирование. Бронзирование.

Покрытия сплавом олово-свинец. Покрытие сплавом олово-висмут. Покрытие сплавами олово-цинк, олово-никель, олово-кадмий, цинк-кадмий. Осаждение магнитных сплавов.

Глава 9. Покрытие драгоценными металлами.

Назначение и область применения серебряных покрытий. Серебрение стальных деталей для антифрикционных целей. Твердое и контактное серебрение. Тускнение серебряных покрытий и методы борьбы с ним. Область применения золочения. Состав ванн и режим работы. Область применения платинирования. Состав ванн и режим работы. Область применения палладирования. Состав ванн и режим работы. Область применения родирования. Состав ванн и режим работы.

Глава 10. Оксидирование и фосфатирование черных металлов.

Назначение и область применения оксидирования. Щелочное оксидирование. Бесщелочное оксидирование. Назначение и область применения фосфатирования. Состав растворов фосфатирования и режим работы.

Глава 11. Методы нанесения покрытий на алюминий и его сплавы.

Процесс нанесения покрытий на алюминий и его сплавы. Особенность и методы подготовки алюминия под покрытие. Технология покрытия алюминия и его сплавов. Анодное оксидирование алюминия. Сущность процесса и область применения. Состав электролитов анодирования и режим работы. Эматалирование. Твердое анодирование. Методы декоративной отделки алюминия. Химическое фрезерование алюминия.

Глава 12. Технологический процесс нанесения гальванических покрытий.

Требования ГОСТа к обозначению покрытий на чертежах. Последовательность операций подготовки поверхности перед покрытием. Технологический процесс механической подготовки поверхности. Технология травления черных металлов. Особенности травления нержавеющей стали. Технология травления цветных металлов. Технология одновременного травления и обезжиривания поверхности. Электрохимическое и химическое полирование металлов. Особенности технологического процесса покрытия внутренних поверхностей при хромировании. Способы промывки и просушивания деталей. Область применения гальванопластики. Выбор материала формы и технология ее изготовления. Способы нанесения разделительных и проводящих слоев. Режим работы и состав электролитов для наращивания металлов. Частные случаи гальванопластики. Осаждение металлов в электровакуумных установках .

Глава 13. Стандартизация и контроль качества продукции.

Государственная система стандартизации и ее основные задачи. Контроль качества продукции. Метрологическая служба. Виды дефектов и брака металлопокрытий. Способы определения толщины покрытия. Методы определения прочности сцепления и пористости гальванических покрытий. Коррозионная устойчивость гальванических покрытий.

Глава 14. Регенерация отработанных растворов.

Продолжительность использования электролитов. Методы регенерации отработанных электролитов.

Глава 15. Способы обезвреживания концентрированных гальванических растворов.

Отработанные растворы, их свойства. Способы нейтрализации кислых и щелочных растворов. Способы обезвреживания цианистых растворов. Способы обезвреживания хромосодержащих растворов.

Глава 16. Обезвреживание сточных вод.

Сточные воды гальванического производства и их свойства. Технологическая схема обезвреживания цианистых сточных вод. Технологическая схема обезвреживания хромовых сточных вод. Технологическая схема нейтрализации кислотно-щелочных сточных вод.

Глава 17. Охрана труда и пожарная безопасность.

Основные положения законодательства по охране труда. Безопасность труда при проведении гальванических работ. Электробезопасность. Пожарная безопасность.

Глава 18. Механизация и автоматизация производства.

Основные понятия о механизации и автоматизации производства. Технические средства механизации. Элементы автоматических устройств. Системы автоматических устройств. Автоматическое регулирование процесса нанесения гальванических покрытий. Автоматизация шлифовально-полировальных работ. Автоматические гальванические линии.

Операция гальванического покрытия металлов заключается в нанесении на поверхность металлического изделия тонкой пленки из такого же материала с использованием электролита. В процессе обработки детали молекулы покрывающего металла переносятся токопроводящим раствором и проникают в верхний слой изделия. В итоге происходит внедрение одного металла в поверхностное пространство другого.

Читайте также:  Тест на беременность с момента зачатия

Как результат, такой гальванический метод позволяет металлоизделиям приобретать дополнительную твердость, устойчивость к коррозии и износостойкость. У металла с гальваническим покрытием значительно повышается декоративность.

Для проведения гальванического процесса необходима ванна, которая является основой всего оборудования. В нее заливается токопроводящий раствор, в который помещаются 2 анода.

Для гальванизации металлов существуют линии оборудования. Устанавливаются они в отдельных цехах. Поскольку работа связана с химическими реактивами, в помещении монтируется вентиляция.

Несмотря на сложность гальванического процесса, он достаточно хорошо изучен. Поэтому его можно проводить и в домашних условиях. При этом следует помнить основное правило: общая площадь анодов должна превышать этот же параметр обрабатываемой детали.

Для чего гальванизируют металл

Во время гальванической обработки металла преследуются определенные цели. Все зависит от условий, в которых будет работать данное изделие, и требований, которые к нему будут применяться.

Цели гальванизации металла бывают следующие:

  1. Придание поверхностному слою защитных функций. Как вариант – никелирование.
  2. В целях улучшения декоративности предметов. Например, хромирование.
  3. Для получения копий деталей, отличающихся сложностью рельефа поверхности.
  4. Нашло широкое применение гальваническое цинкование продукции. Проводится оно с трубопрокатными, кровельными и строительными конструкциями. Это придает им устойчивость в условиях повышенной влажности.
  5. В ювелирном деле. Поверхностный слой украшений насыщается золотом и серебром. При этом не только улучшаются декоративные качества продукции, но и верхний слой золотых изделий увеличивает свою твердость в 2 раза.

Процесс гальванизации металлов отличается характерной особенностью. На поверхности изделий формируется пленка. Вне зависимости от сложности конфигурации ее толщина везде будет одинаковая. Это особенно важно, когда на первый план выходит внешний вид продукции.

Методы гальваники

Процесс образования защитной пленки другим металлом осуществляется двумя методами:

  1. Гальваническое катодное напыление. Такая технология покрытия металла отличается тем, что при небольшом ее нарушении происходит быстрая коррозия основного изделия. Этому процессу способствует сам поверхностный слой. В качестве примера можно привести лужение оловом.
  2. Гальваническое анодное нанесение. Относится к надежным гальваническим покрытиям. При возникновении угрозы коррозии в первую очередь начинаются разрушения в поверхностном слое. Основной металл длительное время сохраняет первоначальную форму. При этом он надежно защищен не только от внешней среды, но и от механических воздействий.

Процесс гальванического покрытия металла

Гальваническая обработка металла состоит из 3 этапов:

  1. Подготовка. Это наиболее трудоемкий процесс. В случае наличия на поверхности металла жира, заусенцев или пыли качество гальванизирования будет низким. Изделия должны быть обработаны вручную или на пескоструйной машине. При наличии остатков жира их следует обработать химическим раствором.
  2. Сам процесс гальванической обработки металла. Электролит заливается в ванну, в него помещаются 2 анода и покрываемая деталь. Проводится нагрев электролита с помощью специального устройства до температуры, указанной в технологии. Затем включается ток, который контролируется регулятором напряжения. Катодом является сама деталь. Положительно заряженные ионы движутся через электролит и оседают на отрицательно заряженном изделии, образуя поверхностный слой. Длительность второго этапа продолжается до тех пор, пока поверхностный слой металла не достигнет требуемой величины.
  3. После гальванической процедуры детали нуждаются в дополнительной обработке. Заключается она в осветлении, пассивировании или промасливании поверхности. Для этого изделия погружаются в специальный раствор с реактивами. В результате идет образование поверхностной пленки толщиной 1 мм.

При проведении процесса гальванической операции существует понятие совместимости материалов. Все металлы в соединениях корродируют. В некоторых случаях это процесс идет замедленно. Но существуют пары, которые нельзя соединять вместе.

О совместимости гальванических пар таблица дает наглядное представление.

Металл Алюминий Бронза Дюраль Латунь Медь Никель Олово Сплав олово со свинцом Углеродистая сталь и чугун Хром Цинк
Алюминий + + + +
Бронза + + + + Пайка Пайка +
Дюраль + + + +
Латунь + + + + Пайка Пайка +
Медь + + + + Пайка Пайка +
Никель + + + + Пайка Пайка + Отсутствуют данные +
Олово Пайка Пайка Пайка Отсутствуют данные + + + Отсутствуют данные +
Сплав свинца с оловом Пайка Пайка Пайка Пайка + + + Отсутствуют данные +
Углеродистая сталь и чугун + + + + + + + +
Хром + + + Отсутствуют данные Отсутствуют данные Отсутствуют данные + + +
Цинк + + + + + + + +

Используемые материалы и оборудование

Для всех видов гальванизации металла применяется однотипное гальваническое оборудование. Емкость, куда погружаются изделия из металла, называется ванной. Различие наблюдается только в разновидности электролита.

Исключение составляет холодное цинкование, совершаемое «Гальвонолом». Это жидкая суспензия, которая непосредственно наносится на металл. Отличается неустойчивостью к некоторым растворителям, поэтому нуждается в финишном покрытии.

Различается несколько групп гальванических ванн:

  1. Крупные. Рассчитаны на крупногабаритные изделия.
  2. Средние. В них нет возможности поместить большое изделие. При этом они остаются наиболее востребованными в условиях средних масштабов производства.
  3. Мелкие. В них можно проводить гальванизацию только мелких деталей.

В ванну помещаются анодные пластины. Изготавливаются из разных материалов. Их основная задача заключается в восполнении убывающего металла с изделия в процессе гальванизации.

Важными составляющими являются разновидность электролита и плотность тока. Эти параметры меняются в зависимости от вида операции.

Составы цианидных ванн для серебрения представлены в таблице.

Состав Номер электролита
1 2 3 4
Цианистое серебро 2 6 30 100
Цианистый натрий 70 70
Цианистый калий 70 100
Углекислый натрий 10 10
Углекислый калий 10 25
Гипосульфит натрия 0,4 0,5
Аммиак водный, мл/л 1-2 2
Едкий калий 15

Величина плотности тока оказывает влияние на структуру формируемого осадка. Измеряется как отношение силы тока к единице поверхности обрабатываемой детали.

Такой параметр имеет важное значение во время работы. При низкой величине плотности осадка вообще не образуется. Слишком большая его величина приводит к образованию порошкового отложения. Поэтому гальванический процесс требует контроля этого показателя.

Виды гальванических покрытий

Процессы гальванического нанесения покрытия на металл отличаются своими особенностями в зависимости от применяемого материала. К видам гальванических покрытий относятся:

  • ­ хромирование;
  • ­ цинкование;
  • ­ травление;
  • ­ золочение и серебрение;
  • ­ меднение;
  • ­ латунирование;
  • ­ гальваника алюминия.

Хромирование

Это процесс внедрения в поверхность металла хрома с использование электролита под воздействием тока. В результате изделие приобретает коррозионную устойчивость к агрессивной среде. Увеличивается твердость поверхностного слоя. Обработанные детали находят применение во многих отраслях промышленности.

Цинкование

При проведении цинкования металлическая поверхность покрывается слоем цинка. Образующаяся гальваническая пара хорошо работает в агрессивной среде. Продолжительность эксплуатации такого изделия зависит от времени разрушения цинка. До этих пор расположенный внутри металл не будет подвергаться коррозии.

Травление

Травление – это электролитическое снятие поверхностного слоя с изделия. Процедура проводится с целью обнаружения внутренних дефектов, устранения ржавчины или окислов. После такой операции часто детали подвергаются финишному покрытию. Обработанные поверхности заготовок хорошо сопрягаются друг с другом.

Золочение и серебрение

Золочение и серебрение применяются в ювелирном деле. Ванна заполняется электролитом, куда опускается обрабатываемое украшение. В электролите растворяются ионы серебра или золота. По окончании процедуры на поверхности изделия образуется тонкий поверхностный слой драгоценного металла.

Меднение

Меднение является промежуточной операцией, поскольку такая поверхность плохо противостоит коррозии. С течением времени она окисляется. В дальнейшем идет наслоение еще одного покрытия. В качестве электролитов используются щелочные и кислотные составы.

Латунирование

При работе используются цианистые электролиты меди, цинка, натрия или калия. Латунная поверхность наносится с целью улучшения декоративных качеств. Особенно это касается белого латунирования. Еще такой обработке подвергаются стальные заготовки, которые обклеиваются резиной.

Читайте также:  Как постряпать хлеб без дрожжей

Гальваника алюминия

К гальваническим покрытиям алюминия относятся сочетания:

  • ­ медь – никель – хром;
  • ­ никель – хром;
  • ­ свинец – олово;
  • ­ медь – олово;
  • ­ латунирование;
  • ­ цинкование.

Работа с алюминием и его сплавами сопровождается определенными трудностями. На их поверхностях присутствует окисная пленка, которая затрудняет процесс гальванизации.

Гальваническое покрытие металлических изделий проводится не только в промышленных масштабах. Домашние условия тоже позволяют заняться этим видом деятельности. Если у кого-то есть опыт проведения таких мероприятий, большая просьба поделиться им в комментариях к этой статье.

Гальваника – это технологический процесс получения металлических покрытий путем осаждения требуемого элемента на поверхность детали из раствора солей.

Гальванические покрытия могут быть получены химическим и электрохимическим способом. Электрохимическим называется способ получения металлического неорганического покрытия в электролите под действием электрического тока от внешнего источника. Химическим называется способ получения металлического неорганического покрытия в растворе солей без наложения на него электрического тока.

Электрохимический процесс

Электрохимический процесс, протекающий на электродах при прохождении через электролит электрического тока, называется электролизом. Устройства, в которых за счет внешней электрической энергии совершаются химические превращения веществ, называются электролизерами или электролитическими (гальваническими) ваннами 1 (рис. 5.1). При гальваническом покрытии деталей в качестве электролита 2 применяют обычно раствор соли осаждаемого металла (в электролит вводят также некоторые компоненты, улучшающие свойства покрытий и увеличивающие электрическую проводимость электролита и т.д.). Анодами 3 служат пластины из осаждаемого металла, а катодами 4 – предварительно очищенные и подготовленные детали, подлежащие покрытию.

Процесс электролиза состоит из следующих этапов:

  • получение в электролите ионов осаждаемого металла;
  • перенос полученных ионов к детали-катоду;
  • переход ионов металла в атомарное состояние;
  • осаждение атомов на поверхности детали;
  • формирование кристаллической решетки.

Рис. 5.1. Схема стационарной гальванической ванны:
1 – ванна; 2 – электролит; 3 – аноды; 4 – деталь.

Электролиз может проводиться с применением растворимых и нерастворимых анодов. В случае проведения электролиза с растворимым анодом, изготовленным из осаждаемого на поверхности детали металла, он постепенно растворяется в электролите, образуя новые ионы металла взамен выделившихся на катоде, тем самым поддерживая требуемую концентрацию металла в растворе. В тех случаях, когда происходит нанесение покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрических деталей малого диаметра и большой длины, допускается применение нерастворимых анодов. Нерастворимые аноды изготавливаются из металла или сплава, который в данном электролите не растворяется (чаще всего используется свинец), или из графита. При осаждении металлов из цианистых электролитов в качестве нерастворимых анодов используют стальные аноды, а в кислых – освинцованную проволоку. На нерастворимых анодах при электролизе обычно выделяется кислород.

Выбор электролитов

Режим электролиза при заданном составе электролита характеризуется тремя основными показателями:

  • кислотностью электролита, выраженной в граммах на литр, или в единицах рН;
  • температурой электролита;
  • катодной плотностью тока в амперах на квадратный дециметр.

В зависимости от кислотности электролиты можно разделить на две группы: щелочные и кислые электролиты. По составу входящих в них соединений электролиты бывают простые и сложные, в состав которых входят комплексные соединения.

Качество гальванических покрытий определяется их внешним видом, прочностью сцепления с основным металлом, толщиной и пористостью. Допускается наличие рисок, царапин, отдельных шероховатостей и несквозных пор, легко устраняемых при последующем полировании. Допустимыми дефектами являются также высохшие подтеки воды и разные оттенки.

Виды ванн

В зависимости от размеров детали конструкция гальванической ванны существенно различается. Нанесение гальванических покрытий может проводиться:

  • в стационарных емкостях с вращением детали и без него;
  • в струйных ваннах;
  • в переносных ваннах;
  • электролизом во внутренних полостях деталей без использования гальванической ванны;
  • в барабанах и колоколах.

Рис. 5.2. Установка для покрытия наружной поверхности цилиндрических деталей:
1 – катодная шина со скользящим контактом; 2 – покрываемая деталь; 3 – цилиндрический корпус гальванической ванны; 4 – цилиндрический анод; 5 – подпятник из пластмассы; 6 – станина; 7 – электродвигатель с редуктором.

Процесс получения гальванических покрытий в стационарных емкостях представлен выше (см. рис. 5.1). Вращение детали вокруг своей оси в течение всего времени осаждения позволяет формировать более ровные по толщине гальванические покрытия. Вращение детали также применяют для покрытия наружной поверхности цилиндрических деталей. Как видно из рис. 5.2, деталь помещена вертикально в центре цилиндрического анода, установленного также в цилиндрической стационарной ванне, и получает вращение от электродвигателя с редуктором. Для питания током к детали подведен скользящий контакт. Вращение детали позволяет применять высокие плотности тока и поэтому покрытия получаются гладкими и равномерными.

Использование для нанесения покрытий струйных ванн повышает производительность процесса. Постоянная смена электролита, контактирующего с поверхностью детали, предотвращает его обеднение ионами осаждаемого металла. Возможность регулировки размеров ванны для струйного нанесения позволяет создавать гальванические покрытия на отдельных участках длинномерных деталей (рис. 5.3).

Применение переносных ванн целесообразно для создания местных покрытий на крупногабаритных деталях. В переносных ваннах деталь не погружают в электролит целиком, а наоборот, пристраивают ванну к тому участку детали, на котором необходимо сформировать гальваническое покрытие (рис. 5.4).

Рис. 5.3. Схема установки для струйного нанесения покрытий:
1 – анод; 2 – верхняя часть гальванической ванны; 3 – деталь; 4 – раздвижная кассета; 5 – нижняя часть гальванической ванны; 6 – электролит; 7 – подогреватель; 8 – насос.

Рис. 5.4. Схема установки переносной ванны:
1 – деталь; 2 – анод; 3 – электролит; 4 – гальваническая ванна; 5 – клеевой слой.

Создание гальванических покрытий на внутренних поверхностях в деталях, имеющих закрытые внутренние полости, может осуществляться без использования емкостей для электролита. Роль такой емкости выполняет сама деталь (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Монтаж внутренних электродов для создания покрытий на внутренних поверхностях трубчатых деталей:
1 – анод; 2 – центрирующая втулка; 3 – деталь.

В центре наращиваемой детали помещают свинцовый анод, а деталь служит катодом. При монтаже внутренних анодов в трубчатых деталях диаметр анодов должен составлять от 0,3 до 0,5 внутреннего диаметра труб. Внутренние аноды должны быть строго центрированы по отношению к стенкам трубы, что достигается установкой центрирующих втулок из пластмассы. Если диаметр анода велик, то его изготовляют полым внутри, а для снижения его массы и увеличения активной поверхности сверлят ряд отверстий в стенках. Полые трубчатые аноды особенно удобны, когда электролит во время процесса необходимо нагревать или охлаждать. Часто через полые трубчатые аноды производят прокачивание электролита для улучшения или ускорения процесса. При большой длине труб или при использовании гибких проволочных анодов на них через равные промежутки длины надевают центрирующие изоляторы в форме равностороннего плоского треугольника с отверстием в центре для пропускания анода. В качестве материала для изолятора применяют листовой целлулоид, винипласт и прочие химические стойкие пластмассы.

При этом деталь устанавливают на резиновый лист рядом с емкостью для удаления в процессе нанесения покрытий промывающей и охлаждающей жидкости. Резиновый лист покрывают целлулоидом, так как резина может растворяться в горячем электролите.

Для массового осаждения покрытий на крепежных или мелких деталей используют ванны с вращающимися барабанами. Барабан изготовляют шестигранного сечения, из листового железа, с задвижной дверцей для загрузки и выгрузки деталей и с шестерней для вращения, закрепленной по оси на одном из торцов. Диаметр с барабана обычно принимают равным 500-600 мм при длине 600-800 мм. Частота вращения не выше 15-5 об/ч. Загрузка барабана составляет 40-50 кг деталей.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

Оставьте ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *