Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 0

Что такое гальванопластика

Преимущества и история развития

Эта технология была изобретена в 1838-м году ученым по имени Борис Якоби. Именно он начал активное внедрение гальваники в самые разные процессы производственного плана. В скором времени гальваническую обработку успешно освоили и монетные дворы, и художники-ремесленники, и промышленные предприятия.

Однако название эта методика получила в честь ученого из Италии Луиджи Гальвани. Он начал изучение электрохимической технологии обработки почти одновременно с Борисом Якоби.

К основным достоинствам гальваники относятся следующие:

  • Покрытия, прошедшие гальванику, характеризуются равномерной толщиной и высочайшим уровнем плотности.
  • Гальваническое покрытие можно с легкостью наносить даже на конструкции сложной формы.
  • Покрытие, появившееся при гальванической обработке, отличается хорошей адгезией со многими металлами.
  • Декоративные и защитные свойства деталей, прошедших гальванику, очень высоки.
  • Толщина гальванического покрытия очень просто регулируется.

Кстати, слово «гальваника» встречается не только в промышленных сферах деятельности и ювелирном производстве, но и в косметологии. Так называется процесс, при котором на кожный покров воздействуют маломощными токами, позволяющими избавиться от излишков жира сальных желез.

Гальванической покрытие представляет собой метод покрытия одного металла каким-то другим посредством электролиза. Эта процедура осуществляется с использованием традиционных методов погружения. После предварительной подготовки печатные платы загружают в гальваническую ванну, представляющую собой емкость из диэлектрика, которая наполнена электролитом и снабжена анодами (они могут быть растворимыми и нерастворимыми), а также устройством для поддержания температуры и перемешивания раствора.

Особенности гальванизации с различными металлами дома

Ниже приведены нюансы, которые следует учитывать при воспроизведении отдельных технологий.

Никелирование металлических изделий

Для этого процесса применяют повышение температуры (от +24°C до +26°C) и гальванического тока до 1,2 А на дм кв., по сравнению с представленным выше серебрением. Тщательно контролируют водородный показатель. Рекомендованный диапазон pH – от 3 до 6. Прочный слой успеет образоваться за 30-40 мин.

Покрытие медью без погружения

Изделие из стали закрепляют в держателе, подключают к источнику постоянного тока (минус). Кисточку, сделанную из многожильного медного провода, обмакивают в электролит. Этот инструмент подключают к плюсу. Им водят по обрабатываемой части поверхности.

Электрохимическое цинкование

Электролит создают из следующих ингредиентов:

  • дистиллированная вода – 2 литра;
  • сернокислый аммоний – 100 г.;
  • сернокислый цинк – 400 г.;
  • натрий уксусный – 30 г.

Обработка длительностью 30-40 минут создаст прочный слой, хорошо защищающий детали от коррозии. Этот способ дешевле, чем применение аналогичных деталей из нержавеющей стали.

Хромирование изделий из металла

Для надежности этот слой закрепляют на технологической подложке из никеля. Такое решение не образует гальваническую пару. Повышением температуры увеличивают блеск декоративного покрытия. Прочные покрытия получают при плотности тока более 90 А на дм кв., что сложно обеспечить в домашних условиях.

Показания и противопоказания

Наиболее важными признаками являются:

  • невралгии;
  • Воспаление нерва;
  • Болевые синдромы при остеоартрите;
  • Паралич лицевого нерва;
  • Корневые сборки;
  • Нарушения периферического кровообращения;
  • Трудное объединение костей;
  • Язвы, трудно заживающие раны;
  • Посттравматические состояния (отеки, гематомы);
  • Перегрузка мышц;
  • Болезненное мышечное напряжение;
  • Ишиас, боль в плече.

Основные противопоказания:

  • Имплантированный кардиостимулятор, инсулиновая помпа;
  • Металлические элементы в обрабатываемой области (например, соединительные пластины, гвозди и т. Д.);
  • Острые воспалительные процессы и общие инфекции;
  • лихорадка;
  • Раковые изменения;
  • Спастический паралич;
  • Местные сенсорные расстройства;
  • эндопротез;
  • Продвинутая сердечно-сосудистая недостаточность;
  • Угроза эмболии, сгустков;
  • Трудный контакт с пациентом (например, нарушение сознания).

Электролитическая гальванопластика

С копируемого предмета или изделия прежде всего снимают отпечаток, т. е. делают форму из легкоплавного металла, воска, пластилина или гипса. Копируемый предмет, натертый мылом, кладут в картонную коробку и заливают легкоплавким сплавом Вуда или другими легкоплавкими сплавами.

После отливки предмет вынимают и полученную форму обезжиривают и подвергают меднению в электролитической ванне. Для того что-

бы металл не откладывался на тех сторонах формы, где нет оттиска, их покрывают при помощи кисточки расплавленным воском или парафином. После меднения легкоплавкий металл расплавляют в кипящей воде и получают матрицу. Матрицу заливают гипсом или свинцом, и копия готова.

Для изготовления форм применяют следующую восковую композицию:

  • Воск — 20в. ч.
  • Парафин — 3 в. ч.
  • Графит — 1 в. ч.

Если форму изготовляют из диэлектрика (воск, пластилин, парафин, гипс), ее поверхность покрывают электропроводным слоем. Проводящий слой может быть нанесен способом восстановления некоторых металлов (серебра, меди, никеля) или механическим путем — втиранием в поверхность формы чешуйчатого графита мягкой волосяной кистью.

Графит тщательно растирают в фарфоровой ступке, просеивают через сито или марлю и наносят на поверхность изделия мягкой кистью или ватным тампоном. Графит лучше прилипает к пластилину. Формы из гипса, дерева, стекла, пластмассы и папье-маше покрывают раствором воска в бензине.

На поверхность, не успевшую высохнуть, наносят графитную пудру, а лишний, неприлипший графит сдувают.

Гальваническое покрытие легко отделяется от формы, покрытой графитом. Если форма выполнена из металла, то на ее поверхности необходимо создать электропроводящую пленку оксида, сульфида или другой нерастворимой соли, например на серебре — хлорида серебра, на свинце — сульфита свинца, чтобы форма хорошо отделялась от покрытия.

Медные, серебряные и свинцовые поверхности обрабатывают 1%-ным раствором сульфида натрия, в результате чего на них образуются нерастворимые сульфиды.

Осаждение металла на поверхности формы. Подготовленную форму погружают в ванну, схема которой находится под током, чтобы не растворилась разделяющая пленка. Сначала проводят «затяжку» (покрытие) проводящего слоя меди при малой плотности тока в растворе такого состава:

  • Сернокислая медь (медный купорос) — 150-200 г,
  • Серная кислота — 7-15 г,
  • Этиловый спирт — 30-50 мл,
  • Вода — 1000 мл.

Рабочая температура электролита 18-25° С, плотность тока 1-2 А/дм^2. Спирт необходим для повышения смачиваемости поверхности. После того как вся поверхность «затянется» слоем меди, форму переносят в электролит, предназначенный для гальванопластики.

Для гальванопластических работ (меднение) рекомендуется следующий состав:

  • Сернокислая медь (медный купорос) — 340 в. ч.
  • Серная кислота — 2 в. ч.
  • Вода — 1000 в, ч.

Температура электролита 25-28° С. Плотность тока 5-8 А/дм2.

Описание профессии

Основная обязанность гальваника – это защита различных изделий из металла от изнашивания и коррозии через нанесение гальванического покрытия на их поверхность. С помощью данной процедуры можно увеличить срок служения изделия, а также улучшить их внешний вид. Подобной процедуре могут подвергаться и пластмассовые элементы.

На сегодняшний день гальванизация активно применяется в отрасли машиностроения. Кроме того, она необходима в строительстве, авиационной, космической промышленности, здравоохранении и даже в дизайне. Кроме того, при должном уровне квалификации есть возможность открыть свой собственный гальванический цех.

В обязанности специалиста входит подготовка ванны, загрузка деталей, гальваническое покрытие и разгрузки ванны. При этом он ведет технологический процесс, ориентируясь на показания приборов.

Кроме того, он следит за состоянием использующегося оборудования и сопутствующей техники. При необходимости регулирует их режим работы.  

Местом работы гальваника является гальванический цех, где крайне вредные условия производства. Во-первых, во время гальванизации выделяются вредные вещества, что отражается на состоянии слизистых и внутренних органов. Во-вторых, агрессивные вещества взаимодействуют с человеческой кожей, что может привести к ожогам или возникновению различных заболеваний эпидермиса.

Поэтому работникам гальванического цеха необходимо иметь специальную защитную одежду, а также перчатки и очки. Кроме того, гальваник должен иметь доступ к аптечке, в которой будут вазелин, раствор гипосульфита натрия, защитные мази.

В целях безопасности на производстве запрещается принимать пищу, курить. И самое главное – после работы необходимо всегда мыть руки. А для снижения уровня вредного воздействия необходимо соблюдать следующие меры безопасности: хорошая вентиляция, всегда открытие подходы и проезды к помещениям.

Необходимо также отметить, что сегодня многие операции в гальванических цехах становятся автоматизированными. За них начинает отвечать уже другой специалист – это оператор-гальваник.

Виды покрытий в гальванике

В результате электрохимической реакции можно получать самые разнообразные покрытия. Их выбор зависит от назначения изделия и условий его эксплуатации:

  • для повышения устойчивости стали, чугуна, других сплавов и металлов к коррозии чаще всего используется цинкование и лужение, но также высокими антикоррозийными свойствами обладает гальваническое покрытие из хрома и свинца;
  • сделать изделие более устойчивым к истиранию помогает хромирование и железнение;
  • очень часто гальванические покрытия применяются для придания изделию привлекательного вида и особой декоративности. Красивый блестящий цвет можно получить в результате хромирования, меднения, серебрения, золочения, а также анодирования алюминия;
  • металлические покрытия, полученные электрохимическим способом, часто применяются в технических целях. Серебро и никель повышают электропроводимость, покрытия из них используют для контактов в электронной промышленности. Медь и кадмий прекрасно поддаются пайке, поэтому их наносят на отдельные части деталей, которые потом соединяются в единое целое. Медь и хром часто используют при проведении реставрации автомобильных деталей или частей трущихся механизмов.

Используя гальванические покрытия, можно полностью изменить свойства поверхностного слоя изделия. Например, изделия из пластика могут служить проводником тока, а чугун приобретает красивую блестящую поверхность.

Личностные качества специалиста гальваника

У представителей этой специальности ценятся следующие качества характера: ответственность, организованность, осторожность, аккуратность, педантичность, наблюдательность. Для выполнения поставленных задач рабочему необходимы хорошее зрение, чувство цвета, развития мелкая моторика

Для выполнения поставленных задач рабочему необходимы хорошее зрение, чувство цвета, развития мелкая моторика.

Гальваник работает на вредном производстве со множеством медицинских противопоказаний, поэтому от специалиста требуется выносливость и физическая сила.

Также к работе не будут допущены лица, имеющие проблемы с органами дыхания, сердечно-сосудистой системы, нервной системы. Препятствиями станут и заболевания кожи, печени и почек, аллергия.

Оборудование для гальванопластики в домашних условиях

Гальваническое осаждение меди в домашних условиях проводят в емкостях любой геометрической формы. Размер гальванической емкости зависит от размера будущих изделий или репродуцируемых композиций. Материал может быть различным, подойдут емкости из стекла, керамики или пластмассы.

Вторым ключевым элементом гальванической установки является источник постоянного тока. Для проведения работ используют ток низкого напряжения в пределах 3-6 В. Можно использовать аккумулятор, или выпрямитель. Для измерения силы тока потребуется амперметр, для фиксации напряжения — вольтметр.

Для размещения формы и анодов в гальванической емкости необходимо предусмотреть подвесы. Форма подвешивается на проволоке из меди или латуни и помещается в емкость на расстоянии 15-20 мм от анода. Электроды, соединенные с положительной клеммой источника тока (анодом) подвешиваются также на меди или латуни, при этом проволочные крючки не погружают в электролит, в противном случае возможна деформация подвесов из-за разъедания крючка. Форма подключается к отрицательной клемме источника тока. В качестве анодов используют медные пластины толщиной от 3 мм. достаточных размеров. Площадь поверхности анодов должна превышать площадь поверхности формы.

Для контроля температуры электролита можно использовать обычный ртутный термометр.  

Тонкости проведения процедуры

Частота, интенсивность и продолжительность курса гальванизации напрямую зависят от характера заболевания или патологии. Так один сеанс может длиться от 10 до 30 минут, а один курс от 10 до 20 сеансов.

От показаний к проведению гальванотерапии зависит и методика, по которой на пациента будут воздействовать постоянным током. Это может быть общее воздействие, местное или рефлекторно-сегментарное.

Имеет значение и расположение самих электродов на поверхности тела человека, которое может быть продольным, когда и электрод и участок воздействия находятся в одной плоскости или поперечным, при котором необходимый участок попадает в межэлектродное пространство параллельно расположенных пластин.

В большинстве случаев для проведения сеансов гальванотерапии используются электроды одинакового размера. Но в случае, когда показания требуют более интенсивного воздействия, специалисты используют пластины разного размера, при этом электрод меньшей площади способен оказывать на ткани человека более интенсивное воздействие, за счет более высокой плотности тока.

Гальванический ток способствуют изменению концентрации ионов в организме пациента, что в свою очередь приводит к запуску различных физических и химических процессов протекающих в организме, а это благотворно влияет как на организм в целом, так и на отдельные его органы и системы.

С помощью гальванизации можно:

  • Снизить или повысить функции тканей.
  • Снять боль.
  • Усилить кровообращение.
  • Стимулировать функции нервной системы и т.д.

При этом человек не испытывает каких-либо болезненных ощущений во время процедуры, а только лишь легкое жжение и покалывание участка, находящегося под электродом.

Оборудование и материалы

Нанесение гальванических покрытий на различные металлы требует использования соответствующего оборудования и расходных материалов. Для хромирования, цинкования, а также для покрытия обрабатываемых деталей другими металлами используется однотипное гальваническое оборудование. Различия при выполнении таких процессов будут заключаться только в составе используемого электролита, его температуре и других режимах выполнения обработки.

Обработка металла методом гальваники выполняется с использованием такого оборудования, как:

  • гальванические ванны, в которые заливается электролитический раствор, помещаются аноды и обрабатываемое изделие;
  • источник постоянного тока, оснащенный регулятором выходного напряжения;
  • нагревательное устройство, при помощи которого электролитический раствор доводят до требуемой рабочей температуры.

Гальваническая ванна с механизмом покачивания

Для выполнения гальваники также необходимы анодные пластины, которые могут быть изготовлены из различных металлов. Назначение таких пластин состоит не только в подаче электрического тока в электролит, а также в равномерном распределении тока по поверхности обрабатываемого изделия, но и в том, чтобы восполнять убыль наносимого на деталь металла, активно расходуемого из состава электролита.

Различные виды гальванических покрытий наносятся с использованием электролитических растворов с разным химическим составом. Для приготовления таких растворов применяются опасные химические вещества, поэтому храниться они должны в герметичных стеклянных емкостях с притертыми крышками. Все химические реагенты, из которых готовится электролитический раствор для гальваники, должны отмеряться в точных количествах, поэтому для выполнения такой процедуры необходимо использовать электронные весы.

Ручная линия гальванопластики драгоценных металлов

Любая линия для выполнения гальваники металлов или простейшее гальваническое оборудование должны устанавливаться в помещениях, оснащенных эффективной вентиляционной системой. Необходимо также очень ответственно отнестись к личной безопасности специалиста, обслуживающего оборудование для гальваники. Все работы, связанные с гальваникой, надо выполнять в респираторе и защитных очках, в плотных резиновых перчатках, клеенчатом фартуке и обуви, способной защитить кожу ног от ожогов. Если этот процесс выполняется в домашних условиях, при этом вы еще в полной мере не знаете, что такое гальванизация, то следует заранее внимательно изучить специальную литературу или посмотреть обучающее видео на эту тему.

ПРОИЗВОДСТВЕННИКАМ

Каталог производителей и продукции для гальваники Приём заказов на нанесение гальванических покрытий Биржа труда Продаётся гальваническое оборудование Статьи для технологов
  • Курсы повышения квалификации специалистов в области гальванотехники и гальвано-химической обработки поверхности металлов
  • Дипломные работы бакалавров и инженеров-технологов кафедр «Технология электрохимических производств» Российских университетов
  • ОБЗОР мировой литературы по гальванотехнике и обработке поверхности за 2004-2008 годы

В нашем каталоге десятки предприятий, предлагающих гальваническое оборудование; технологии для гальваники и обработки поверхности; нанесение химических, конверсионных и гальванических покрытий; решение экологических проблем старых и разработку новых гальванических производств.

Чтобы получить список фирм, предлагающих технологии и материалы для конкретного процесса (например, цинкования, хромирования, никелирования и т.п.),
передите в «Каталог» и выберите соответственно цинкование, хромирование или другой процесс, который вас интересует; там же вы можете найти исполнителя, если нужно нанести гальваническое покрытие на ваши детали.

Про никелирование, хромирование, цинкование и фосфатирование недавно вышли новые книги, подробнее см. в правой колонке сайта.

В разделе «Вопросы-ответы» вы можете найти ответы на самые актуальные вопросы по технологиям гальваники, или задать свой вопрос специалистам. Наиболее острые проблемы гальваники и смежных с ней областей находят обсуждение в «Дискуссиях».

Если вы попали к нам случайно и ещё не знаете, что такое гальваника, гальванотехника, и для чего нужны гальванические покрытия, — заходите в раздел «Абитуриентам», где найдёте информацию о нашей специальности.

Оборудование для гальваники

Не надо «отбирать хлеб» у владельцев профессиональных салонов красоты. Соответствующие методики выполнять приходится особенно аккуратно, чтобы не нанести вред здоровью. Однако любой обычный человек в состоянии подготовить качественный набор оборудования для решения технических задач.

Главный компонент – надежный и достаточно мощный источник постоянного тока. Пригодятся регулировки в нужном диапазоне напряжения (1-12,5 вольт) и тока (до 50-60 А) с встроенным индикатором измерительного прибора. Значения необходимых электрических параметров подбирают после определения с рабочими настройками технологических операций.

Емкость с подходящими габаритами выбирают из химически нейтрального материала. Подойдет термостойкий пластик. Однако лучше применить стекло с учетом следующих преимуществ:

  • длительное сохранение потребительских свойств;
  • прочность, устойчивость к высоким температурам;
  • простота очистки.

Набор оборудования

Как видно на фото, электроды можно закрепить на стенках. Применение «крокодилов» ускоряет подключение. Для нагрева до нужной температуры пригодится электроплитка с плавной регулировкой мощности. Весы нужны для точной подготовки смеси.

Применение

Как правило, гальваника используется для декоративной отделки металлов в ювелирном деле и декоративно-металлургической отрасли. Самые популярные металлы для покрытия: палладий, золото, серебро, родий, рутений.

Существует и другие гальванические процессы, в которых используются неплавящиеся аноды, такие как свинец или углерод. В этих методах применяются ионы металла, после золочения их нужно постоянно обновлять, т.к. золото быстро разъедается солями. Чаще всего подобные технологии используются для ювелирного производства, оцинковки деталей механизмов, хромирования, обезжиривания и никелирования.

Фото – Колокольная гальваническая ванна

Источник токов

Существует два типа электрохимических элементов: гальванические и электролитические. Гальваническая клетка использует энергию, выделяемую во время спонтанной окислительно-восстановительной реакции для выработки электроэнергии.

Электролитическая ячейка потребляет энергию от внешнего источника, используя ее, чтобы вызвать непредвиденную окислительно-восстановительную реакцию.

Два типа ячеек

Гальванический элемент, история создания которого официально началась в 18 веке, дал старт развития науки электротехники. Во время проведения экспериментов с электричеством в 1749 году Бенджамин Франклин впервые ввел термин «батарея» для описания связанных конденсаторов. Однако его устройство не стала первой ячейкой. Находки археологов «батареи Багдада» в 1936 году имеют возраст более 2000 лет, хотя точное назначение их до сих пор спорно.

Луиджи Гальвани в честь которого названа гальваническая ячейка, впервые описал «электричество животных» в 1780 году, когда пропускал ток через лягушку. В то время он не знал об этом, но его устройство работало по принципу батареи. Его современник Алессандро Вольта в честь которого названа «вольтовая ячейка» был убежден, что «животное электричество» исходило не от лягушки, а от чего-то другого, он много работал над этим и в 1800 году изобрел первую настоящую батарею — «вольтовую кучу».

Александро Вольт

В 1836 году Джон Фредерик Даниэль, исследуя способы преодоления проблем вольтовой кучи создал свою ячейку. За этим открытием последовало создание ячейки Уильяма Роберта Гроува в 1844 году. Первая аккумуляторная батарея была изготовлена из свинцово-кислотного элемента в 1859 году компанией Gaston Plante, далее появились гравитационная ячейка Калло в 1860 и ячейка Лекланш Жоржа Лекланша в 1866 году.

До этого момента все батареи были мокрого типа. В 1887 году Карл Гасснер создал первую сухую батарею, изготовленную из углеродно-цинковой батареи. Никель-кадмиевая батарея была представлена в 1899 году Вальдмаром Юнгнером вместе с никель-железной батареей. Однако Юнгнер не смог запатентовать ее и в 1903 году изобретатель Томас Эдисон запатентовал свой слегка измененный дизайн.

Русский ученый-физик Василий Петров в 1802 году соорудил крупнейшую гальваническую батарею в мире, дающую напряжение 1500В. Для сооружения потребовалось около 4200 цилиндров из меди и цинка с диаметром 35.0 мм м толщиной 2.5 мм. Батарея была размещена в ящике из красного дерева, обработанного несколькими слоями различных смол. Опыты Петрова положили начало современной электрометаллургии в дуговых печах.

Обратите внимание! Крупный прорыв в гальваническом направлении источников тока произошел в 1955 году, когда Льюис Урри, сотрудник компании «Energizer», представил общую щелочную батарею. 1970-е годы привели к никель-водородной батарее, а 1980-е годы к никель-металлогидридной батарее

Литиевые батареи были впервые созданы еще в 1912 году, однако наиболее успешный тип, литий-ионный полимерный аккумулятор, используемый сегодня в большинстве портативных электронных устройств, был выпущен только в 1996 году.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации