Гальванизация металла

Материалы и оборудование

Для приготовления раствора для гальванопластики в домашних условиях понадобится следующее:

Блок питания – источник постоянного тока.
Электролиты от аккумулятора машины или серная кислота, в зависимости от того, что проще купить.
Медный купорос – непосредственно из этого вещества медь будет осаждаться на предметах.
Дистиллированная вода для правильной концентрации раствора.
Медицинский спирт – улучшает качество раствора.
Графитовый спрей – им покрывают изделия, не обладающие электропроводностью.
Пластилин – понадобится и присоединении пластины к проводу и для изоляции частей изделия, которые не должны покрываться слоем металла.
Медная пластина – для непосредственного электролиза.

Классический рецепт предполагает использование серной кислоты, но она продается только для химических лабораторий, и не каждый имеет возможность ее достать. Для приготовления раствора электролита для гальванопластики в домашних условиях потребуется:

250 грамм купороса;
60 грамм серой кислоты;
1 литр воды.

Медный купорос разводят в 500 мл воды. Когда компоненты смешаются, серную кислоту медленно наливают в воду. Если сделать наоборот, едкая кислота разбрызгается. После смешивания постепенно доливают воду, чтобы получить нужный объем. В домашних условиях приготовление раствора электролита станет безошибочным после нескольких попыток.

Можно использовать готовый электролит из аккумулятора. В этом случае на такое же количество медного купороса требуется взять 15 мл спирта и 145 мл раствора электролита.

Процесс гальванического покрытия металла

Для безошибочного проведения работ по гальванике необходимо учитывать советы экспертов. Также следует действовать согласно поэтапному руководству.

Подготовительные работы

Гальваническая металлизация производится после нескольких подготовительных мероприятий. Для начала следует очистить поверхность от ржавчины, налета, пыли и грязи, а затем отшлифовать ее с помощью наждачной бумаги. После этого необходимо обезжирить материал для удаления жировых пятен и подтеков масла.

Завершив подготовку, можно переходить к основной части работ.

Проведение гальванизации

Схема данного процесса выглядит следующим образом:

В ванну опускается электролитический раствор.
На анод подается напряжение через плюсовые полюсы.
Смесь электролита разогревается до требуемого уровня.
На детали закрепляется отрицательный контакт. Затем ее медленно опускают в резервуар.

Проведение гальванизации происходит по схеме.

Дополнительные процедуры

Чтобы сделать деталь красивой и улучшить потребительские качества, нужно воспользоваться смесителем, который будет взаимодействовать с наружной поверхностью. Это сделает образец более продаваемым.

Оценка итогового результата

Завершив обработку, следует проверить конечный результат. Если действия выполнялись специалистами, беспокоиться по поводу качества не нужно. С помощью точного оборудования можно проверить толщину нанесенного слоя, равномерность покрытия и ряд других критериев.

Особенности гальванической обработки

Металлические изделия гальванизируются в несколько этапов. Чтобы не допустить ошибок, нужно в точности придерживаться алгоритма действий.

Приготовление электролитического раствора

Компоненты выбирают опытным путем с учетом таких особенностей:

Типа покрытия, которое формируется.
Толщины наружного слоя.
Материала изготовления заготовки.

Погружение 2 анодов в готовый раствор

К анодам подсоединяются контакты с плюсовым значением. Подача напряжения осуществляется источником постоянного тока.

К анодам подсоединяются контакты.

Погружение заготовки в электролит

Перед погружением образца в электролитическую смесь нужно тщательно обработать его с помощью щеточки и наждачной бумаги. Затем анодную пластину опускают в ванну, а с помощью анодов замыкают клемму с плюсовым значением.

Между анодами закрепляется заготовка, а затем к ней подводится отрицательный полюс от источника электроснабжения.

Промежуток времени, который требуется для реализации задач, зависит от толщины слоя.

Процесс гальванического покрытия металла

Гальваническая обработка металла состоит из 3 этапов:

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.
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.
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.

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	+	–	+	–	–	+	+	+	+	+	+

Методы гальваники

Формирование защитной пленки посредством распределения другого металла выполняется с помощью 2 технологий:

Катодное напыление. При незначительном повреждении слоя происходит образование ржавчины на основном изделии. Это связано с реакцией самого поверхностного покрытия.
Анодное нанесение. Метод характеризуется большей эффективностью в сравнении с предыдущим вариантом. Если появляется угроза развития коррозийных процессов, то они происходят только в поверхностном слое. Основная часть изделия долго не теряет начальных внешних свойств. Кроме того, материал остается защищенным от негативных воздействий окружающей среды.

Особенности и технология гальванизации

Гальваническое покрытие ювелирных украшений используется давно. Оно позволяет улучшить физико-технические свойства драгоценностей. А сам процесс отличается экономичностью.

Гальванизация происходит при помощи погружения украшения в раствор солей и кислот, выступающих в роли электролитов. При пропускании постоянного электротока через такой состав происходит перемещение покрытия на драгоценный металл. Сама химическая реакция известна всем со школьной скамьи, где во время уроков химии проводили подобные эксперименты с недрагоценными сплавами.

Процесс нанесения гальванического покрытия на изделия практически полностью автоматизирован. Украшения опускаются в большие ванны, изготовленные из листовой стали толщиной от 3 до 5 мм. Вместительность таких емкостей — от 1 до 300 л. Дополнительно они оснащены системой подогрева и вентиляции, что необходимо для обеззараживания процесса. А также в конструкции предусмотрены специальные карманы, в которые уходит пена и масла.

Для родирования используют отдельные типы ванн, изготовленные из стекла для обеспечения чистоты электролиза.

Разновидности ванн для гальванизации

Для получения ровного гальванического покрытия в ювелирном деле используют различные ванны. К основным видам относят:

Стационарные ванны прямоугольной формы, которые установлены на больших ювелирных производствах.
Барабанные или колокольне вращающиеся модели. В них процесс золочения проходит на 20-30% медленнее, чем в первом подтипе, но качество несколько выше.

А также ванны различаются по вместительности:

от 15 до 30 л — используют для золочения;
от 100 до 500 л — для покрытия поверхности серебром;
от 1 до 2 литров — для родирования.

Нагрев конструкции осуществляется при помощи пара или электротока. Перемешивание электролита осуществляется под воздействием давления сжатого воздуха или вращения катодной штанги.

Как ювелиры подготавливают изделия для гальваники

Если объяснить простыми словами, что такое гальваника в ювелирном деле, — это улучшение качества драгоценных сплавов за счет покрытия дополнительным слоем металла. При этом каждый ювелир знает, что чем лучше будет подготовлена поверхность, тем выше качество покрытия получится в итоге.

В качестве основных шагов подготовки материала к нанесению гальванического покрытия выделяют:

Механическая обработка поверхности включает тщательную полировку. Нередко применяют кварцевание, которое исправляет внешние дефекты и создает эффект зеркального блеска.
Химическая обработка подразумевает устранение жирных загрязнений и оксидов с поверхности. Обезжиривание необходимо для ровности нанесения слоя гальваники. При этом химическое воздействие происходит в 2 этапа: обработка органическим раствором, затем щелочное воздействие.
Промывка в горячей и холодной проточной воде.
Декапирование поверхности — создание небольшой шероховатости поверхности, что нужно для высокой сцепки гальванического слоя с основной. Декапирование перед золочением проводится в 5-7%-ном растворе соляной кислоты, под серебро — в 5-10%-ном растворе серной кислоты.

Интересный факт. Химическому обезжириванию подвергается только отдельная группа ювелирных изделий. Если применяется электрохимический метод покрытия другим металлом, то в процессе пропускания тока происходит естественное обезжиривание.

Каждый профессиональный ювелир изучает особенности гальваники в ювелирном деле еще на стадии обучения мастерству. Нередко этим процессом занимаются отдельные специалисты, которые добиваются идеальной ровности покрытия.

Виды гальванических покрытий

В зависимости от назначения гальванические покрытия подразделяются на следующие виды:

Защитные: служат для изоляции металлических изделий от механических повреждений и воздействия агрессивных сред
Защитно-декоративные: предназначены для защиты деталей от агрессивных и разрушающих внешних факторов, а также для придания им эстетичного внешнего вида
Специальные: служат для улучшения определенных характеристик поверхностей, например, повышения износостойкости и твердости, электроизоляционных, магнитных свойств

В некоторых случаях гальванизация применяется для восстановлении изначального вида изделий после их длительной эксплуатации.

Гальваническое покрытие позволяет создавать точные копии деталей, которые обладают даже очень высокой сложностью рельефа. Данный процесс называется гальванопластикой.

Меднение

В качестве покрытия используется медный купорос. Такая обработка способствует повышению прочности металлических изделий и повышению их токопроводящих свойств. Металлы с медным покрытием используются для производства электропроводников.

Хромирование

Данная процедура повышает прочностные характеристики металлов, а также их сопротивляемость различным агрессивным воздействиям. Помимо этого, она улучшает внешней вид деталей и восстанавливает поврежденные элементы.

В зависимости от технологии выполнения хромированное покрытие может обладать различными свойствами и параметрами. Например, серое матовое увеличивает твердость металла, блестящее повышает его износостойкость, молочное пластичное придает эстетичный внешний вид и усиливает стойкость к коррозии.

Цинкование

Самая популярная операция гальванизации. Тонкий слой цинка придает металлам блеск и предотвращает образование коррозии. Цинкование особенно популярно в строительной и автомобильной индустрии. Цинк используется для обработки трубопрокатных изделий, емкостей, опорных и кровельных конструкций, кузовных деталей автомобилей.

Железнение

Используется для усиления прочностных характеристик легкоизнашиваемых деталей, например, из меди. Такое покрытие практически не подвержено воздействию коррозии.

Никелирование

Данный метод обработки является оптимальным для придания металлам устойчивости к воздействиям окружающей среды. Слой никеля надежно защищает изделия от коррозии, возникающей вследствие загрязнения щелочами, кислотами, солями. Никелированные детали отличаются очень высокой стойкостью к истиранию и механическим повреждениям.

Латунирование

Используется для защиты металлов от воздействия коррозии. Кроме того, слой латуни обеспечивает лучшую адгезию металлических деталей с резиной.

Серебрение и золочение

Эти операции применяются в ювелирном деле, радиоэлектронной и электротехнической отраслях. Серебро и золото придают поверхностям презентабельный внешний вид, высокие отражающие свойства, предотвращают коррозию, улучшают токопроводящие свойства, повышают твердость и защищают от агрессивных внешних факторов.

Родирование

Слой родия увеличивает сопротивляемость деталей воздействию химически агрессивных сред, а также придает им дополнительную механическую стойкость. Родирование предотвращает окисление, потускнение изделий из серебра.

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:

Придание поверхностному слою защитных функций. Как вариант – никелирование.
В целях улучшения декоративности предметов. Например, хромирование.
Для получения копий деталей, отличающихся сложностью рельефа поверхности.
Нашло широкое применение гальваническое цинкование продукции. Проводится оно с трубопрокатными, кровельными и строительными конструкциями. Это придает им устойчивость в условиях повышенной влажности.
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.

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.