Гальваніка та гальванічне покриття: що це таке, обладнання
Гальваніка як технологія обробки металевих виробів є електрохімічний процес, учасниками якого є оброблювана деталь, електроліт, два електроди і електричний струм. Електроліт — це струмопровідні рідка речовина, з якого в результаті проходження через нього електричного струму виділяються молекули металу, які осідають на поверхні виробу і утворюють на ній тонку плівку. В області гальванічних покриттів ніж вони і примітні, формуються не простим нанесенням шару металу на оброблювану поверхню, а в результаті проникнення його молекул в поверхневий шар деталі.
Гальваніка є надійним способом отримання захисного або декоративного покриття на металевих виробах
В чому полягає суть гальванічного процесу
Щоб розібратися в тому, що таке гальваніка, важливо зрозуміти сутність такого електрохімічного процесу. Гальванічна обробка вироби, в процесі якої на його поверхні формується тонкий металевий шар, може бути розбита на кілька основних етапів:
- приготування електролітичного розчину, склад якого підбирається в кожному конкретному випадку;
- занурення в електролітичний розчин двох анодів, що підключаються до плюсового контакту джерела постійного струму;
- занурення в розчин для гальванізації виробу, розташування його між анодами і підключення до мінусової контакту джерела електричного струму (таким чином, оброблюваний виріб буде виступати в ролі катода);
- замикання сформованої електричного кола.
Схема гальванічної ванни
Гальванічні процеси, початківці протікати в такій електричного кола, полягають в тому, що позитивно заряджені частинки наноситься металу, що містяться в розчині електроліту, під впливом електричного струму починають прагнути до негативно зарядженого катода-виробу, осідаючи на його поверхні і формуючи на ній тонку металеву плівку .
Цілі виконання
Наносити гальванічні покриття на поверхню металу можна з різними цілями. Наприклад, щоб виконати гальванічне хромування, оброблювану поверхню треба покрити шаром нікелю. В основному ж гальванічні покриття наносяться для того, щоб поліпшити захисні властивості і декоративні характеристики виробів. Використовується гальваніка і для створення точних копій деталей, що відрізняються навіть дуже високою складністю рельєфу. У таких випадках цей процес називають гальванопластики.
Широко поширений метод цинкування чорних металів за допомогою гальваніки. Він дозволяє сформувати на їх поверхні шар цинку, що відрізняється виключно високою стійкістю до корозії. Металеві вироби, оброблені за даною технологією, можуть дуже тривалий час експлуатуватися в умовах підвищеної вологості, перебувати в постійному контакті з прісною і солоною водою, не втрачаючи при цьому своїх початкових характеристик. За допомогою цинкування, зокрема, обробляють трубопрокатний продукцію, різні ємності, елементи покрівельних, будівельних і опорних конструкцій. За рахунок цинкування метал отримує не тільки бар’єрну, але і електрохімічний захист.
Оцинкування кузова автомобіля в гальванічної ванній
Якщо за допомогою цинкування підвищують тільки корозійну стійкість металу, то гальванічне покриття хромом дозволяє не тільки вирішити цю важливу задачу, а й зробити поверхню оброблюваної деталі більш твердою і зносостійкою, а також підвищити її декоративну привабливість. Цим же цілям служать гальванічні покриття з нікелю.
Ювелірна справа — ще одна сфера, де гальваніки відведена особлива роль. Гальванірованіе в даному випадку застосовується для того, щоб поліпшити декоративні характеристики оброблюваних виробів. Гальванічний процес використовується для нанесення на ювелірний виріб шару золота або срібла, реставрації поверхні, яка втратила свою привабливість з плином часу. Примітно, що золоченню за допомогою гальваніки піддають навіть вироби з золота, що дозволяє майже в два рази збільшити твердість їх поверхневого шару. Крім того, така плівка, нанесена на золотий виріб, як ніби підсвічує його, робить яскравіше і красивіше.
Устаткування і матеріали
Нанесення гальванічних покриття на різні метали вимагає використання відповідного обладнання та витратних матеріалів. Для хромування, цинкування, а також для покриття оброблюваних деталей іншими металами використовується однотипне Гальванічне устаткування. Відмінності при виконанні таких процесів будуть полягати тільки в складі використовуваного електроліту, його температурі і інших режимах виконання обробки.
Обробка металу методом гальваніки виконується з використанням такого обладнання, як:
- гальванічні ванни, в які заливається електролітичний розчин, поміщаються аноди і оброблюваний виріб;
- джерело постійного струму, оснащений регулятором вихідної напруги;
- нагрівальний пристрій, за допомогою якого електролітичний розчин доводять до необхідної робочої температури.
Гальванічна ванна з механізмом похитування
Для виконання гальваніки також необхідні анодні пластини, які можуть бути виготовлені з різних металів. Призначення таких пластин полягає не тільки в подачі електричного струму в електроліт, а також в рівномірному розподілі струму по поверхні виробу, а й в тому, щоб заповнювати спад наноситься на деталь металу, активно витрачається зі складу електроліту.
Різні види гальванічних покриттів наносяться з використанням електролітичних розчинів з різним хімічним складом. Для приготування таких розчинів застосовуються небезпечні хімічні речовини, тому зберігатися вони повинні в герметичних скляних ємкостях з притертими кришками. Всі хімічні реагенти, з яких готується електролітичний розчин для гальваніки, повинні відміряють в точних кількостях, тому для виконання такої процедури необхідно використовувати електронні ваги.
Ручна лінія гальванопластики дорогоцінних металів
Будь-яка лінія для виконання гальваніки металів або найпростіше електричне обладнання повинні встановлюватися в приміщеннях, оснащених ефективною вентиляційною системою. Необхідно також дуже відповідально поставитися до особистої безпеки фахівця, обслуговуючого обладнання для гальваніки. Всі роботи, пов’язані з гальваніки, треба виконувати в респіраторі і захисних окулярах, в щільних гумових рукавичках, клейончатому фартусі і взуття, здатної захистити шкіру ніг від опіків. Якщо цей процес виконується в домашніх умовах, при цьому ви ще в повній мірі не знаєте, що таке гальванізація, то слід заздалегідь уважно вивчити спеціальну літературу або подивитися навчальне відео на цю тему.
Коротка історія розвитку та переваги гальваніки
Датою розробки методу гальванічного осадження (вірніше, одного з його різновидів — гальванопластики) вважається один тисячі вісімсот тридцять вісім-й рік, коли його винайшов відомий вчений Борис Якобі. Після розробки даної технології вчений почав активно впроваджувати її в різні виробничі процеси, завдяки чому її і стали використовувати монетні двори і підприємства, що займаються виробництвом друкарського обладнання, а також фахівці художніх ремесел.
В середні віки гальванічна ванна використовувалася для зйомки копій медалей, які опускалися в розчин в якості катода (m)
Свою назву гальваника отримала не в честь винахідника даної технології — Бориса Якобі, а в честь італійського вченого Луїджі Гальвані, який почав застосовувати метод електрохімічної обробки виробів практично одночасно з Якобі.
До найбільш значущих переваг покриття виробів шаром металу за допомогою гальваніки можна віднести наступні.
- Гальванічні покриття можуть без проблем наноситися на деталі, що відрізняються навіть дуже складною конфігурацією.
- Сформоване за допомогою даної технології покриття відрізняється високою щільністю і рівномірністю товщини.
- Покриття, нанесене методом гальваніки, характеризується відмінну адгезію з обробленою поверхнею.
- Захисні і декоративні характеристики виконаних за допомогою гальваніки покриттів, якщо вони сформовані в суворій відповідності з технологічними вимогами, знаходяться на найвищому рівні.
- Товщину наносимого за допомогою гальваніки шару металу можна легко регулювати.
Важливим є те, що технологія гальваніки вже добре відпрацьована і не відрізняється високою складністю, а її практична реалізація не вимагає значних фінансових вкладень.
Технологія гальванопластики настільки доступна, що дозволяє самостійно створювати установки, цілком конкурують з заводськими моделями
З терміном «гальваника» можна зіткнутися не тільки в різних галузях промисловості і ювелірній справі, а й у косметології. Процес, який мається на увазі під такою назвою косметологічної процедури, складно назвати гальваніки в повному розумінні слова, проте термін прижився, і гальванічна чистка шкіри обличчя користується великою популярністю в наш час. При виконанні такої чистки на шкіру впливають струмами малої потужності, завдяки чому жири, які накопичилися в її глибинних шарах, розріджується і легко виходять через пори.
На закінчення невелике відео про те, як в домашніх умовах покрити металеві деталі міддю за допомогою гальваніки.
