Гальваническое покрытие металла что это
Для предотвращения разрушения металлических конструкций от коррозии необходимо создать хорошую защиту. Одним популярных методов защиты стали от ржавления считается гальваническое покрытие металла.
Использование специального защитного слоя на поверхности металла создает не только устойчивость к коррозии, но и улучшает прочность и электропроводность обрабатываемой заготовки. В статье вы узнаете о сущности и преимуществах гальванопокрытия, его влиянии на свойства стали, разных видах покрытий и требованиях к ним.
Изображение взято из открытого источника яндекс. картинки
Гальваническая покрытие металла его суть
Суть гальванической обработки заключается в создании защитного слоя на поверхности металла для антикоррозионной защиты. Этот процесс производится с помощью электрохимического метода, при котором ионы других металлов оседают на поверхность основного металла под действием электрического тока и в специальной кислотной среде. Состав защитного слоя зависит от используемых материалов для изготовления электродов.
При помощи гальванообработки можно тонким слоем равномерно наносить защитный слой на поверхность металлов, создавая защиту поверхностного слоя и не дает развиваться процессам коррозии.
Особенности технологии
Гальваническое покрытие заключается в покрытии поверхности металла тонкого защитного слоя электролитическим способом, длчя улучшения внешнего вида и свойств изделий. Ключевые моменты гальванического покрытия:
1. Подготовка электролита: выбор состава электролита зависит от типа покрытия, его толщины и материала детали.
2. Подключение анодов: для ведения реакции нужны два анода, подключённых к положительному контакту постоянного источника тока.
3. Опускание заготовки в жидкость: перед опусканием деталь обрабатывается наждачной бумагой и размещается между анодами. Затем к заготовке подключают минусовой контакт источника напряжения.
4. Заливка заготовки гальванизирующей смесью: нужно чтобы жидкость полностью покрывала деталь.
Цель гальванизации может быть различной в зависимости от требований предъявляемых к детали в процессе эксплуатации.. Вот некоторые примеры:
· Хромирование: защита от ржавчины и повышение декоративных свойств.
· Цинкование: защита от коррозии для чёрных металлических сплавов.
· Катодное напыление: отделение молекул гальванизированного металла с помощью разреженного газа.
· Анодное нанесение: получение оксидной плёнки на основном изделии с помощью анодной поляризации.
Преимущества гальванизации:
Детали подвргающиеся обработке могут быть любой сложности и формы.
- Получениеровной и одинаковой толщины защитной плёнки.
· Хорошая адгезия покрытия с обработанной поверхностью.
· Повышение защиты стали от коррозии.
· Повышение декоративных свойств изделия.
· Возможность регулирования величины покрытия.
Гальванопокрытие можно назвать эффективной обработкой поверхностей металлов от коррозии.
В чем цель гальванизации
Цель хромирования заключается в создании на поверхности металлических изделий тонкого
слоя хрома для достижения разных результатов:
1. Декоративные цели: придание более эстетичного внешнего вида и создание эффектных плоскостей с зеркальным блеском.
2. Антикоррозийная защита:получение на поверхности металла оксидной плёнки, препятствующей проникновению кислорода и влаги, предотвращая коррозию.
3. Повышение твёрдости поверхности: увеличение прочности и износостойкости изделий, что весьма значительно для деталей, действующих в условиях трения и износа.
Цель цинкования — защита металла от агрессивного действия окружающей среды, прежде всего влаги. В результате цинкования на поверхности металла появляется защитный слой цинка,
который препятствует коррозии и сохраняет металл в нормальном состоянии длительное время.
Гальванопластика — это процесс создания металлических копий предметов путём электролиза. Он основан на принципе оседания металла на матрице под действием электротока. Гальванопластика используется для производства металлических копий сложных форм, когда обычные методы (литьё или механическая обработка) затруднены или невозможны.
Этот способ успешно применяется в ювелирном деле, искусстве, технике и промышленности для производства грампластинок, печатных валов, микроэлектронных компонентов и других изделий.
Способы получения гальванического покрытия
Для создания гальванического покрытия нужно нанести тонкий слой одного сплава на
поверхность другого. Для формирования защитного слоя применяют два способа.
Катодное напыление
Изображение взято из открытого источника яндекс. картинки
Это физический метод нанесения тонких плёнок в вакууме при помощи конденсации материала из плазменных потоков на подложку. Этот метод применяется для нанесения металлических, керамических
и композитных плёнок на разнообразные изделия.
Катодное напыление основано на применении вакуумной дуги, которая создаёт плазменные потоки на катоде-мишени. Большая температура и ионизация материала ведет к образованию высокоскоростных потоков плазмы, которые конденсируются на подложке,образуют плёнку.
Этот метод был впервые разработан в СССР и продолжает развиваться в научных и промышленных кругах. Катодное напыление применяется в различных отраслях, таких как машиностроение, электроника,
оптика и медицина.
Анодное нанесение покрытия
Изображение взято из открытого источника яндекс. картинки
Это процесс получения оксидной плёнки на поверхности металлов и сплавов способом их анодной
поляризации в проводящей среде. Этот процесс применяется для защиты металлов от коррозии,
декоративной отделки изделий и получения диэлектриков в электролитических конденсаторах.
Есть несколько видов анодирования, включая электрохимическое анодирование. При электрохимическом анодировании алюминиевые, магниевые и титановые сплавы окунают в кислый электролит
(водный раствор H2SO4) и соединяют с положительным полюсом источника тока.
Создаваемые в результате анодирования анодные оксидные плёнки (АОП) могут иметь разное
назначение и толщину. Тонкие барьерные плёнки толщиной 0,1–1 мкм используются для изготовления электроизоляционных материалов, средние плёнки
толщиной 1-50 мкм — для защиты сплавов от коррозии и декоративной отделки, а толстые
плёнки толщиной 50–300 мкм — для защиты поверхности от износа и истирания.
Анодная плёнка состоит из тонкого слоя, прилегающего к металлу, и пористого наружного слоя. Для получения толстых плёнок
анодирование проводится при охлаждении электролита до 0–5 C.
Гальваническое покрытие металла плюсы
Гальванопокрытие — это процесс нанесения защитного слоя на металлическую поверхность
при помощи электрохимических реакций. Плюсы гальванопокрытия включают:
1. Защита от коррозии: Гальванопокрытие не допускает разрушение металлических изделий от воздействия влаги, агрессивных сред и
химических веществ.
2. Повышение электропроводности: Покрытие улучшает электрические свойства металлических
деталей, что важно для электронных компонентов и оборудования.
3. Декоративные свойства: Гальванопокрытие придаёт изделиям привлекательный внешний вид, повышает их эстетические характеристики.
4. Стойкость к износу: Защитный слой увеличивает время службы изделий, снижает вероятность механических повреждений.
5. Экономичность: Гальванопокрытие считается относительно недорогим способом защиты металлов от коррозии
и повышения их свойств.
6. Универсальность: Гальванопокрытие подходит для разных типов металлов и сплавов, обеспечивая надёжную
защиту и повышаяих характеристики.
Гальваническое покрытие металла какое бывает
В соответствии от выбранных сплавов, в производстве применяются различные типы покрытий,
что ведет к различным результатам.
Хромирование — распространенный метод защиты поверхностей из стали. Хромированная деталь имеет устойчивость к коррозии, более раннему износу, влиянию технических жидкостей и реагентов.
К тому же, хромированный объект имеет привлекательный внешний вид. При хромирования скрываются незначительные повреждения
и можно восстановить первоначальный эстетический вид.
Изображение взято из открытого источника яндекс. картинки
В качестве от коррозии и получения эстетического вида применяются смеси, содержащие кислоты и щелочи, которые наносятся на поверхность медью в один или несколько слоев.
Цинкование это процесс, который применяется для предотвращения коррозии металлических сплавов. Слой цинка способен выдержать действие воды, различных технических жидкостей и кислотно-щелочной среды. Гальваническую оцинковку применяют для защиты трубопроката, деталей спецтехники, автомобилей, промышленного оборудования, строительных конструкций
и резервуаров, предназначенных для хранения разнообразных жидкостей, в том числе топливо
и нефтепродукты. Продолжительность эксплуатации оцинкованного изделия без коррозии
зависит от прочности оцинковки.
Изображение взято из открытого источника яндекс. картинки
Железнение
Железнение применяется для увеличения прочности изделия. Детали, которые подвержены скорому износу и механическим повреждениям в процессе использования, покрываются дополнительным слоем железа.
Никелерование
Медные, алюминиевые и стальные изделия обрабатывают никелевым сплавом для защиты
от
преждевременного износа, механических повреждений и воздействия кислотно-щелочной среды. Эта операция называется никелированием.
Изображение взято из открытого источника яндекс. картинки
Латунирование
С целью получения защитного слоя из латуни используют растворы калия и натрия, и цинка.
Эти операции дают возможность равномерно распределить пленку по всей поверхности. Латунирование применяется для сохранения эстетики и повышения декоративных свойств металла. Еще этот процесс применяется для металлических конструкций, на которые наклеиваются резиновые или
прорезиненные накладки.
Родий
Нанесение родия или покрытие его на поверхность улучшает стойкость к износу образца.
Тонкий слой родия позволяет дополнительную защиту заготовки от действия кислот и щелочей,
химических веществ и механических повреждений. Родий обширно применяется в ювелирном
производстве.
Серебрение
В ювелирном производстве используется процесс серебрения, включающий в себя обработку заготовки ионами серебра. Что придает изделию эстетически привлекательный вид за счет
тонкого слоя цветного металла. Также обработка серебром применяется для получения деталей, используемых в электронике.
Лужение
Операция нанесения олова на поверхность изделия называется лужением. Лужение используется для покрытия металлических деталей. В изготовлении чипов, микросхем, радиоэлектроники, спецтехники и авиационной технике массово применяется лужение. Толщина гальванического покрытия металла варьируется от 2,5 до 40 мкм в зависимости от материала и назначения изделия.
Родий
Покрытие родием на поверхность улучшает стойкость к износу образца. Тонкий слой родия обеспечивает дополнительную защиту заготовки от воздействия кислот и щелочей, химических веществ и механических повреждений. Родий массово применяется в ювелирной отрасли.
Серебрение
В ювелирном производстве используется процесс серебрения, который состоит из обработки заготовки ионами серебра. Это придает изделию эстетически привлекательный вид за счет тонкого слоя цветного металла. Также обработка серебром применяется для получения деталей, используемых в электронике.
Золочение
Для нанесения золота на поверхность изделия, его помещают в раствор с ионами золота. Этот способ применяют для покрытия золотом
украшений,деталей электроприборов, электроники и т.д. Добавление слоя золота делает поверхность более блестящей, прочной и устойчивой к
окислению.
Этапы гальванизации
Процесс разбивается на несколько фаз. Производство гальваники происходит в условиях производства. Для этого нужны специальные инструменты и жидкости.
Подготовка металлических поверхностей к гальванизации включает два основных этапа: механическую обработку и
химическое обезжиривание.
Механическая обработка заключается в очищении от грязи, ржавчины и других поверхностных дефектов с помощью различных способов, таких как пескоструйная, дробеструйная, галтовочная или крацевая обработка. Это позволяет создать ровную и чистую поверхность для последующего нанесения гальванического покрытия.
Химическое обезжиривание нужно для удаления жировых и масляных загрязнений, которые могут плохо воздействовать на качество гальванического
покрытия. Оно проводится с применением щелочных, кислотных или органических растворов, которые растворяют жиры и масла, оставляя чистую металлическую поверхность.
После механической обработки и химического обезжиривания металлические поверхности
должны быть старательно промыты и высушены. Затем проводится активация поверхности, которая
заключается в создании микроскопических неровностей на поверхности металла. Это
улучшает адгезию гальванического покрытия и способствует его равномерное распределение по всей поверхности.
Таким образом, правильная подготовка металлических поверхностей к гальванизации представляется важным этапом, обеспечивающим качественное и надежное покрытие.
Алгоритм гальванизации металлических поверхностей состоит из следующих этапов:
1. Проверка заготовки на наличие дефектов (трещин, сколов и т. д.).
2. Обезжиривание и, при необходимости, травление и активация поверхности.
3. Подбор состава электролита и его заливка в ванну.
4. Погружение заготовки, подключённой к катоду, в ванну с электролитом.
5. Замыкание электрической цепи и прохождение электрического тока через заготовку и электролит.
6. Формирование тонкого и равномерного слоя металла на поверхности заготовки под
воздействием электромагнитного поля.
7. Размыкание цепи после достижения слоем металла необходимой толщины.
8. Извлечение готового изделия, промывка и сушка.
9. При необходимости дополнительная обработка.
Дополнительная обработка
После окончания процесса, деталь промывается водой и обрабатывают щелочным раствором
для удаления остатков электролитического раствора и предотвращения появления ржавчины.
Гальваническое покрытие металла
оценка результата
После завершения гальванических работ производится проверка достигнутого эффекта. С помощью специальных приборов проверяют толщину защитного покрытия, его равномерность и
другие характеристики.
Где используется гальванизация
Она применяется в различных областях промышленности и производства, и в быту. Вот отдельные примеры применения гальванизации:
· Монеты и другие металлические изделия: гальванизация применяется для улучшения внешнего
вида и предохранения от коррозии.
· Инструменты и детали для типографий и художественных мастерских: гальваническое
покрытие делает инструменты более прочными и устойчивыми к истиранию.
· Детали и заготовки для промышленных станков, машин и электроприборов: гальванизация гарантирует защиту от коррозии и улучшает эксплуатационные характеристики изделий.
· Бытовая техника: гальваническое покрытие используется для защиты от коррозии и улучшения
внешнего вида изделий.
· Гальванопластика: этот способ позволяет получать точные копии сложных рельефов и элементов декора.
Гальванизация также используется в производстве ювелирных изделий
Изображение взято из открытого источника яндекс. картинки
Гальванизация массово применяется в автомобильной промышленности в качестве защиты кузова автомобиля от коррозии. Гальванические покрытия также используются в авиации, судостроении, строительстве, медицине и других областях.
В медицине гальванизация применяется для проведения электрофореза лекарственных компонентов, стимуляции регенерации тканей и нормализации работы органов и систем организма. В стоматологии гальванизация используется для производства зубных протезов и коронок.
В сельском хозяйстве гальванизация используется для обработки семян перед посевом, что улучшает их всхожесть и стойкость к болезням.
В быту гальванизация используется для получения декоративных покрытий на мебели,
сантехнике, посуде и других предметах интерьера.
Гальванизация — это эффективный и универсальный способ защиты металлических изделий от коррозии и повышения их свойств.
Как гальванизация оказывает воздействие на свойства металлов
Это покрытие повышает свойства металла и защищает его от коррозии, износа и других негативных воздействий окружающей среды.
Гальванизация влияет на свойства металлов так:
1. Улучшает коррозионную стойкость. Защитное покрытие устраняет контакт металла с кислородом и другими агрессивными
веществами, что уменьшает вероятность появления коррозии.
2. Повышает износостойкость. Гальваническое покрытие делает поверхность металла более гладкой и твёрдой, что уменьшает трение и износ.
3. Улучшает внешний вид. Покрытие придает металлу разные цвета и оттенки, делая его более привлекательным и эстетичным.
4. Увеличивает электропроводность. В некоторых случаях гальванизация может улучшить электропроводность металла, что важно для электронных компонентов и устройств.
Однако стоит учесть, что гальванизация может изменить некоторые физические и химические
свойства металла. Например, она может снизить его пластичность и повысить хрупкость. Также возможно образование гальванической пары между металлом и покрытием, что может привести к коррозии.
Как металлические изделия обрабатывают после
гальванизации
После операции гальванизации металлические изделия проходят дополнительную обработку
для повышения их свойств и внешнего вида. Вот основные этапы обработки:
1. Промывка водой: после нанесения гальванического покрытия изделие промывают чистой водой для очистки частиц электролитов и других загрязнений.
2. Нейтрализация: с целью предупреждения коррозии изделие погружают в щелочные растворы на 15–30 секунд. Если применялись хлористые электролиты, изделие дополнительно обрабатывают в 10%-ном щелочном растворе при температуре +60…+80 С в течение 5–10 минут.
3. Пассивация: для повышения стойкости к коррозии изделие обрабатывают в растворах хромовой кислоты или
её солей. Это создаёт на поверхности металла хроматную плёнку радужных оттенков, которая защищает металл от коррозии.
4. Осветление: перед пассивацией изделие иногда осветляют, помещая его на 6–18 секунд в раствор азотной кислоты (20–30 г/л).
5. Сушка и термообработка: с целью гарантии устойчивости гальванического покрытия к коррозии изделие сушат и обрабатывают при высоких температурах в сушильных шкафах (+50…+100 С) в течение
5–10 минут.
После выполнения всех этих этапов металлические изделия готовы к использованию или дальнейшей обработке для достижения необходимых свойств и внешнего
вида
Какое оборудование необходимо для получения
гальванопокрытия
Изображение взято из открытого источника яндекс. картинки
Для получения гальванопокрытия вам потребуется следующее оборудование:
1. Источник тока: необходим для подачи электричества к анодам и создания реакции.
2. Гальваническая ванна: ёмкость, в которую помещается заготовка и аноды, для погружения
в электролит.
3. Аноды: пластины, которые обеспечивают протекание электрического тока через электролит
и участвуют в химической реакции.
4. Электролитический раствор: состав раствора зависит от типа покрытия, которое вы хотите получить (например, цинк, медь, хром).
5. Нагревательный элемент: для поддержания нужной температуры электролита.
6. Весы: для взвешивания химических веществ, используемых в растворе.
7. Расходные материалы: аноды, электролиты, химические вещества и прочее.
Также могут понадобиться дополнительные инструменты и оборудование, такие как средства индивидуальной защиты, сушильные шкафы, шлифовальные станки и другое.
продолжи
Для успешного проведения процесса гальванопокрытия необходимо соблюдать следующие условия:
· поддерживать постоянную температуру электролита;
· контролировать плотность тока и напряжение на ванне;
· обеспечивать равномерное распределение тока по поверхности заготовки;
· проводить предварительную подготовку поверхности перед нанесением покрытия (очистка, обезжиривание, травление);
· использовать качественные компоненты и реагенты для приготовления электролитического раствора.
Кроме того, для автоматизации процесса и повышения эффективности работы можно использовать специализированное оборудование, такое как автоматические регуляторы температуры, системы фильтрации электролита, устройства для равномерного распределения тока и другие.
Какие требования предъявляются к качеству готового продукта
Гальванопокрытия применяются для защиты металлических поверхностей от коррозии,
улучшения внешнего вида и придания изделиям дополнительных свойств. Нормы и требования
к гальванопокрытиям регламентируются государственным стандартом ГОСТ 9.301-86.
Изображение взято из открытого источника яндекс. картинки
Основные требования к качеству гальванопокрытий включают:
1. Однородность проката: на поверхности не должно быть трещин, расслоений, закатанной окалины и пористости.
2. Соответствие толщины покрытия техническим требованиям: допускаются отклонения, если они не влияют на рабочие характеристики изделия.
3. Соблюдение требований к шероховатости поверхности: в зависимости от назначения покрытия, значение шероховатости может варьироваться от 2,5 мкм до 40 мкм.
4. Отсутствие дефектов на поверхности: изделия должны быть очищены от шлама, ржавчины,
окисей и грязи, а также от заусенцев, трещин и вмятин.
Для получения качественного гальванопокрытия необходимо соблюдать технологию процесса, использовать качественное оборудование и материалы, а также проводить контроль качества на
всех этапах производства.
Как обозначаются гальванические покрытия металлов
Гальванические покрытия металлов обозначаются с помощью кода из двух заглавных латинских букв и цифры. Заглавная буква обозначает металл покрытия, цифра указывает на толщину и структуру покрытия, а заглавная буква — на цвет и блеск покрытия.
Наиболее распространённое гальваническое покрытие — это цинк, который обозначается
буквой «А» (Zinc, Zn). Другие распространённые обозначения включают никель (Ni), хром (Cr), медь (Cu) и олово (Sn).
Например, обозначение «АuPd» означает золотое покрытие с подслоем палладия. Цвет и блеск покрытия также могут быть указаны дополнительными буквами после основной аббревиатуры.
Гальванические покрытия широко применяются в различных отраслях промышленности,
таких как автомобилестроение, электроника, бытовая техника и производство ювелирных
изделий. Они обеспечивают защиту от коррозии, улучшают внешний вид изделий и придают
им дополнительные свойства, такие как электропроводность или износостойкость.