24artstroy.ru

Строительный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гальваническая обработка металла: особенности покрытия

Гальваническая обработка металла: особенности покрытия

Гальваника представляет собой особый электрохимический процесс, при котором применяется электролит, электроток, пара электродов и обрабатываемый элемент. Это уникальная технология, предназначенная для обработки изделий из металла. Электролит является жидким веществом с высокой токопроводностью, из которого под воздействием электротока выделяются частицы металлического сплава, оседающие на обрабатываемом элементе и формирующие на его поверхности защитную пленку.

  • Суть процесса
  • Цели гальванического покрытия металла
  • Материалы и оборудование
  • Преимущества и история развития

Покрытия гальванического типа создаются не банальным нанесением металлического слоя, а путем проникновения частиц внутрь поверхностных слоев элемента.

В чем выгода использования гальванического покрытия деталей ?

Создание гальванических покрытий предоставляет сразу несколько серьезных преимуществ:

— стойкий и длительный антикоррозийный эффект;

— возрастание устойчивости поверхностей к трению, износу и ударным нагрузкам;

— изменение электропроводимости – в зависимости от покрытия она может как возрасти, так и снизиться;

— увеличивается способность выдерживать высокие температуры;

— растет защищенность от воздействия агрессивных сред;

— заказчик получает отличный эстетический эффект.

Благодаря таким возможностям, гальваника деталей применяется в таких сферах, как:

— радиотехника и электроника;

Технология гальванизации

Гальванические покрытия требовательны к подготовке поверхностей. Перед началом работ требуется провести тщательную очистку и обезжиривание деталей.

Для металлических поверхностей рекомендуется использовать органические растворители, которые не вызывают коррозии, например Очиститель металла MODENGY

Он эффективно удаляет нефтепродукты, силиконовые масла, консервационные составы, адсорбированные пленки, газы, влагу и другие виды загрязнений. Испаряется быстро и без остатка.

Однако одной очистки и обезжиривания в большинстве случаев бывает недостаточно. Помимо этого проводится пескоструйная обработка и последующая шлифовка наждачной бумагой, специальными пастами.

Гальваническое покрытие выделяет все сколы, царапины и раковины поверхностей, поэтому обрабатываемое изделие должна быть идеально подготовленным.

Далее рассмотрим технологию гальванизации.

На деталь, погруженную в емкость с электролитом, подается отрицательный заряд, в результате чего она становится катодом. Отдельно стоящая металлическая пластина получает положительный заряд и берет на себя функцию анода.

Именно эта пластина служит для образования покрытия. При замыкании электрической сети металл с нее растворяется в электролите и направляется к катоду, где образует равномерную тонкую пленку.

Данный способ гальванизации называется анодным. Благодаря ему при возникновении очагов коррозии разрушается именно гальваническая изоляция, а защищаемый металл в течение длительного времени остается нетронутым.

Существует еще один метод гальванизации – катодное напыление. Он применяется гораздо реже. При нарушении целостности такого покрытия возрастает интенсивность разрушения металла под ним. Этому способствует сама технология нанесения.

Электролит – это проводящий раствор, благодаря которому металлы попадают на катод с анода. Размер емкостей для этой жидкости может быть разным и зависит от производственных задач.

Детали больших размеров находятся в объемных ваннах в подвешенном состоянии. На более мелкие изделия гальваническое покрытие наносится в барабанных емкостях, где отрицательный заряд подается на барабан, который вращается в электролите. Для обработки деталей очень маленького размера (метизы, крепежные элементы) используются колокольные наливные ванны. В процессе работы они вращаются с низкой скоростью, в результате чего детали равномерно покрываются защитным покрытием.

Большое значение имеет плотность тока, который проходит через электролит. Он влияет на структуру формируемого осадка. Данная величина измеряется отношением силы тока к единице поверхности обрабатываемой детали.

При слишком большой величине плотности порошковых отложений много, а при низкой – его вообще не образуется. Это сказывается на качестве конечного покрытия. Именно поэтому процесс гальванизации требует постоянного контроля.

Толщина гальванического покрытия на деталях составляет 6-20 мкм и определяется особенностями металлов, участвующих в гальванизации. Уровень адгезии металлического сплава с поверхностями определяется при помощи специальных тестов.

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.
Читать еще:  Металлическая печь с кирпичным щитком

О совместимости гальванических пар таблица дает наглядное представление.

МеталлАлюминийБронзаДюральЛатуньМедьНикельОловоСплав олово со свинцомУглеродистая сталь и чугунХромЦинк
Алюминий++++
Бронза++++ПайкаПайка+
Дюраль++++
Латунь++++ПайкаПайка+
Медь++++ПайкаПайка+
Никель++++ПайкаПайка+Отсутствуют данные+
ОловоПайкаПайкаПайкаОтсутствуют данные+++Отсутствуют данные+
Сплав свинца с оловомПайкаПайкаПайкаПайка+++Отсутствуют данные+
Углеродистая сталь и чугун++++++++
Хром+++Отсутствуют данныеОтсутствуют данныеОтсутствуют данные+++
Цинк++++++++

Техника безопасности

Прежде чем начинать процесс гальванизации, не забудьте о технике безопасности. Гальваника своими руками не подразумевает проведения манипуляций, например, на кухне. Речь идет скорее о гараже или сарае, нежилом месте с хорошей вентиляцией, где можно организовать заземление.

Важно! Не отравитесь ядовитыми испарениями! Гальванизация может нанести реальный вред здоровью. Организуйте вытяжку и закройте лицо маской-респиратором.

На руки обязательны плотные резиновые перчатки. Глаза защитите очками. Перед началом манипуляций почитайте специальную литературу. При каких-либо проявлениях недомогания незамедлительно обратитесь к врачу.

Гальванические покрытия

  • Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ)
  • Литье под давлением (ЛПД)
  • Кокильное литье
  • Сплавы
  • Высокоточный зубофрезерный станок
  • Шлифование стальных и латунных прутков
  • Высокоскоростное рихтование (выпрямление, выравнивание, выправление) стальных и латунных прутков и труб
  • О технопарке

Защитные покрытия:

Гальваническое оцинкование стального крепежа, проволоки, лента, листовых материалов, сложно-профилированных деталей в т.ч с изоляцией внутренних и внешних поверхностей:

Единичные детали:
Масса, кгдо 200
Габаритные размеры, ммдо1000х600х600
Серийные и массовые детали:
Масса, кгдо 30
Габаритные размеры, ммдо 500х500х500

Гальваническое кадмирование стальных крепежа, проволоки, лент, листовых материалов, сложно-профилированных деталей в т.ч. с изоляцией внутренних и внешних поверхностей:

Единичные детали:
Масса, кгдо 200
Габаритные размеры, ммдо 1000х600х600
Серийные и массовые детали:
Масса, кгдо 30
Габаритные размеры, ммдо 500х500х500

Гальванические и химические защитные покрытия на алюминий и его сплавы (крепеж, проволока, ленты, листовые материалы, сложно-профилированные детали с любой резьбой в т.ч с изоляцией внутренних и внешних поверхностей) с пропиткой и без:

Масса, кгдо 50
Габаритные размеры, ммдо 1000х600х600

Покрытия под покраску:

Оксидирование стальных крепежа, проволоки, лент, листовых материалов, сложно-профилированных деталей:

Масса, кгдо 100
Габаритные размеры, ммдо 500х500х600

Фосфатирование стального крепежа, проволоки, ленты, листовых материалов, сложно-профилированных деталей:

Масса, кгдо 100
Габаритные размеры, ммдо 600х600х600

Специальные покрытия:

Оловянирование (лужение) стальных и медных деталей (крепеж, проволока, контакты, ленты, листовые материалы, сложно-профилированные детали с любой резьбой, в т.ч. с изоляцией внутренних и внешних поверхностей), в т.ч. с оплавлением:

Масса, кгдо 100
Габаритные размеры, ммдо 600х600х600

Омеднение стальных деталей (крепеж, проволока, контакты, ленты, листовые материалы, сложно-профилированные детали с любой резьбой в т.ч. с изоляцией внутренних и внешних поверхностей):

Масса, кгдо 100
Габаритные размеры, ммдо 600х600х600

    Электроизоляционные покрытия на алюминий и его сплавы (крепеж, проволока, ленты, листовые материалы, сложно-профилированные детали с любой резьбой, в т.ч с изоляцией внутренних и внешних поверхностей) с пропиткой и без:

    Гальваника металла

    Мы занимаемся нанесением покрытий исключительно электролитическим методом. Разберем вопрос несколько подробней. После согласования всех аспектов заказа начинается сам процесс. Первым делом необходимо подготовить изделия к обработке. Деталь должна пройти обезжиривание, промывку, сушку, после чего продукция погружается в ванну с электролитическим раствором. Перед этим, при необходимости, осуществляется мойка и операции по удалению ржавчины. Затем следует верно расположить катод (обрабатываемое изделие), и аноды (специальные элементы с помощью которых происходит нанесение).

    Гальваническая обработка металла

    Гальваническая обработка металла, как уже говорилось, сложная процедура, с множеством тонких моментов. В зависимости от множества условий нужно правильно подготовить изделия, выбрать и приготовить подходящий раствор, верно расположить катод и аноды. Это может быть особенно непросто, если геометрия деталей имеет сложную форму. Зачастую требуется изготовление специальной оснастки для корректного позиционирования рабочих элементов. А данная работа требует дополнительного времени на изготовление. Но, таким образом удается достичь равномерного, полного нанесения. Получить высокое качество. И не стоит забывать про расчеты плотности тока, от которой зависит толщина покрытия.

    Гальваническое покрытие стали

    Гальваническое покрытие стали – один из самых распространенных видов обработки в силу множества причин. Со сталью сравнительно легко работать. Это распространенный, недорогой материал, применяющийся чуть ли не повсеместно. Естественно появляется нужда в защитном слое, способном уберечь материал от преждевременной порчи. Особенно остро стоит вопрос, когда дело касается каких-либо корпусов или крепежа, расположенных в местах, куда легко попадает влага. Гальваника – обеспечивает оптимальное решение этих задач. Наша компания с легкостью способна решить проблемы такого характера.

    Гальваническое покрытие – это процесс обработки металлов, в котором участвуют электрод, электрический ток и электролит. Электролит представляет собой смесь растворенных сульфатов различных металлов. Эти растворы способны проводить электрический ток, в результате происходит выделение ионов металла. Мельчайшие частицы металла оседают на поверхности обрабатываемой детали и создают покрытие.

    Технология позволяет не просто нанести антикоррозийное покрытие, а придать изделию декоративный вид. Слой гальванического покрытия проникает глубоко в материал на молекулярном уровне. Поэтому покрытие не исчезает под воздействием внешних факторов и характеризуется высокой эффективностью.

    Краткое описание гальванического процесса.

    1. Подготовка электролитического раствора.
    2. В гальваническую ванну погружаются аноды из того материала, который в последствии должен осаждаться на деталь . Их подсоединяют к плюсовому контакту источника тока.
    3. В электролит погружаются обрабатываемые детали, на подвесках или в специальном барабане.
    4. Далее осуществляется подключение деталей к минусовому контакту источника тока. Изделия из становится катодом.
    5. Электрическая сеть замыкается и происходит осаждение металла.

    Суть процесса заключается в том, что положительно заряженные частицы, стремятся к отрицательном, которым является покрываемое изделие. В результате чего они оседают на поверхности и формируется нужное покрытие.

    Особое внимание уделяется выбору электролита. Для его создания используются различные химические соединения. При приготовлении раствора для гальваники особое внимание уделяется объёму и весу каждого реактива. Для этого применяются высокоточные электронные весы и лабораторные измерительные колбы.

    Производство должно находится в помещениях, оборудованных специальными вытяжными системами. Это связано с выделением агрессивных паров во время химической реакции, которые производят отрицательное воздействие на организм и окружающею среду. Особое внимание должно уделяться безопасности труда. Все операции выполняются в респираторе, защитных очках и химически стойких резиновых перчатках, фартуке и обуви.

    Этапы производства для осуществления гальванического покрытия на изделия:

    1. Производится химическая подготовка поверхности для последующей обработки.
    2. Изделия тщательно очищается и обезжиривается.
    3. После завершения подготовительных работ деталь опускается в ванну с нужным электролитом.
    4. Наиболее важно постоянно поддерживать нужную силу тока и температуру раствора.
    5. После завершения обработки проверяется толщина покрытия и его адгезия с поверхностью изделий.

    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:

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector