В этом материале подробно рассмотрим, что такое гальваника и какие виды обработки существуют. Это один из способов защиты металлических изделий от коррозии, возникающей при контакте с водой и другими окислителями. Любая конструкция из металла со временем под влиянием многих внешних факторов покрывается ржавчиной, которая постепенно снижает прочность изделия и вызывает разрушающие факторы. Для защиты от этого влияния на поверхности металла нужно создавать барьерный слой и одним из способов является гальваника. Это метод защиты изделий тонким слоем нейтрального к окислителям металла.
Гальваникой или гальванизацией называется электрохимический процесс, при котором на поверхность одних металлов осаждаются ионы других под действием электрического тока и в особой кислотной среде. Состав защитного покрытия зависит от того, какие материалы были использованы для производства электродов.
Химические процессы при гальванике
Так как гальваника – это электрохимический процесс, то описывать его нужно одновременно с электронной и химической стороны. Реакция протекает в растворе, в составе которого содержится не менее 2 компонентов. Одним из них выступает борная кислота. По сути, этот раствор является электролитом, количественное соотношение веществ в котором определяет визуальные и физические свойства готовых изделий.
Суть гальванизации заключается в том, что один сплав равномерно наносится на поверхность металлического предмета. Но при этом осаждение ионов происходит по прямой траектории от электрода на поверхность. В зависимости от источника осаждаемых частицы, выделяют анодное и катодное нанесение.
Катодный тип обработки выполняется не в жидкой среде, а под воздействием разреженного газа. Он, в свою очередь, является продуктом выделения в результате горения электрической дуги при подаче тока на катоды. В результате этого процесса выбиваются частицы, осаждаемые на доступную металлическую поверхность, формируя очень тонкий слой. Как правило, за один цикл на металле образуется тонкий слой от 6 мкм. Это метод удобен тем, что с его помощью можно обрабатывать сложные по форме поверхности, но если газ попадает в контакт с обрабатываемой деталью, то на ее поверхности образуется коррозия. Это негативное свойство стало основной причиной отказа от метода, но невзирая на это, его еще применяют на некоторых производствах.
Анодное покрытие
Это и есть всем известный гальванический способ защиты металлических изделий от разрушительного воздействия коррозии. Осаждаемый материал является анодом, то есть к нему подводится положительный контакт от источника напряжения 6 В. Под действием электрического тока, возникающего в толще гальванической жидкости, между изделием и анодом происходит процесс выбивания ионов осаждаемого металла с положительным зарядом. Деталь выступает катодом и имеет отрицательный заряд. Под действием силы притяжения разнополюсно заряженных частиц происходит их движение и налипание на поверхности, формируя тонкий слой. Обычно за один цикл обработки создается тончайший слой до 6 мкм.
Отличительной чертой анодного процесса осаждения частиц на изделие выступает существенно меньшее количество коррозионных отложений. При соблюдении технологии в худшем случае возникает слабо просматриваемая поверхностная коррозия. Анодный метод обработки имеет массу преимуществ:
- формирует более равномерную пленку на поверхности, полностью закрывая ее от внешней среды;
- изделие меньше подвержено коррозии, и как следствие, разрушению в процессе нанесения покрытия;
- можно увеличивать толщину защитного слоя, выполнив еще цикл гальванизации после промывки и просушки.
Технология гальванической обработки
На крупных производствах используют линии, состоящие из резервуаров с жидкостями с различным химическим составом. Поочередная загрузка в каждую ванну является этапами гальванизации:
- Сначала нужно снять окислительные пленки, краски и жировые отложения. Для этого выполняют процедуру обезжиривания. На производствах применяют 4 способа – химическое, ультразвуковое, электрохимическое и струйное. Наиболее простым способом снять жировые пленки является химический с применением растворов щелочей с добавлением ПАВ. Раствор щелочи используют также при ультразвуковом и электрохимическом обезжиривании. На практике также применяют струйный метод. Он заключается в воздействии на деталь щелочными растворами под высоким давлением из форсунок.
- На втором этапе выполняется травление. Он заключается в электрохимическом разрушении оксидной пленки и снятия окалины. Выполняется обработке деталей в кислотных растворах, в составе которых имеется серная, соляная кислоты. Также в некоторых случаях вводят азотную, плавильную, ортофосфорную. Одновременно с травлением можно выполнить дополнительное обезжиривание. Для этого в состав раствора вводят дополнительные компоненты – ингибитор травления, смачивающий агент и ускоритель реакции. Эти вещества используются в случаях, когда обычное травление не дает результата.
- Между операциями обезжиривания и после травления изделие необходимо промыть водопроводной водой. Это выполняется в отдельной ванне при помощи струйной системы или погружным способом. Вода удаляет остатки щелочей и кислот, которые могут стать причиной развития коррозии.
- Перед опусканием детали в гальваническую ванну, ее нужно просушить от воды. Это важный этап, так как она может стать причиной образования дефекта.
- На этапе гальваники наносится защитное покрытие на деталь в специальном растворе. При этом существует два способа – осаждение частиц из анода или из раствора. Первый метод имеет больше плюсов, так как с его помощью получают поверхности с более высоким качеством защитного слоя. Процесс заключается в подвешивании детали с погружением в ванну и подачей тока на анод. Под действием электрического тока ионы расходного металла отделяются от основания и устремляются на обрабатываемую поверхность. Для получения прочного первого слоя изделие нужно выдержать в ванне в течении 40 минут для стальных деталей. Предметы из других материалов, например, алюминия, менее устойчивы к кислотам и щелочам, поэтому их выдерживают не более 60 с. За это время растворяется имеющаяся на поверхности оксидная пленка и формируется тонкий слой осаждаемого металла до 0,15 мкм. Для увеличения толщины слоя защитного покрытия проводят повторную процедуру гальваники. Обезжиривать и выполнять травление поверхностей не нужно. Деталь проходит только промывку технической водой.
Типы гальванических покрытий
Гальваника – это процесс нанесения на металлическое изделие других металлов. Это может быть не только цинк с никелем. На детали осаждают также другие легкоплавкие виды сплавов:
- Хромированный. Пленка более 6 мкм эффективно защищает деталь от поверхностной коррозии и предотвращает механические повреждения при эксплуатации. Этот метод применим для механической защиты и придания эстетической красоты. В автомобильной промышленности много хромированных деталей в салоне (дверные рукоятки, вставки панелей) и снаружи в экстерьере (молдинги, декоративные накладки, ручки и др.). Главным преимуществом является то, что за хромом проще ухаживать.
- Медный. Наносится в основном для создания защитной антикоррозионной оболочки. Медные трубы и фитинги часто используют в отделке ванных комнат в ретро стиле. Покрыв поверхность защитным лаком или прозрачным полимером, можно сохранить приятный медный блеск.
- Цинковый. Защитный металл с температурой плавления 500-520 градусов. Его применяют исключительно для предотвращения коррозии и иных нежелательных окислительных процессов. Это покрытие применяют в производстве сварных труб, тонколистового проката, подвергают обработке компоненты различного оборудования и спецтехники. Цинк наносятся на внутренние и наружные стенки емкостей для хранения жидких углеводородов. Это самое долговечное покрытие.
- Железный. Покрытие изделий слоем железа направлено на повышение его поверхностной прочности и улучшения электрической проводимости. Такое покрытие применяют к деталям, которые в процессе эксплуатацию сильно изнашиваются.
- Латунный. Это покрытие активно используется в производстве деталей, которые будут находится в регулярном контакте с водой. Оно формируется в растворах, содержащих цинк и калий-натриевый электролит. Покрытие приобретает красивый эстетический вид.
- Оловянное. Это покрытие используется очень часто. Его наносят на контактную арматуру, на жилы проводов, радиоэлектронные компоненты. За один цикл накапливается слой толщиной 2,5-40 мкм.
Кроме разных видов цветных металлов существует не менее 4-х вида цинковых покрытий. Их физические свойства, цвет и химическая стойкость определяется количественным составом тех или иных веществ. Увеличивая концентрацию одних, можно существенно изменять цвет и фактуру поверхности. Нивелированием никелем добиваются матового или глянцевого эффекта.
Заказать услуги гальваники цинком, медью, никелем, хромом и другими металлами можно в компании «Трайв». На предприятие используется современное оборудование, с помощью которого добиваются высокого качества и степени однородности защитных пленок. Нивелируя соотношением химических компонентов, добиваются нужных внешних и физических свойств деталей. Выполняем защитную гальванику и для декоративных целей по любой рецептуре. Самостоятельно подберем состав раствора или выполним в точности по инструкции заказчика.
