Гальваника — нанесение металлических покрытий¶
Гальваника — это совокупность технологий нанесения тонких металлических покрытий на поверхность других металлов или неметаллических материалов с помощью электрического тока. В быту под гальваникой чаще понимают процесс покрытия предметов тонким слоем цинка, никеля, хрома, серебра или золота для защиты от коррозии и придания декоративного вида. Термин происходит от названия итальянского учёного Луиджи Гальвани, чьи опыты с электричеством в XVIII веке заложили основы электрохимии.
¶Принцип действия
В основе гальванического процесса лежит электролиз — разложение электролита под действием постоянного тока. Изделие, на которое наносится покрытие, подключают к отрицательному полюсу источника тока и погружают в ванну с раствором солей покрывающего металла. К положительному полюсу подключают анод — пластину из того же металла, что и покрытие.
При прохождении тока ионы металла из раствора притягиваются к изделию (катоду) и образуют на его поверхности плотный слой. Одновременно анод растворяется, пополняя запас ионов в растворе. Процесс продолжается до тех пор, пока на поверхности не сформируется слой нужной толщины — обычно от нескольких микрометров до сотен микрометров.
¶Основные виды гальванических покрытий
| Покрытие | Назначение | Особенности |
|---|---|---|
| Цинкование | Защита от коррозии (автомобили, крепёж, конструкции) | Самый распространённый вид, дёшево, эффективно в атмосферных условиях |
| Никелирование | Декоративно-защитное (сантехника, детали механизмов) | Хорошая твёрдость, стойкость к истиранию |
| Хромирование | Декоративное и износостойкое (автодетали, инструменты) | Высокая твёрдость, зеркальный блеск |
| Серебрение | Покрытие посуды, электрических контактов | Улучшает электропроводность |
| Золочение | Ювелирные изделия, детали приборов | Стойкость к окислению, декоративность |
| Меднение | Подготовительный слой перед никелированием, электротехника | Хорошая адгезия к стали |
| Оловение | Пищевая тара, паяльные работы | Безопасно для контакта с пищей |
¶Виды гальваники по способу проведения
Различают несколько способов организации процесса:
- Гальваностегия — нанесение сплошного защитного или декоративного слоя (цинкование, хромирование, никелирование).
- Гальванопластика — создание объёмных металлических изделий или копий путём наращивания металла на матрицу, после чего копия отделяется. Метод применяется для тиражирования медальонов, матриц для печати, деталей точной механики.
- Гальваноформовка — производство тонкостенных металлических изделий сложной формы (оболочек, корпусов) на растворимой или съёмной матрице.
¶Оборудование и расходные материалы
Для гальваники используют ванны из кислотостойкого пластика или керамики, источник постоянного тока (выпрямитель), анодные и подвесные приспособления, системы фильтрации и подогрева раствора. Электролиты готовят на основе солей покрывающего металла: сульфатов, хлоридов, цианидов (для серебрения и золочения), а также добавляют органические вещества — блескомеры, смягчители, стабилизаторы.
Качество покрытия зависит от ряда параметров: плотности тока, температуры раствора, концентрации солей, чистоты поверхности изделия. Перед гальваникой деталь обезжиривают, травят кислотой и промывают — от качества подготовки напрямую зависит адгезия (сцепление) покрытия с основным металлом.
¶Применение
Гальваника применяется практически во всех отраслях промышленности и в быту:
- Машиностроение и автомобилестроение — антикоррозийная защита кузовов, крепежа, подвесных деталей.
- Электротехника и электроника — покрытие контактов, проводников, печатных плат серебром, золотом, оловом.
- Приборостроение — износостойкие и декоративные покрытия деталей.
- Ювелирное производство — нанесение золотых и серебряных покрытий на недрагоценные основы.
- Строительство — защита металлоконструкций, трубопроводов.
- Бытовые нужды — восстановление блеска посуды, украшений, деталей велосипедов и мотоциклов.
¶Историческая справка
Первые сведения о гальваническом покрытии относятся к 1805 году, когда французский химик Морис де ла Рю нанёс слой золота на медную пластину с помощью тока от гальванического столба. В 1837 году немецкий учёный Мориц фон Якоби предложил метод гальванопластики. В России первые промышленные гальванические производства появились в 1840-х годах; к концу XIX века цинкование и никелирование стали массовыми технологиями.
¶Экология и безопасность
Гальваническое производство связано с использованием токсичных растворов — кислот, щелочей, цианидов, а также с образованием шламов, содержащих тяжёлые металлы. Поэтому современные предприятия оснащаются системами очистки сточных вод, рекуперации металлов и вентиляции. В бытовых условиях гальванику выполняют в хорошо проветриваемых помещениях с использованием защитных перчаток и очков.
Источники:
- «Электрохимия» / под ред. А. М. Сухарева. — М.: Высшая школа.
- «Гальванотехника» / под ред. Ю. М. Полякова. — М.: Металлургия.
- Багрянский В. С. «Гальванотехника».
- Толковый словарь русского языка С. И. Ожегова.