Механизм и технология гальванического золочения. структура и свойства золотых покрытий

Пассивирование

Пассивирование – способ противокоррозионной обработки, который применяется для защиты деталей автомобиля, изготовленных из литейных сплавов алюминия. В сравнении с анодированием процесс имеет некоторые преимущества, ибо обработка не столь длительна (производится в течение 4…5 минут, притом – при комнатной температуре).

Для выполнения пассивирования деталь помещают в кислый водный раствор с рН не ниже 1,5, после чего промывают в теплой деминерализованной воде и сушат. Недостаток пассивирования – быстрая истощаемость растворов, и необходимость их постоянной фильтрации от осадка гидроксида алюминия, который является побочным продуктом происходящих реакций.

Методы гальваники

1. Гальваническое катодное напыление. Такая технология покрытия металла отличается тем, что при небольшом ее нарушении происходит быстрая коррозия основного изделия. Этому процессу способствует сам поверхностный слой. В качестве примера можно привести лужение оловом.
2. Гальваническое анодное нанесение. Относится к надежным гальваническим покрытиям. При возникновении угрозы коррозии в первую очередь начинаются разрушения в поверхностном слое. Основной металл длительное время сохраняет первоначальную форму. При этом он надежно защищен не только от внешней среды, но и от механических воздействий.

Краткая история развития и преимущества гальваники

Датой разработки метода гальванического осаждения (вернее, одной из его разновидностей – гальванопластики) считается 1838-й год, когда его изобрел известный ученый Борис Якоби. После разработки данной технологии ученый начал активно внедрять ее в различные производственные процессы, благодаря чему ее и стали использовать монетные дворы и предприятия, занимающиеся производством типографского оборудования, а также специалисты художественных ремесел.

В средние века гальваническая ванна использовалась для съемки копий медалей, которые опускались в раствор в качестве катода (m)

Свое название гальваника получила не в честь изобретателя данной технологии – Бориса Якоби, а в честь итальянского ученого Луиджи Гальвани, который начал применять метод электрохимической обработки изделий практически одновременно с Якоби.

К наиболее значимым преимуществам покрытия изделий слоем металла при помощи гальваники можно отнести следующие.

• Гальванические покрытия могут без проблем наноситься на детали, отличающиеся даже очень сложной конфигурацией.
• Формируемое при помощи данной технологии покрытие отличается высокой плотностью и равномерностью толщины.
• Покрытие, нанесенное методом гальваники, характеризуется отличной адгезией с обработанной поверхностью.
• Защитные и декоративные характеристики выполненных с помощью гальваники покрытий, если они сформированы в строгом соответствии с технологическими требованиями, находятся на самом высоком уровне.
• Толщину наносимого с помощью гальваники слоя металла можно легко регулировать.

Технология гальванопластики настолько доступна, что позволяет самостоятельно создавать установки, вполне конкурирующие с заводскими моделями

С термином «гальваника» можно столкнуться не только в различных отраслях промышленности и ювелирном деле, но и в косметологии. Процесс, который подразумевается под таким названием косметологической процедуры, сложно назвать гальваникой в полном смысле слова, тем не менее термин прижился, и гальваническая чистка кожи лица пользуется большой популярностью в наше время. При выполнении такой чистки на кожу воздействуют токами малой мощности, благодаря чему жиры, скопившиеся в ее глубинных слоях, разжижаются и легко выходят через поры.

Бижутерия с золотым покрытием

Чтобы покрыть слоем позолоты металл, часто используют раствор, называемый хлорным золотом. Для приготовления такого раствора золото растворяют в «царской водке», представляющей собой смесь соляной и азотной кислот. Соляную и азотную кислоты берут в пропорции 3 : 1. Золото помещают в этот состав, а затем выпаривают жидкость.

При выпаривании нужно отделить открытый огонь от емкости с раствором, например, сделав прослойку из асбестовой крошки, насыпанной в отдельную посудину

Для золочения стали хлорное золото смешивают с эфиром. Покрытое таким составом изделие оставляют на некоторое время, пока эфир полностью не испарится, а затем обработанную поверхность просто натирают тканью для придания золотого блеска.

Используя хлорное золото, предварительно смешанное с эфиром, на металлический предмет можно наносить различные надписи и узоры. Для того чтобы провести такую процедуру, в полученный раствор окунают гусиное перо и выполняют требуемые надписи и узоры, которые после испарения эфира и полировки будут сверкать золотым блеском.

Большие поверхности покрывают позолотой с помощью мягкой кисти

Как уже говорилось выше, золотое напыление часто наносят на серебро, для чего также может использоваться хлорное золото. Чтобы выполнить химическое золочение изделий из данного металла, необходимо приготовить смесь, включающую в себя следующие компоненты:

• хлорное золото – 10 граммов;
• цианистый калий – 30 граммов;
• поваренную соль – 20 граммов;
• соду – 20 граммов;
• воду – 1,5 л.

Химическое золочение, которому необходимо подвергнуть серебро, можно также выполнять с использованием смеси из:

• хлорного золота – 7 граммов;
• железистосинеродистого калия – 30 граммов;
• карбоната калия – 30 граммов;
• пищевой соли – 30 граммов;
• воды – 1 л.

1. Обрабатываемое изделие предварительно прокаливают.
2. Поверхность предмета протравливают сначала раствором серной кислоты, а затем азотной кислотой.
3. Протравленное изделие на мгновение опускают в смесь, состоящую из серной, азотной и соляной кислот.
4. После обработки в смеси кислот изделие ополаскивают водой, затем погружают в ртуть и наконец в воду, где его выдерживают 30 секунд.
5. После емкости с водой изделие помещают в раствор для золочения, выдерживают требуемое время, затем промывают водой и сушат в древесных опилках.

При слове «бижутерия» многие модницы представляют себе ничем не примечательные пластиковые или металлические украшения, не несущие в себе никакой ценности. Качественную бижутерию отнести к этому же типу изделий нельзя, даже ее основа сделана из дешевого материала. Для основы украшения мастера обычно используют недрагоценные металлы, а чтобы придать ему привлекательный вид гальваническим методом наносят красивое покрытие.

Для производства заготовок для украшений применяют мельхиор, бронзу, латунь, пьютер или нейзильбер. Все эти сплавы отличаются друг от друга цветовыми характеристиками и свойствами. Мельхиор получают, сплавляя медь, железо, никель и марганец. В итоге получается сплав, по цвету похожий на серебро. Пьютер делают на основе олова, из-за которого он легко поддается литью.

Гальваническое покрытие золотом обеспечивает украшению привлекательный вид. Отзывы о таких изделиях делятся на две части. Любители хорошей бижутерии высказываются положительно, аргументируя свою точку зрения тем, что позолоченное украшение несет в себе эффект драгметалла, но за меньшие деньги. Качественное покрытие и кропотливая работа опытного мастера могут воплотить в жизнь самые смелые дизайнерские идеи. Другие же негативно настроены к изделиям подобного рода, так как признают только драгоценные украшения.

Принцип работы гальванических ванн, предназначение и виды конструкций

Гальванический процесс, работа которого построена на использовании электрического тока, дает возможность однотонного покрытия на поверхностях различных материалов. Чтобы понять принцип действия работы гальванических ванн, необходимо более детально ознакомится с конструкциями и принципом работы, это даст возможность самостоятельно изготовить устройство в домашних условиях.

Гальваника, что она собой представляет

Правильно используемая сила тока позволяет уменьшить растворенность катионов в металлах, этот принцип и есть основой гальваники. Использование гальваники позволяет видоизменять обрабатываемую поверхность, с учетом электрического окисления анионов по следующим параметрам:

• Улучшается внешний вид и эстетические качества.
• Увеличивается противостояние агрессивной среде, понижается скольжение.
• Удаление дефектных и поврежденных участков с учетом улучшения износостойкости.
• Процесс гальваники используют, как средство для увеличения толщены изделия в местах низкорослости, и при формировании плотности.

Использование гальванического травления именуют электроосаждением для очистки поверхностей, где предполагаемо, будет наноситься защитный слой. Принцип работы основан на применении в гальванической ванне производимой компанией plast-product.ru одного из вида электролита, который содержит одну, или несколько растворимых солей металла. Эта особенность дает возможность усиливать прохождение электрического тока и способствует накоплению ионов.

Толщина слоя зависит от времянахождения объекта в ванне, а скорость растворяемого анода зависит от катодной площади, обрабатываемого электротоком.

Отрасли, где применяется гальваника

Гальваника применяется в различных направлениях, но наиболее популярными является медицинская отрасль, декоративная металлургия и ювелирное дело. По популярности металлов, которые используют обработки поверхностей, выделяются:

• Родий.
• Золото.
• Палладий.
• Рутений.
• Серебро.
• Латунь.

В ювелирном деле и медицине технологию используют для хромирования деталей и инструмента, никелирования, оцинковки и обезжириваний.

Как организовать процесс гальваники самостоятельно в домашних мастерских

Процесс гальванизации не отличается сложностью и его вполне по силам организовать в домашних мастерских. Для этого потребуется следующее оборудование:

• Регулируемый блок питания.
• Осветитель.
• Медный купорос (вещество является ядовитым, требует корректного использования).
• Зажимы (в народе именуют «крокодилами»).
• Контейнер из стекла.
• Электроды, изготовленные из меди.

В домашних условиях сложных гальванических процессов невозможно организовать, но простейшее медное покрытие на различных покрытиях, задача выполнимая для всех желающих попробовать свои силы в подобного рода занятиях. Материал природного происхождения должен иметь слой эмали, иначе его просто испортят.

Процесс приготовления

Медный купорос растворяют в необходимом количестве воды, которая должна полностью покрывать предмет в специальном контейнере. Анод устанавливают в контейнере до полного погружения, не допуская контакта с материалом. Чем ниже напряжение, тем большее количество жидкости можно использовать.

Питание

Блок питания имеет два выхода: (+) присоединяется к аноду, таким образом, чтобы он находился над поверхностью жидкости, (-) крепится к катоду, заранее исключая прикосновение детали к меди. После чего можно подавать питание (достаточно 1 В).

Время от времени нужно проверять качество и слой покрытия, если увеличивается тусклость, нужно добавить в раствор немного отбеливателя. Сам процесс занимает несколько минут.

Полоскание

По завершению нанесения слоя деталь промывают проточной водой и вытирают насухо, следя за отсутствием на поверхности частиц медного купороса. Достаточно нескольких «тренировок», чтобы овладеть технологией обработки поверхностей на приличном уровне исполнения. Данный вид обработки поверхностей позволит вернуть привлекательность многих дорогих сердцу вещиц, которые по разным причинам потеряли нужный формат.

Рекомендуем к прочтению

Самостоятельная тонировка паркета — как это сделать правильно Как выбрать торфяной туалет для дачи Как выбрать хорошую строительную компанию: рекомендации специалистов Бани из бревна и бруса: преимущества и недостатки

Обработка

Гальванизация происходит по следующей схеме:

1. Ванна заполняется электролитом.
2. На аноды подается напряжение через плюсовые контакты.
3. Электролитический раствор нагревается до рабочей температуры.
4. На заготовке закрепляется минусовой контакт, она медленно погружается в ванну.

Длительность проведения технологического процесса зависит от размеров изделия, его формы, требуемой толщины защитного слоя. После проведения гальванизации нужно выполняется ряд дополнительных процедур:

• осветление поверхностей;
• покрытие лаками или красками;
• пассивирование;
• полировку.

При желании гальванику можно выполнить в домашних условиях. Для этого необходимо подготовить ряд материалов, инструментов, оборудования:

• стеклянный стакан;
• песочную бумагу;
• 1–2 литра воды;
• глубокий пластиковый контейнер;
• сульфат цинка;
• уксус, перекись водорода;
• кусок меди;
• подготовленную металлическую заготовку;
• блок питания на 3–6 вольт;
• тканевую бумагу, провода;
• цинк из батареек.

Проведение работ с ионным электролитом:

1. Равные части перекиси водорода, уксуса нагреть, перемешать.
2. Растворить кусок меди в готовом составе. Посиневшую жидкость можно использовать для проведения работ.
3. На блоке питания закрепить зажимы с проводами.
4. Плюсовую клемму закрепить на куске меди, лежащем в электролите, минусовую на подготовленной металлической поверхности.
5. Включить блок питания.

Толщина слоя зависит от условий эксплуатации изделия:

1. Легкие — кратковременное воздействие агрессивных веществ. Оптимальная толщина защитной пленки — от 7 до 15 мк.
2. Средние — предметы подвергаются воздействию влажности, морской воды, промышленных отходов. Оптимальная толщина слоя — от 15 до 30 мк.
3. Жесткие — изделия постоянно испытывают повышенную влажность, воздействие кислот, солей, щелочей, химических веществ. Оптимальная толщина пленки — от 30 до 45 мк.

При проведении гальваники своими руками нельзя забывать про безопасность. Работать нужно в перчатках, защитной одежде, респираторе, очках. Рабочее место должно быть очищено от воспламеняющихся жидкостей, материалов. В помещении нужно продумать система вентиляции.

Гальваническое покрытие защищает металлические поверхности от коррозии, восстанавливает поврежденные места, улучшает их вид. Для его нанесения применяются разные виды металлов. Работы проводятся на специализированном оборудовании, но при желании их можно выполнить в домашних условиях.

Виды гальванических покрытий

В зависимости от назначения гальванические покрытия подразделяются на следующие виды:

• Защитные: служат для изоляции металлических изделий от механических повреждений и воздействия агрессивных сред
• Защитно-декоративные: предназначены для защиты деталей от агрессивных и разрушающих внешних факторов, а также для придания им эстетичного внешнего вида
• Специальные: служат для улучшения определенных характеристик поверхностей, например, повышения износостойкости и твердости, электроизоляционных, магнитных свойств

В некоторых случаях гальванизация применяется для восстановлении изначального вида изделий после их длительной эксплуатации.

Гальваническое покрытие позволяет создавать точные копии деталей, которые обладают даже очень высокой сложностью рельефа. Данный процесс называется гальванопластикой.

Меднение

В качестве покрытия используется медный купорос. Такая обработка способствует повышению прочности металлических изделий и повышению их токопроводящих свойств. Металлы с медным покрытием используются для производства электропроводников.

Хромирование

Данная процедура повышает прочностные характеристики металлов, а также их сопротивляемость различным агрессивным воздействиям. Помимо этого, она улучшает внешней вид деталей и восстанавливает поврежденные элементы.

В зависимости от технологии выполнения хромированное покрытие может обладать различными свойствами и параметрами. Например, серое матовое увеличивает твердость металла, блестящее повышает его износостойкость, молочное пластичное придает эстетичный внешний вид и усиливает стойкость к коррозии.

Цинкование

Самая популярная операция гальванизации. Тонкий слой цинка придает металлам блеск и предотвращает образование коррозии. Цинкование особенно популярно в строительной и автомобильной индустрии. Цинк используется для обработки трубопрокатных изделий, емкостей, опорных и кровельных конструкций, кузовных деталей автомобилей.

Железнение

Используется для усиления прочностных характеристик легкоизнашиваемых деталей, например, из меди. Такое покрытие практически не подвержено воздействию коррозии.

Никелирование

Данный метод обработки является оптимальным для придания металлам устойчивости к воздействиям окружающей среды. Слой никеля надежно защищает изделия от коррозии, возникающей вследствие загрязнения щелочами, кислотами, солями. Никелированные детали отличаются очень высокой стойкостью к истиранию и механическим повреждениям.

Латунирование

Используется для защиты металлов от воздействия коррозии. Кроме того, слой латуни обеспечивает лучшую адгезию металлических деталей с резиной.

Серебрение и золочение

Эти операции применяются в ювелирном деле, радиоэлектронной и электротехнической отраслях. Серебро и золото придают поверхностям презентабельный внешний вид, высокие отражающие свойства, предотвращают коррозию, улучшают токопроводящие свойства, повышают твердость и защищают от агрессивных внешних факторов.

Родирование

Слой родия увеличивает сопротивляемость деталей воздействию химически агрессивных сред, а также придает им дополнительную механическую стойкость. Родирование предотвращает окисление, потускнение изделий из серебра.

Необходимое оборудование

Гальваническая обработка мелких изделий в домашних условиях требует наличия определённой оснастки и химических реактивов. Основной перечень оборудования включает в себя:

• блок питания постоянного тока;
• ёмкость;
• электролит;
• весы;
• электроды «анод» и «катод»;
• провод;
• электроплиту.

Источник применяется с регулировкой по току. Выпрямитель, рассчитанный на выходные токи до 5 А, подойдёт для работы с объектами размером с апельсин. Для небольших элементов достаточно тока до 0,5 А. Зарядные устройства на 12 В тоже годятся для процесса гальваники. Стартерный аккумулятор может служить таким источником тока. Для снижения тока допустимо применять шунтирование, включение резистора параллельно сосуду.

Гальваническая ванна своими руками при изготовлении должна быть вместительна, прочна и термически устойчива. Хорошо подходят для этих целей готовые стеклянные изделия с толщиной стекла не менее 4-5 мм, старый аквариум или банка с широкой горловиной.

Электролит – водный раствор солей, приготавливается из химических компонентов в зависимости от желаемого покрытия.

Для точного подбора ингредиентов и соблюдения должной концентрации раствора необходимо взвешивающее устройство, желательно электронное.

В качестве электродов используются пластины из металла-донора, достаточной толщины и площади. Электроды подводят ток к электролиту, а также служат для замещения убывающего в нём металла. Провода берутся многожильные, медные в изоляции, с сечением не менее 2,5 мм2.

Требуется электроплита для подогрева электролита. Повышение температуры рабочего раствора ускоряет время реакции гальванизации. Возможность регулировки нагрева – обязательное условие выбора.

Гальваника в домашних условиях