Гальванічне покриття. Технологія гальванічних покриттів. Гальваніка

Гальванічною покриття являє собою метод покриття одного металу якимось іншим за допомогою електролізу. Ця процедура здійснюється з використанням традиційних методів занурення. Після попередньої підготовки друковані плати завантажують у гальванічну ванну, що являє собою ємність з діелектрика, яка наповнена електролітом і забезпечена анодами (вони можуть бути розчинними і нерозчинними), а також пристроєм для підтримки температури і перемішування розчину.

Обробка плат

Пропускання постійного струму призводить до того, що непокриті захисною маскою і підключені до електроду ділянки плати покриваються шаром нікелю або золота певної товщини. Правильне розташування анодів гарантує, що товщина покриття буде приблизно рівномірною.

Золочення друкованих плат зазвичай здійснюється з використанням двостадійного процесу. Спочатку їх занурюють у ванну, де гальванічним способом наноситься нікель. При цьому використовується висока щільність струму, завдяки якій з кислого розчину облагається шар нікелю, товщина якого становить 0,05-0,1 мкм. Завдяки цьому забезпечується міцне зчеплення нікелю і міді, що дозволяє зменшити пористість покриття, а також запобігти проникненню міді в золотий шар. Після промивання вироби зазвичай переміщують у ванну золочення, де виробляється нарощування шару золота до 0,5 мкм з електроліту.

Гальваніка і декорування

Вже в давні часи існувало декоративне оздоблення художніх металів. Сучасне виробництво передбачає, що для надання якихось особливих властивостей поверхні металу буде використовуватися гальванічна обробка. Захисні покриття з шляхетних металів можна отримати завдяки облозі металів з сольових розчинів під дією електричного струму. Завдяки таким покриттям вдається досить тривалий час зберегти колір і блиск ювелірних виробів. Вони не тільки запобігають потемненню виробів, але й володіють чудовим поліючим ефектом. Наприклад, гальванічне покриття золотом або сріблом дозволяє надовго зберегти колір і блиск ювелірного виробу.

Існує кілька різних варіантів цього процесу, кожен з яких передбачає використання того чи іншого металу:

— хромування;

— повільність;

— цинкування;

— нікелювання;

— олово-вісмутове покриття;

— хімічне оксидування;

— хімічне пасивування;

— анодування;

— електрополірування.

Кульгування

Це дифузне насичення сталевої поверхні хромом або облога на деталі шару речовини з електроліту під дією електроструму. У даному випадку гальваника орієнтована на захист від корозії, застосовується для декорування або для збільшення ступеня твердості поверхні. Хромування в промисловості може використовуватися і для декорування. В даному випадку основна мета процедури — надання металевій поверхні красивого ефектного блиску. Деталь перед нанесенням хрому повинна бути відполірована.

Властивості покриття

Тверде хромове покриття характеризується жаростійкістю, високим ступенем зносостійкості, поганою змочуваністю, низьким коефіцієнтом тертя, а також незначною пластичністю. Крім того, поверхня отримує такі властивості, як стійкість в плані тертя, здатність витримувати розподільче навантаження, а також недоліком, пов’язаним з легкістю руйнування під дією зосереджених ударних навантажень. Гальванічне покриття у формі молочного хрому володіє невисоким ступенем зносостійкості і твердості, малою пористістю. Поверхня отримує захист від корозії, при цьому зберігаючи привабливий декоративний вигляд.

Використання хромування в промисловості

Основна мета, з якою воно використовується в промисловості, це надання деталі таких властивостей, як підвищена зносостійкість, збільшена стійкість до корозії, а також знижене тертя. Завдяки цьому процесу сталь стає міцнішою, не піддається газовій корозії, а також не руйнується в морській і звичайній воді, азотній кислоті. Гальванічне покриття даного типу призводить до того, що поверхневі дефекти стають тільки значнішими, через що потрібно проводити подальшу обробку, оскільки в даному випадку немає ефекту вирівнювання.

Повільність

Використання мідних покриттів актуальне в тих випадках, коли потрібно підвищити електропровідність, а також їх застосовують як проміжний шар на сталевих виробах перед тим, як буде нанесено хромове, нікелеве або інше покриття. Так вдається забезпечити більш якісне зчеплення, а також підвищити захисну здатність. Гальванічне покриття міддю зазвичай не використовується як самостійний або декоративний. Завдяки тому, що даний метал здатний запобігати утворенню іскор, виріб можна використовувати в нафтовій і газовій промисловості.

Застосування повільності

Даний процес використовується для нанесення покриття з міді на сталеві вироби або на сталевий дріт. Часто цей вид покриття застосовується для захисту окремих ділянок виробів зі сталі від цементу, а обробці при цьому піддаються ті ділянки, які далі передбачається обробляти різанням.

Гальванічні покриття металів в даному випадку часто застосовуються в нафтогазовій галузі, щоб виключити утворення іскор, в електроенергетичній сфері для подальшого нанесення багатошарових покриттів, призначених для захисту і декорування, у виробництві друкованих плат, для поліпшення пайки, а також для багато чого іншого. Поверхня набуває кольору від світло-рожевого до темно-червоного. Відтінки зазвичай не нормуються.

Цинкування

Одним з найбільш поширених методів для захисту металевих виробів є цинкування. Зазвичай його застосовують для обробки різноманітних легованих або вуглецевих марок сталі. Нанесення гальванічних покриттів даного типу досить затребуване для захисту виробів з дроту і кріпильних елементів. Потрапляючи у вологе середовище, цинкова поверхня виступає як анод, завдяки чому сповільнюються окислювальні реакції, а основний метал при цьому отримує надійний захист від негативних факторів середовища.

Гальваника даного типу може використовуватися тільки після того, як металевих вироби будуть оброблені особливим чином. Для цього слід очистити їх від іржі, окаліни, технічних засобів мастильно-охолоджувального призначення. Коли процес гальванічного цинкування буде завершено, виріб має зазнати освітлення, тобто його протравлюють слабким розчином азотної кислоти, після чого проводять пасивацію. Так не тільки вдається збільшити стійкість оцинкованих виробів до негативних факторів, але і зробити їх більш декоративними, тобто надати блиск і певний відтінок. Технологія гальванічних покриттів в даному випадку передбачає товщину цинкового шару від 6 мкм до 1,5 мм.

Нікелювання

Захист металевих виробів може здійснюватися з використанням різних технологій. Однією з найбільш затребуваних і поширених на даний момент є нікелювання. Така популярність пояснюється хімічними властивостями нікелю. Він володіє високим ступенем стійкості до корозії у водному середовищі, а оксид нікелю запобігає подальшому окисленню металу. Крім цього, нікель слабо піддається впливу солей, кислот і лужів, за винятком азотної кислоти. Наприклад, гальванічне покриття товщиною 0,125 мм надійно захищає від більшості промислових газів, що характеризуються підвищеною агресивністю. Дуже важливий і такий момент: нікелюванню піддаються майже всі метали, завдяки чому такий спосіб можна застосовувати для додаткової обробки виробів.

Використання нікелювання доречне для вирішення цілого ряду завдань:

— забезпечення захисту металевих виробів;

— використання як декоративного покриття;

— формування попереднього шару, який буде підданий подальшій обробці;

— відновлення деталей і вузлів.

Покриття характеризується підвищеною зносостійкістю і твердістю і рекомендовано для деталей, які працюють в умовах тертя, особливо за відсутності будь-якої мастильності, використовується для захисту від корозії, а також забезпечення якісної пайки низькотемпáних припоїв, все це прописано в РТ. Гальванічні покриття мають підвищену крихкість, тому не рекомендовано проводити розвальцовку і гнучку деталей, що пройшли процедуру нікелювання. Його рекомендується застосовувати для складнопрофільованих деталей. Після процедури термообробки в умовах температури 400 градусів Цельсія покриття набуває максимальної твердості.

Олово-Вісмут

Олов’яне покриття характеризується стійкістю до дії з’єднань, що містять сірку, тому рекомендується для деталей, які знаходяться в контакті з гумою і пластмасами. Серед його властивостей можна назвати чудове зчеплення з основним металом, еластичність, здатність до вигину, витяжки, штампування, розвальцовки, пресової посадки, а також хороше збереження при свинчуванні. Свіжосаджене олов’яне покриття добре піддається пайці.

Висновки

Гальванічне покриття дозволяє поліпшити струмопровідні характеристики деталей, надаючи їм чудові властивості електроізоляції, а також захищаючи від впливу різних речовин. Крім того, цей спосіб дозволяє отримати відмінні поверхні, що мають дзеркальний вигляд, а також імітують покриття емаллю. Складно переоцінити, наскільки гальваника важлива в сучасному виробництві, оскільки розвиток технологій дозволив зробити процес більш досконалим.