Γαλβανισμός και εφαρμογή του
Γαλβανισμός — μέθοδος εναπόθεσης μετάλλων στην επιφάνεια μεταλλικών και μη μεταλλικών προϊόντων χρησιμοποιώντας ηλεκτρόλυση… Μετά από μια τέτοια εναπόθεση, η επιφάνεια του προϊόντος αποκτά μεγάλη αντοχή στη διάβρωση, πιο όμορφη εμφάνιση (διακοσμητική επίστρωση), μερικές φορές — μεγαλύτερη σκληρότητα, αντοχή στη φθορά.
Εάν σε αυτή την περίπτωση το προϊόν καλύπτεται με ένα πολύ λεπτό (5 — 30 μm) στρώμα μετάλλου, μόνο σε σπάνιες περιπτώσεις (επιφανειακή σκλήρυνση) που φτάνει τα δέκατα του χιλιοστού, τότε αυτός ο τύπος διαδικασίας ονομάζεται γαλβανική επίστρωση.
Επί του παρόντος, η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση χρησιμοποιείται ευρέως (επιμετάλλωση χαλκού, επινικελίωση, επιχρωμίωση, επάργυρη, επίχρυση επιμετάλλωση, επιμετάλλωση με κάδμιο, επίστρωση ψευδαργύρου, επίστρωση κασσίτερου, επικάλυψη μολύβδου).
Η επιχρυσωμένη, η επάργυρη, η επινικελωμένη και η επιχρωμίωση χρησιμοποιούνται κυρίως για διακοσμητικούς σκοπούς, ενώ ταυτόχρονα αυτές οι επικαλύψεις αυξάνουν την αντοχή στη διάβρωση.
Ο χαλκός χρησιμοποιείται κυρίως ως ενδιάμεσο στρώμα σε προϊόντα χάλυβα νικελίου ή χρωμίου.Η καλή πρόσφυση του προστατευτικού μετάλλου στο υλικό του προϊόντος είναι πολύ σημαντική για την ανθεκτικότητα των επιστρώσεων.. Το ζικέλιο και το χρώμιο προσκολλώνται σφιχτά στον χάλυβα, επομένως ο τελευταίος πρώτα μαλακώνει και στη συνέχεια εφαρμόζεται μια στρώση νικελίου ή χρωμίου στον χαλκό.
Δεδομένου ότι η στρώση χρωμίου σε ορισμένες περιπτώσεις δεν προστατεύει από τη διάβρωση, χρησιμοποιείται επίσης μια επίστρωση τριών στρωμάτων (χαλκός-νικέλιο-χρώμιο). Η κάλυψη προϊόντων με ένα στρώμα νικελίου ή χρωμίου προστατεύει την επιφάνεια από την οξείδωση όταν θερμαίνεται στους 480 — 500 ° C. Η επίστρωση ψευδαργύρου χρησιμοποιείται ευρέως για προστασία από τη διάβρωση. σε ορισμένες περιπτώσεις καταφεύγουν σε επιμετάλλωση καδμίου.
Η επικάλυψη χρωμίου και νικελίου χρησιμοποιείται επίσης για τη βελτίωση της αντοχής στη φθορά των επιφανειών, όπως τα στερεότυπα στη βιομηχανία εκτύπωσης. Η κάλυψη ενός στερεότυπου με ένα στρώμα νικελίου, χρωμίου ή σιδήρου μπορεί να αυξήσει τη διάρκεια ζωής του κατά 10 ή περισσότερες φορές. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το πάχος της εφαρμοσμένης μεμβράνης θα πρέπει να είναι μεγαλύτερο (30-50 μικρά ή περισσότερο).
Αναντικατάστατη προϋπόθεση για την αντοχή πρόσφυσης της εφαρμοσμένης στρώσης στο βασικό μέταλλο είναι η καθαρότητα της επιφάνειας του τελευταίου. Επομένως, πριν από την ηλεκτρόλυση, τα μικρότερα ίχνη βρωμιάς, οξειδίων, λιπών αφαιρούνται προσεκτικά από τα προϊόντα. Για να γίνει αυτό, συνήθως απολιπαίνονται σε ζεστά διαλύματα βάσεων ή σε οργανικούς διαλύτες - κηροζίνη, βενζίνη.
Για την αφαίρεση οξειδίων και ακαθαρσιών, τα προϊόντα χαράσσονται σε θειικό ή υδροχλωρικό οξύ και για να ληφθούν λείες επιφάνειες - με λείανση και στίλβωση. Η τελευταία λειτουργία επαναλαμβάνεται μετά την εφαρμογή, εάν για διακοσμητικούς λόγους είναι απαραίτητο να αποκτήσετε μια γυαλιστερή επιφάνεια, αφού τα προϊόντα μπάνιου είναι συνήθως ματ.
Το κύριο μέρος του ηλεκτρολύτη είναι τα άλατα του εφαρμοζόμενου μετάλλου.Επιπλέον, για τη βελτίωση της αγωγιμότητας του ηλεκτρολύτη, εισάγονται συχνά οξέα ή βάσεις σε αυτόν, που καθιστούν τον ηλεκτρολύτη όξινο ή αλκαλικό. Κατά τη διάρκεια της επιχρύσωσης και της επάργυρης, και μερικές φορές με την επιμετάλλωση χαλκού, εισάγονται ενώσεις κυανίου στον ηλεκτρολύτη, γεγονός που παρέχει καλύτερη πρόσφυση της επικάλυψης στο βασικό μέταλλο. στυπτηρία.
Κατά κανόνα, οι διαλυτές άνοδοι χρησιμοποιούνται σε διαδικασίες ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης με τη μορφή λωρίδων ή ράβδων μετάλλου που εφαρμόζονται στην κάθοδο.. V Σε αυτή την περίπτωση, το μέταλλο μεταφέρεται από την άνοδο στην κάθοδο. Ωστόσο, άνοδοι κατασκευασμένες από μέταλλο ή κράμα που είναι αδιάλυτες σε έναν δεδομένο ηλεκτρολύτη χρησιμοποιούνται επίσης, για παράδειγμα, σε επιχρωμίωση, κατασκευασμένες από μόλυβδο ή κράμα μολύβδου-αντιμονίου.Στην περίπτωση αυτή, το μέταλλο διαχωρίζεται στα προϊόντα λόγω της ο ηλεκτρολύτης και το άλας του εφαρμοζόμενου μετάλλου πρέπει να προστίθενται συστηματικά στον ηλεκτρολύτη.
Ο γαλβανισμός πραγματοποιείται σε λουτρά κατασκευασμένα από υλικό που είναι χημικά ανθεκτικό στον ηλεκτρολύτη που χρησιμοποιείται. Οι μεγάλοι κάδοι είναι κατασκευασμένοι από χάλυβα, συγκολλημένοι και για όξινα διαλύματα μονώνονται εσωτερικά με καουτσούκ, εβονίτη, πλαστικό βινυλίου ή καλύπτονται με βερνίκια ανθεκτικά στα οξύ και ανθεκτικά στη θερμότητα.
Τα προς επεξεργασία τεμάχια συνήθως τοποθετούνται σε κρεμάστρες στο λουτρό. Για διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε χαμηλή πυκνότητα ρεύματος (0,01 — 0,1 A / cm2), χρησιμοποιούνται σταθερά λουτρά με σταθερές καθόδους.
Σε υψηλές πυκνότητες ρεύματος (π.χ. σε επιχρωμίωση) χρησιμοποιούνται συνεχή λουτρά, όπου τα προϊόντα κατά τη διαδικασία επίστρωσης μετακινούνται από τη μια άκρη του λουτρού στην άλλη. Τέτοια λουτρά είναι συνήθως εξοπλισμένα με συσκευές για την ανάμιξη του ηλεκτρολύτη με πεπιεσμένο αέρα και το φιλτράρισμα του.
Σε υψηλή χωρητικότητα, χρησιμοποιούνται αυτόματα μηχανήματα εξοπλισμένα με πολλά λουτρά, στα οποία πραγματοποιείται όχι μόνο η επίστρωση των ίδιων των προϊόντων, αλλά και η προετοιμασία της επιφάνειάς τους (απολίπανση, χάραξη και έκπλυση). Σε τέτοιες μηχανές, τα προϊόντα, κινούμενα σε σκαλοπάτια οριζόντια και κάθετα, περνούν διαδοχικά από όλες τις σκάφη.
Η επιμετάλλωση, όπως συμβαίνει με όλες τις ηλεκτρολυτικές διεργασίες, χρησιμοποιεί συνεχές ρεύμα, συνήθως χαμηλής τάσης (6 - 24 V). Η διαδικασία ρυθμίζεται με αλλαγή της πυκνότητας ρεύματος, η τιμή της τελευταίας αλλάζει ανάλογα με τη διαδικασία από εκατοστά και δέκατα A / dm2 σε επιχρύσωση και ασήμι σε δέκατα A / cm2 σε επιχρωμίωση.
Καθώς η πυκνότητα ρεύματος αυξάνεται, η ποσότητα του εναποτιθέμενου μετάλλου ανά μονάδα χρόνου αυξάνεται, αλλά όταν υπερβαίνει μια ορισμένη τιμή (τη δική της για κάθε διαδικασία), η ποιότητα της επίστρωσης επιδεινώνεται απότομα. Τα γαλβανισμένα λουτρά τροφοδοτούνται από γεννήτριες DC ή μετατροπείς ημιαγωγών.
Για τις περισσότερες διεργασίες ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, η απόδοση ρεύματος είναι σχετικά υψηλή (από 100 έως 90%), για ορισμένες διεργασίες, για παράδειγμα, επιχρύσωση και ορισμένους τύπους επιμετάλλωσης χαλκού, η απόδοση ρεύματος μειώνεται στο 70 - 60%. Μόνο με την επιχρωμίωση είναι πολύ χαμηλή (12%), αφού σε αυτή τη διαδικασία το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται δαπανάται σε παράπλευρες αντιδράσεις.
Τα τελευταία χρόνια έχουν πραγματοποιηθεί πειράματα σχετικά με τη χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος σε γαλβανικές διεργασίες. Τυπικά, ένα εξάρτημα εναλλασσόμενου ρεύματος υπερτίθεται σε ένα ρεύμα συνεχούς ρεύματος, με το πλάτος του εξαρτήματος AC να είναι περίπου 2 φορές η τιμή DC.Η χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος στην παραγωγή επικαλύψεων νικελίου, χαλκού και ψευδαργύρου μπορεί να βελτιώσει την ποιότητά τους, ειδικότερα, να μειώσει τη μόλυνση του εφαρμοζόμενου στρώματος με ακαθαρσίες.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, μια επίστρωση χαλκού είναι δυνατή όταν το λουτρό τροφοδοτείται με ρεύμα 50 Hz. Αυτό εξηγείται από τη μερική ανόρθωση του εναλλασσόμενου ρεύματος από ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο, λόγω του οποίου εμφανίζεται μια σταθερή συνιστώσα στο ρεύμα του λουτρού.