+7(495) 642-51-25

Гальваническое покрытие металла

Главная » Блог » Гальваническое покрытие металла

Услуги

Гальваническое покрытие металла

Гальваническое покрытие металла – это метод, суть которого заключается в нанесении слоя одного металла на другой под действием электролиза, который осуществляется методом погружения. Сначала металлические детали особым образом подготавливают, затем их опускают в гальваническую ванну, являющуюся емкостью из диэлектрика. Она наполнена электролитом и снабжена растворимыми или нерастворимыми анодами, также в ней установлены специальные приборы для поддержания температуры и перемешивания раствора.

В каком виде может быть гальваническое покрытие металла

Человек, которого можно назвать первооткрывателем гальванотехники, Б. С. Якоби, член Российской академий наук, в 1837 году смог создать медный дубликат с металлического оригинала гальванопластическим способом. Тогда этот метод не использовался так широко, как сейчас. Гальваническое покрытие было, как правило, декоративным. Металл обрабатывали следующими методами: серебрением, золочением, нанесением олова, электроосаждением меди.

Гальваническое покрытие металла имело узкий круг применения. Электролиз проводили на основании тех данных, которые были получены опытным путем, поэтому при осуществлении процесса не учитывали его особенностей, неизвестных в то время. Осадки, которые удовлетворяли бы своим качеством, получались только при очень низких скоростях реакции (плотность тока на катоде 5—30 А/м2) и толщине слоя не более пяти мкм.

В начале 1920-х годов, параллельно с развитием теоретической и прикладкой электрохимии, усовершенствовались и процессы гальванического покрытия металлами, что в дальнейшем привело к активному внедрению этой технологии в самые разные отрасли промышленности.

Баннер

Можно выделить три вида гальванических покрытий в зависимости от эксплуатационных характеристик деталей:

  • защитно-декоративные гальванические покрытия – для придания красоты изделиям и для защиты их от вредных факторов среды;
  • защитные электролитические покрытия – защищают от коррозии в агрессивных средах;
  • гальванические покрытия специального назначения – наносятся для придания изделиям новых свойств: магнитных, электроизоляционных, увеличивают их твердость, износостойкость и восстанавливают детали, бывшие в употреблении.

Гальваническое покрытие металла в зависимости от механизма его защитного действия можно разделить на две большие группы: катодное или анодное. Анодные покрытия всегда более электроотрицательны, а катодные более электроположительны по своему потенциалу относительно металла, из которого изготовлена деталь. Здесь можно привести следующий пример: по отношению к стали кадмий и цинк являются анодными покрытиями, а золото, никель, серебро, медь – катодными.

Читайте также:Латунные стойки

Гальваническое покрытие металла по ГОСТу

  • Металл, подвергающийся гальваническому покрытию, должен соответствовать ГОСТ 9.301—78, параметры шероховатости его должны быть в пределах: Rz = 40 мкм под защитные покрытия; Ra = 2,5 мкм под защитно-декоративные; Rz ≤ 40 мкм под специальные покрытия в зависимости от функционального назначения; Ra = 1,25 мкм под твердые и электроизоляционные анодно-окисные покрытия;
  • Вышеприведенные указания к шероховатости поверхности не относятся к нерабочим труднодоступным для механической обработки и нерабочим внутренним поверхностям деталей, резьбовым поверхностям, поверхностям среза штампованных деталей толщиной до 4 мм, и на детали, шероховатость поверхности металла которых прописана в стандартах. Техническая документация должна содержать в себе следующую информацию: подлежит изменению или нет шероховатость и нужно ли предусматривать дополнительную защиту детали после нанесения слоя металла. Покрываемые детали должны подходить под требования: на них не должно быть неоднородности проката, закатанной окалины, заусенцев, расслоений и трещин от травления, полирования и шлифования, пор и раковин;
  • Подготовка к гальваническому покрытию деталей, изготовленных из горячекатаного металла, предусматривает их очистку от травильного шлама, продуктов коррозии основного металла и других загрязнений;
  • Литые и кованые изделия не должны иметь на своей поверхности пор, газовых и усадочных раковин, шлаковых включений, спаев, недоливов, трещин. Детали, которые прошли галтовку, гидро- и металло-пескоструйной обработку необходимо очистить от шлама, шлака, продуктов коррозии и заусенцев. Изделие допускается к шлифовке, если на нем нет забоин, вмятин, прижогов, рисок, заусенцев и дефектов от рихтовочного инструмента;
  • До гальванического покрытия металла допускаются детали без острых углов, их следует скруглить и довести до радиуса 0,3 мм и более, допускается наличие фасок;
  • Если изделие, подвергающееся гальваническому покрытию, имеет швы, то нужно убедиться, что они непрерывны, защищены, нельзя допустить попадание электролита в зазор. Ненадежные швы, особенно прерывистые, нужно загерметизировать;
  • Гальваническое покрытие производится по ГОСТ 9.301—78;
  • Гальванические покрытия имеют четкие требования к внешнему виду, а также к специальным свойствам, которые желает получить заказчик. Помимо этого, устанавливаются требования к толщине, пористости и прочности сцепления. При покрытии сплавов — к химическому составу; при покрытии неметаллических неорганических поверхностей — к защитным свойствам;
  • Все дополнительные свойства гальванических покрытий должны соответствовать требованиям конструкторской документации;
  • Толщина, химический состав, защитные свойства и пористость доводятся до указанных в ГОСТ9.301—78;
  • Вид и толщина покрытий, нанесенных на детали (согласно ГОСТ 9.301—78, ГОСТ 9.073—77, ГОСТ 21 484—76) не должны отклоняться от значений, указанных в нормативно-технической документации, но есть исключения: детали, изготовленные по 7, 8 и 9-му квалитетам или имеющие посадки с натягом; резьбовые детали; пружины.

Какими свойствами обладает гальваническое покрытие металла

Способ защиты гальваническим покрытием изделия зависит от используемого металла и от факторов внешней среды.

Если в процессе производства появляется необходимость придать металлу какие-либо особые свойства, то используют метод гальванического покрытия. Существуют гальванические покрытия из благородных металлов, для получения которых используют осаждение металлов из солевых растворов под воздействием электрического тока. Такая обработка добавляет блеска и цвета ювелирным изделиям и защищает их от потемнения, полирует поверхность. Если осуществить гальваническое покрытие металлов, к примеру, золотом или серебром, то получится надолго сохранить красоту украшения.

Дорогие читатели!

Если у Вас возникли вопросы по поводу разработки и производства:

➜   корпусов для РЭА;

корпусов для светодиодных табло и мониторов;

экранирующих конструктивов для электронных устройств.

Позвоните по телефону:
+7(495)642-51-25
или оставьте заявку.
Мы ответим на все Ваши вопросы!
Это абсолютно бесплатно!

Технология гальванического покрытия хорошо зарекомендовала себя в защите деталей от коррозии. Качество гальванического покрытия прямым образом влияет на долговечность детали и ее эксплуатационные характеристики.

Гальваническое покрытие металла очень – очень распространенная технология, которая не только защищает изделие, но и придает ему свойства износостойкости, теплопроводности и другие.

Чтобы получить гальваническое покрытие, выделяют металл из раствора его солей благодаря воздействию на него электрического тока. Здесь в роли анода выступает вспомогательный электрод, подключенный полюсу источника тока «+». Катод – это деталь, подвергаемая гальваническому покрытию.

Электролитические покрытия обладают следующими свойствами:

  • Шероховатость поверхности, которая увеличивается после нанесения гальванического покрытия на изделие;
  • Твердость электролитически металлизированной поверхности, для определения которой необходимо использовать прибор ПМТ-3. В нем присутствует алмазная пирамида, которая вдавливается в поверхность на разных режимах. Затем исследуют получившийся след от нее и рассчитывают микротвердость покрытия (по Виккерсу в мегапаскалях);
  • Электрические свойства – это контактное сопротивление и электропроводность, без наличия информации о них невозможно изготовление приборов, контактов и многого другого.

Гальваническое покрытие наносится на поверхность изделия, но при этом, оно в некоторых случаях меняет физико-механические свойства покрываемого металла, что объясняется свойствами покрытия и наводороживанием.

Наводороживание (charging) представляет собой внедрение водорода в металл из водных растворов или газонасыщенной водной среды, содержащей наводороживающий агент, под воздействием постоянного тока (гальваностатический режим) или постоянного электродного потенциала (потенциостатический режим) или путем коррозионных процессов. (ГОСТ Р 9.915-2010: Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, покрытия, изделия. Методы испытаний на водородное охрупчивание).

Наводороживание стали сильно уменьшает свойство пластичности. В зависимости от структуры стали (мартенсит, тростит, аустенит и др.) меняется степень воздействия водорода на нее. Сталь с троститной структурой охрупчивается сильнее, чем с сорбитной. Если гальваническое покрытие наносится на изделие, выполненное из высокопрочной стали с большим внутренним напряжением, могут появиться трещины.

Какие методы используют для создания гальванического покрытия металла

Хромирование

В основе этого метода гальванического покрытия металла лежит диффузия, в результате которой верхний слой стали поглощает в себя хром, также возможно осуществлять хромирование осаждением на детали слоя вещества из электролита под действием электротока. Это защищает изделие от внешних факторов, придает эстетичности внешнему виду, увеличивает степень твердости поверхности.

В промышленности этот метод покрытия используется для того, чтобы готовое изделие имело привлекательный внешний вид, но предварительно его обязательно подвергают полировке.

Гальваническое покрытие металла хромом придаёт изделию следующие характеристики: жаростойкость, износостойкость, плохая смачиваемость, низкий коэффициент трения, малая пластичность. Обрабатываемая поверхность приобретает новые свойства: устойчивость при трении, способность выдерживать распределительную, но не сосредоточенную ударную нагрузку.

Существует гальваническое покрытие металла в форме молочного хрома, оно не устойчиво к износам, не твердое и малопористое. Внешне изделие смотрится привлекательно и при этом защищено от коррозии.

Промышленность применяет хромирование изделий для повышения их износостойкости, увеличения устойчивости к коррозии, снижения трения (в тот же момент прочность стали становится больше), защищенности изделия от газовой коррозии, сохранности в морской и обычной воде, азотной кислоте. Такой тип гальванического покрытия металла делает более заметными внешние недостатки, следовательно, необходимо произвести дополнительные работы, связанные с выравниванием поверхности.

Черное хромирование

Этот вид гальванического покрытия создает слой, как правило, на деталях, которые должны обладать высокой теплоотдачей (например, радиаторы) и на оптических системах. Такое покрытие имеет малую толщину, всего 1,5 – 2 мкм. Если изделие должно быть защищено дополнительно от коррозии, то наносят поочередно слои черного хрома и молочного. Если защита наносится на цветной металл, толщина подслоя должна быть хотя бы 3-6 мкм, если на черный – от 9 мкм.

Черное хромирование, в отличие от оксидирования или черного никелирования, более износоустойчиво и термостойко, сохраняет свои свойства до температуры 773К.

Реализовать эту технологию возможно с использованием нескольких различных электролитов, результаты при этом получатся равноценными, то есть свойства осажденного гальванического хромового слоя будут схожими. Электролит выбирают по наличию необходимых материалов.

Меднение

Этот метод гальванического покрытия металла значительно увеличивает электропроводность, его используют в качестве вспомогательного слоя на изделиях из стали, под хромовое, никелевое или другое покрытие, что обеспечивает хорошее сцепление и повышает защитную способность. Гальваническое покрытие медью обычно не применяется как самостоятельное или декоративное. Меднение, в силу способности данного металла предотвращать возникновение искр, востребовано для нефтяной и газовой промышленности.

Данную технологию применяют для покрытия изделий из стали. Меднение также может применяться для создания защиты отдельных участков изделий из стали от цемента, в таких случаях обрабатывают участки, которые в дальнейшем планируется резать.

Гальванические покрытия металлов применяются в нефтегазовой отрасли, во избежание образования искр, в электроэнергетической сфере для осуществления дальнейших многослойных покрытий, которые защищают и придают эстетический внешний вид, в производстве печатных плат, для улучшения пайки, а также для многого другого. Изделие приобретает оттенок от светло-розового до темно-красного цвета. Оттенки нормировать не принято.

Цинкование

Этот метод гальванического покрытия активно применяется для защиты металлических деталей, но чаще для работы с легированными или углеродистыми марками стали. Цинкованием покрывают изделия из проволоки и крепежные элементы для их защиты. Если среда влажная, цинковая поверхность выступает анодом, это замедляет окислительные реакции, а покрываемый металл становится защищенным от вредных воздействий окружающей среды.

Прежде, чем оцинковывать поверхность, обрабатываемые изделия нужно специально подготовить. Сначала нужно произвести очистку от ржавчины, окалины, технических средств смазочно-охлаждающего назначения. Когда слой цинка нанесен, изделие нужно осветлить использованием слабого раствора азотной кислоты, а уже после этого его пассивируют. Выполнение таких действий позволяет создать устойчивость оцинкованных изделий к негативным факторам внешней среды, а также придает блеск и оттенок, что, несомненно, улучшает их внешний вид. Данная технология гальванических покрытий металла подразумевает толщину цинкового покрытия от 6 мкм до 1,5 мм.

Никелирование

Металлические изделия часто защищают от коррозии нанесением на них слоя никеля, что объясняется его свойствами: он устойчив к коррозии в водной среде, а оксид никеля предотвращает последующее окисление металла. Никель не подвергается воздействию солей, кислот и щелочей, кроме азотной кислоты. Если нанести гальваническое покрытие из этого металла (толщина 0,125 мм) на изделие, то это защитит его от многих промышленных агрессивных газов. Немаловажная особенность данного метода заключается в том, что никелировать можно практически любую поверхность, поэтому таким способом можно создать дополнительный слой защиты металла.

Гальваническое покрытие металла никелем применяют для:

  • защиты изделий из металла;
  • улучшения внешнего вида;
  • создания первичного слоя, который подлежит последующей обработке;
  • для восстановления деталей и узлов.

Гальваническое покрытие никелем обладает высокой износостойкостью и твердостью, что защищает детали при трении, даже при условии отсутствия смазки, предотвращает коррозию металла и обеспечивает качественную пайку низкотемпературных припоев, это отражено в ГОСТ.

Гальванические покрытия достаточно хрупки, а значит, не следует осуществлять развальцовку и гибку никелированных деталей. Этот способ хорошо подходит для сложнопрофилированных деталей. Если изделие подвергнуть термической обработке при 400 градусов Цельсия, то оно достигнет максимальной твердости.

Олово-висмутовое гальваническое покрытие

Нанесенный этим способом слой не подвергается разрушению от влияния соединений серы, поэтому его активно применяют для обработки изделий, находящихся в постоянном взаимодействии с резиной и пластмассами. Олово-висмутовое гальваническое покрытие обеспечивает крепкое сцепление с металлом, на который оно наносится, обладает такими свойствами, как эластичность, способность к изгибу, вытяжке, штамповке, развальцовке, прессовой посадке, сохраняется при свинчивании. Свежее оловянное нанесение несложно паять.

Данный способ обработки металла улучшает проводимость тока изделия, придает ему свойство электроизоляции и сводит к минимуму отрицательное воздействие среды. При помощи олово-висмутового гальванического покрытия создаются прекрасные зеркальные поверхности, не уступающие своим качеством эмалевым.

Железнение

Такой способ гальванического покрытия металла применяется крайне редко. Железом покрывают матрицы в полиграфической промышленности и на последнем этапе создания обрабатывают детали машин, а также его используют для ремонта изношенных инструментов. Этот способ позволяет получить очень чистое железо для различных научных исследований. В качестве основного электролита выступает сернокислое или хлористое железо.

Латунирование

Этот способ гальванического покрытия представляет собой нанесение на металл, особенно сталь, тонкого слоя латуни (несколько мкм), состоящей из 70% меди и 30% цинка. Латунь защищает изделие от коррозии, создает прочное сцепление стальных и алюминиевых деталей с резиной при горячем прессовании, а также его используют как промежуточный слой при никелировании или лужении стальных деталей, что более эффективно, чем прямое покрытие никелем либо оловом. Латунирование позволяет увеличить антифрикционные свойства титана и его сплавов.

Серебрение и золочение

Такой способ гальванического покрытия металла используется в производстве ювелирных украшений, поскольку он придает готовым изделиям необходимые цвета, тона, блеск, обеспечивает достижение цветовой гармонии, защищает от коррозии, повышает прочность и твердость готового изделия.

Экономически более выгодно при золочении применять нерастворимые (угольные, платиновые или стальные) аноды. Гальванические покрытия из золота, серебра и их сплавов, полученные из цианистых электролитов, содержащих свободный цианистый калий, обеспечивают достижения лучших свойств защитного слоя. Следует отметить, что утилизация промывных вод и отработанных электролитов, содержащих свободные цианиды, требует особой осторожности и соблюдения мер безопасности, как и сам процесс получения этих гальванических покрытий.

Если покрытие создается без применения цианистых электролитов, то таких строгих соблюдений мер безопасности не требуется. К нецианистым электролитам относятся: гексаферроцианидные, роданидные, йодидные, пирофосфатные – при серебрении; трилонатные, сульфитные, тиосульфатные, триполифосфатные используются при золочении. Эти покрытия менее опасны, но не могут создать глянцевых поверхностей, что приводит к необходимости дополнительной полировки изделий. Для возможности осуществления такой обработки, детали должны быть несложных форм.

Нанесение слоя серебра используют не только для придания красивого внешнего вида изделию, но и для оборудования пищевой промышленности, поверхности которого после обработки приобретают антибактериальные свойства, его также наносят на рабочие поверхности прожекторов, автомобильных фар, иных светильников для увеличения их отражающей способности.

Гальваническое покрытие металла серебром и золотом используют при производстве электронных приборов. Золочение значительно улучшает внешний вид изделия, а также позволяет сохранить его в целости до 150 лет.

Как происходит обработка деталей после нанесения гальванического покрытия металла

Когда гальваническое покрытие нанесено на поверхность металла, изделие подлежит промыванию водой, затем его подвергают нейтрализации в щелочных растворах, это убирает следы электролитов электролитов и предупреждает коррозию. В случае нанесения на поверхность хрома, нейтрализация проводят в растворе кальцинированной соды (20- 70 г/л) при 15-30°С в течение 15-30 с. Если детали покрывались с использованием хлористых электролитов, тогда особенно важно как следует их обработать, в противном случае оставшиеся ионы хлора будут вызывать коррозию верхних слоев изделий при повышенной влажности. Такая обработка осуществляется следующим образом: деталь промывают и нейтрализуют в 10%-ном растворе щелочи при температуре 60-80°С в течение 5-10 минут.

Для обеспечения устойчивости к коррозии гальванического покрытия металла, его необходимо пассивировать обработкой в растворах хромовой кислоты или ее солей, после этого цинк покроется хроматной пленкой радужных оттенков. До того, как покрытие пассивируют, его осветляют в растворе азотной кислоты (20-30 г/л) на протяжении 6-18 секунд. После этого его опускают в раствор, содержащий 150-200 г/л двухромовокислого натрия (или калия) и 8-12 г/л серной кислоты, на 6-18 секунд. Раствор, который можно использовать и для пассивации, и для осветления состоит из 80-110 г/л хромового ангидрида и 3-5 г/л серной кислоты, обрабатывают им деталь в течение 3-6 секунд. Температура растворов должна быть при этом 15-30°С.

Обработка высокими температурами необходима для сушки и улучшения свойств нанесенных металлов. Этот процесс происходит в сушильном шкафу при температуре 50-100°С в течение 5-10 минут. Температура сушки оцинкованных деталей после пассивирования должна находиться в диапазоне 50-60 °С. В процессе электролиза идет выделение водорода, он попадает в само покрытие, и это приводит к увеличению хрупкости, снижению усталостной прочности детали и сцепляемости покрытия. Таким образом, хромированные детали, работающие при больших динамических нагрузках или же требующие повышенной точности и стабильных размеров (плунжерные пары), необходимо обезводороживать путём нагрева их при температуре 180-230°С в течение 2-3 часов.

В процессе механической обработки мягкие покрытия точат, а твердые подвергают шлифовке или хонингуют. Эффективнее всего железные изделия обрабатываются при помощи сверхтвердого инструментального материала гексанита . Режим резания должен быть следующим: скорость 80-120 м/мин, подача 0,02-0,08 мм/об и глубина ОД 0,3 мм. Геометрия резца: передний угол 2-6°, главный угол в плане 45-60°, вспомогательный угол в плане 10-15 и задний — 7-10°; радиус закругления вершины 0,2-0,8 мм.

Если изделия были подвержены железнению и хромированию, они шлифуются электрокорундовыми кругами (24А25СМ2К и 34А40СМ2К) на керамической связке зернистостостью 25-40 среднемягкой твердости. Скорости вращения круга и детали соответственно 25-35 м/с и 25-60 м/мин, глубина шлифования (поперечная подача) до 0,012 мм, продольная подача 0,1-0,3 ширины круга, обильное охлаждение не менее 10 л/мин.

«ООО «Треком» специализируется на проектировании и изготовлении корпусов для РЭА. Если Вы нуждаетесь в гальваническом покрытии металлических корпусов РЭА или отдельных деталей из металла, то рекомендуем вам заказать их изготовление в компании «Треком». В ассортименте услуг этой организации имеется нанесение различных видов и типов гальванических покрытий на металлы и стали по низким ценам. Специалисты «Треком» подберут оптимальный для ваших изделий тип гальванического покрытия и организуют работы по его нанесению. Качественное исполнение заказа, комплексное обслуживание и привлекательные цены — вот основные характеристики услуг компании.»

Вы можете позвонить нам по телефону: +7(495)642-51-25
или