Гальванический это. Гальваническое покрытие металлов: принципы, применение и преимущества

Что такое гальваническое покрытие металлов. Как работает процесс электроосаждения. Какие материалы используются для гальванопокрытия. Где применяется гальванизация в промышленности и быту. Каковы основные преимущества гальванических покрытий.

Что такое гальваническое покрытие и как оно работает

Гальваническое покрытие — это процесс нанесения тонкого слоя металла на поверхность изделия с помощью электролиза. Основные компоненты системы гальванического покрытия включают:

• Анод — источник ионов металла покрытия
• Катод — изделие, на которое наносится покрытие
• Электролит — проводящий раствор солей металла
• Источник постоянного тока

При пропускании электрического тока через систему ионы металла с анода переносятся через электролит и осаждаются на катоде, образуя равномерное металлическое покрытие. Толщина и свойства покрытия контролируются силой тока, временем процесса и составом электролита.

Материалы для гальванического покрытия

Для гальванизации могут использоваться различные металлы:

• Медь
• Никель
• Хром
• Цинк
• Олово
• Серебро
• Золото

Выбор металла покрытия зависит от требуемых свойств и области применения. Часто применяют многослойные покрытия для получения оптимального сочетания характеристик.

Основные области применения гальванических покрытий

Гальванизация широко используется в различных отраслях промышленности:

Автомобильная промышленность

В автомобилестроении гальваническое хромирование применяется для декоративной отделки бамперов, решеток радиатора и других элементов. Цинкование используется для защиты кузовных деталей от коррозии.

Авиакосмическая отрасль

На многие детали самолетов наносят гальванические покрытия для повышения коррозионной стойкости и продления срока службы. Хромирование и кадмирование часто применяют для крепежных элементов.

Электроника

В производстве электронных компонентов гальваническое золочение и серебрение используют для улучшения электропроводности контактов. Никелирование применяется для создания магнитных экранов.

Ювелирное дело

Гальваническое покрытие драгоценными металлами широко применяется в ювелирной промышленности для улучшения внешнего вида изделий и защиты от потускнения.

Преимущества гальванического покрытия металлов

Гальванизация обладает рядом важных преимуществ:

• Повышение коррозионной стойкости изделий
• Улучшение декоративных свойств поверхности
• Увеличение износостойкости и твердости
• Повышение электропроводности
• Возможность нанесения тонких равномерных слоев
• Экономичность процесса при массовом производстве

Благодаря этим преимуществам гальваническое покрытие остается одним из наиболее востребованных методов обработки поверхности в современной промышленности.

Особенности гальванического покрытия пластиковых изделий

Гальваническое покрытие может применяться не только для металлических, но и для пластиковых изделий. Это позволяет сочетать легкость пластика с прочностью и декоративными свойствами металлов.

Процесс металлизации пластика включает следующие основные этапы:

1. Подготовка поверхности пластика (обезжиривание, травление)
2. Нанесение тонкого проводящего слоя (химическое осаждение металла)
3. Гальваническое наращивание основного металлического покрытия

Гальваническая металлизация пластмасс применяется для изготовления автомобильных деталей, бытовой техники, сантехнической арматуры и других изделий, сочетающих легкость с металлическим внешним видом.

Гальваническое покрытие и 3D-печать

Сочетание аддитивных технологий и гальванического покрытия открывает новые возможности для производства. Основные преимущества такого подхода:

• Создание сложных геометрических форм с металлической поверхностью
• Улучшение механических свойств напечатанных деталей
• Придание функциональности (электропроводность, износостойкость)
• Декоративная металлическая отделка прототипов

Гальваническое покрытие 3D-печатных изделий позволяет получать высококачественные металлизированные детали при более низких затратах по сравнению с традиционными методами металлообработки.

Экологические аспекты гальванического производства

Гальваническое производство связано с использованием токсичных веществ и образованием опасных отходов. Основные экологические проблемы включают:

• Загрязнение сточных вод ионами тяжелых металлов
• Выбросы вредных веществ в атмосферу
• Образование токсичных шламов

Для минимизации негативного воздействия на окружающую среду применяются различные методы очистки стоков, утилизации отходов и замкнутые системы водооборота. Внедрение современных экологичных технологий позволяет существенно снизить вредные выбросы гальванических производств.

Современные тенденции развития гальванотехники

Основные направления совершенствования технологий гальванического покрытия:

• Разработка новых составов электролитов для получения покрытий с улучшенными свойствами
• Автоматизация и роботизация гальванических линий
• Внедрение методов нанесения нанокомпозитных покрытий
• Создание экологически безопасных процессов без использования токсичных веществ
• Применение импульсных токов и реверсивных режимов электролиза

Развитие гальванотехники направлено на повышение качества покрытий, снижение энергозатрат и минимизацию воздействия на окружающую среду.

Гальванические элементы — устройство, принцип работы, виды и основные характеристики

Гальванические элементы — устройство, принцип работы, виды и основные характеристики

Гальванический элемент — это химический источник электрического тока, основанный на взаимодействии двух металлов и/или их оксидов в электролите, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока. Таким образом, в гальванических элементах химическая энергия переходит в электрическую.

Предпосылки к появлению гальванических элементов. Немного истории. В 1786 году итальянский профессор медицины, физиолог Луиджи Алоизио Гальвани обнаружил интересное явление: мышцы задних лапок свежевскрытого трупика лягушки, подвешенного на медных крючках, сокращались, когда ученый прикасался к ним стальным скальпелем. Гальвани тут же сделал вывод, что это — проявление «животного электричества».

 

После смерти Гальвани, его современник Алессандро Вольта, будучи химиком и физиком, опишет и публично продемонстрирует более реальный механизм возникновения электрического тока при контакте разных металлов.

Вольта, после серии экспериментов, придет к однозначному выводу о том, что ток появляется в цепи из-за наличия в ней двух проводников из разных металлов, помещенных в жидкость, и это вовсе не «животное электричество», как думал Гальвани. Подергивание лапок лягушки было следствием действия тока, возникающего при контакте разных металлов (медные крючки и стальной скальпель).

Вольта покажет те же явления, которые демонстрировал Гальвани на мертвой лягушке, но на совершенно неживом самодельном электрометре, и даст в 1800 году точное объяснение возникновению тока: «проводник второго класса (жидкий) находится в середине и соприкасается с двумя проводниками первого класса из двух различных металлов… Вследствие этого возникает электрический ток того или иного направления».

 

В одном из первых экспериментов Вольта опустил в банку с кислотой две пластинки — цинковую и медную — и соединил их проволокой. После этого цинковая пластина начала растворяться, а на медной стали выделяться пузырьки газа. Вольта предположил и доказал, что по проволоке протекает электрический ток.

Так был изобретён «элемент Вольта» — первый гальванический элемент. Для удобства Вольта придал ему форму вертикального цилиндра (столба), состоящего из соединённых между собой колец цинка, меди и сукна, пропитанных кислотой. Вольтов столб высотою в полметра создавал напряжение, чувствительное для человека.

Поскольку начало исследованиям положил Луиджи Гальвани, то и название химического источника тока сохранило память о нем в своем названии.

Гальванический элемент — это химический источник электрического тока, основанный на взаимодействии двух металлов и/или их оксидов в электролите, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока. Таким образом, в гальванических элементах химическая энергия переходит в электрическую.

Гальванические элементы сегодня

 

Гальванические элементы сегодня называют батарейками. Широко распространены три типа батареек: солевые (сухие), щелочные (их называют еще алкалиновыми, «alkaline» в переводе с английского — «щелочной») и литиевые. Принцип их работы — все тот же, описанный Вольта в 1800 году: два металла взаимодействуют через электролит, и во внешней замкнутой цепи возникает электрический ток.

 

Напряжение батарейки зависит как от используемых металлов, так и от количества элементов в «батарейке». Батарейки, в отличие от аккумуляторов, не способны к восстановлению своих свойств, поскольку в них происходит прямое преобразование энергии химической, то есть энергии составляющих батарейку реагентов (восстановителя и окислителя), в энергию электрическую.

Входящие в батарейку реагенты, в процессе ее работы расходуются, ток при этом постепенно уменьшается, поэтому действие источника заканчивается после того как реагенты прореагируют полностью.

Щелочные и солевые элементы (батарейки) широко применяются для питания разнообразных электронных устройств, радиоаппаратуры, игрушек, а литиевые чаще всего можно встретить в портативных медицинских приборах типа глюкометров или в цифровой технике вроде фотоаппаратов.

 

Солевые батарейки

Марганцево-цинковые элементы, которые называют солевыми батарейками — это «сухие» гальванические элементы, внутри которых нет жидкого раствора электролита.

Цинковый электрод (+) — это катод в форме стакана, а анодом служит порошкообразная смесь из диоксида марганца с графитом. Ток течет через графитовый стержень. В качестве электролита используется паста из раствора хлорида аммония с добавлением крахмала или муки для загущения, чтобы ничего не текло.

Обычно производители батареек не указывают точный состав солевых элементов, тем не менее, солевые батарейки являются самыми дешевыми, их обычно используют в тех устройствах, где энергопотребление крайне низко: в часах, в пультах дистанционного управления, в электронных термометрах и т. п.

  

Понятие «номинальная емкость» редко употребляется для характеристики марганцево-цинковых батареек, так как их емкость сильно зависит от режимов и условий эксплуатации. Основными недостатками этих элементов являются значительная скорость снижения напряжения на всем протяжении разряда и значительное уменьшение отдаваемой емкости при увеличении тока разряда. Конечное разрядное напряжение устанавливают в зависимости от нагрузки в интервале 0,7-1,0 В.

 

Важна не только величина тока разряда, но и временной график нагрузки. При прерывистом разряде большими и средними токами работоспособность батареек заметно увеличивается по сравнению с непрерывным режимом работы. Однако при малых разрядных токах и многомесячных перерывах в работе емкость их может снижаться в следствии саморазряда.

Выше на графике изображены разрядные кривые для средней солевой батарейки за 4, 10, 20 и 40 часов для сравнения с щелочной, о которой речь пойдет далее.

Щелочные (алкалиновые) батарейки

Щелочной элемент питания — марганцево-цинковый гальванический элемент питания, в котором в качестве катода используется диоксид марганца, в качестве анода — порошкообразный цинк, а в качестве электролита — раствор щёлочи, обычно в виде пасты гидроксида калия.

Эти батарейки обладают целым рядом преимуществ (в частности, существенно большей ёмкостью, лучшей работой при низких температурах и при больших токах нагрузки).

 

Щелочные батарейки, в сравнении с солевыми, могут обеспечивать больший ток в течение длительного времени. Больший ток становится возможным, поскольку цинк здесь используется не в виде стакана, а в виде порошка, обладающего большей площадью соприкосновения с электролитом. В качестве электролита применяется гидрооксид калия в виде пасты.

 

Именно благодаря способности данного вида гальванических элементов в течение длительного времени отдавать значительный ток (до 1 A), щелочные батарейки наиболее распространены в настоящее время.

В электрических игрушках, в портативной медицинской технике, в электронных приборах, в фотоаппаратах — всюду применяются щелочные батарейки. Они служат в 1,5 раза дольше солевых, если разряд идет малым током. На графике изображены разрядные кривые при различных токах для сравнения с солевой батарейкой (график был приведен выше) за 4, 10, 20 и 40 часов.

Литиевые батарейки

Еще одним достаточно распространенным видом гальванических элементов являются литиевые батарейки — одиночные неперезаряжаемые гальванические элементы, в которых в качестве анода используется литий или его соединения. Благодаря использованию щелочного металла они обладают высокой разностью потенциалов.

 

Катод и электролит литиевого элемента могут быть очень разными, поэтому термин «литиевый элемент» объединяет группу элементов с одинаковым материалом анода. В качестве катода могут использоваться например: диоксид марганца, монофторид углерода, пирит, тионилхлорид и др.

 

Литиевые батарейки отличается от других элементов питания высокой продолжительностью работы и высокой стоимостью. В зависимости от выбранного типоразмера и используемых химических материалов, литиевый элемент питания может производить напряжение от 1,5 В (совместим с щелочными батареями) до 3,7 В.

Эти элементы питания обладают наивысшей емкостью на единицу массы и длительным временем хранения. Литиевые элементы широко применяются в современной портативной электронной технике: для питания часов на материнских платах компьютеров, для питания портативных медицинских приборов, наручных часов, калькуляторов, в фототехнике и т. д.

На графике выше приведены разрядные кривые для двух литиевых батареек от двух популярных производителей. Начальный ток составлял 120 мА (на резистор порядка 24 Ома).

По материалам electrik.info

Гальваническое производство, оборудование, емкости, линии, ванны

Продукция

События

Гальваническое производство

Гальваническое производство и другие технологии обработки и защиты поверхности металлических изделий являются той областью современной промышленности, где для изготовления технологического оборудования особенно широко применяются инженерные термопласты.

Обычно выделяют следующие стадии физико-химического процесса обработки поверхности:

• Промывка и травление
• Гальваническое производство (нанесение защитного покрытия)

В дополнение к этому необходимыми элементами гальванического производства являются:

• Системы вентиляции
• Системы водоочистки

При строительстве этих систем также широко используются инженерные термопласты. В частности, особенно широко применяются такие материалы как листовой полипропилен и полиэтилен высокой плотности (HDPE, ПЭНД).

В отечественной и зарубежной практике сваренные из полипропиленовых листов ванны для гальванических процессов в настоящее время активно вытесняют стальные ванны, футерованные различными материалами (резиной, мягким ПВХ и т.д.).

Гальваническое производство образует сточные воды, характеризующиеся высокой концентрацией ионов тяжелых металлов. Для их удаления используют отстаивание, фильтрование, нейтрализацию, химическое осаждение, коагуляцию, сорбцию и т.д. Емкости для обработки сточных вод цехов, также целесообразней всего изготавливать из инженерных листовых полимеров, таких как полипропилен, полиэтилен и поливинилхлорид.

ООО «ПМК» СибМашПолимер» специализируется на разработке, производстве, поставки и монтаже оборудования из термопластов и стали для гальванических производств. Наше оборудование отличается высоким качеством работы и большим сроком эксплуатации. Изготавливается в соответствии с пожеланиями Заказчика по индивидуальным эскизам, чертежам, ТЗ.

Гальванические ванны из термопластов (пластмасс)	Гальванические ванны из стали	Ванны из стали, футерованные термопластами
Гальванические линии	Гальванические барабаны	Полимерные вкладыши в ванны
Емкостное оборудование для кислот, щелочей, реагентов и др.	Перемешиватели, смесители, емкости с мешалками	Вентиляционная система (воздуховоды и фасонные части к ним)
Бортовые отсосы, вытяжные зонты	Ведра для кислот, щелочей и др. агрессивных жидкостей	Скрубберы, циклоны, турбоциклоны
Электрические нагреватели для гальванических ванн	Теплообменники для гальванических ванн	Выпрямители постоянного тока
Фильтровальные установки для гальванических ванн	Контрольно-измерительные приборы	Трубопроводы для подачи и слива жидкостей

Сотрудничество с СибМашПолимер

О компании

Как мы работаем

О производстве

Гальваническое покрытие 101: Как работает гальваническое покрытие металлов

Гальваническое покрытие позволяет сочетать прочность, электропроводность, стойкость к истиранию и коррозии, а также внешний вид определенных металлов с различными материалами, имеющими свои преимущества, такими как доступные и/или легкие металлы или пластмассы.

Из этого руководства вы узнаете, почему многие инженеры, исследователи и художники используют гальваническое и металлическое покрытие на каждом этапе производства — от прототипирования до массового производства.

Информационный документ

Читайте дальше, чтобы узнать, как инженеры добавляют металл к 3D-печати из смолы и почему детали из гибридного металла могут открывать двери для удивительного диапазона применений, включая (но не ограничиваясь) прочность и долговечность конечного использования.

Загрузить информационный документ

Гальванопокрытие — это процесс использования электроосаждения для покрытия объекта слоем металла. Инженеры используют контролируемый электролиз для переноса желаемого металлического покрытия с анода (часть, содержащая металл, который будет использоваться в качестве покрытия) на катод (часть, на которую будет нанесено покрытие).

Схема гальванического покрытия медью с использованием электролитной ванны из сульфата меди, серной кислоты и ионов хлора.

(источник изображения)

Анод и катод помещаются в химическую ванну с электролитом и подвергаются непрерывному электрическому заряду. Электричество заставляет отрицательно заряженные ионы (анионы) двигаться к аноду, а положительно заряженные ионы (катионы) — к катоду, покрывая или покрывая желаемую часть ровным металлическим покрытием. При гальваническом покрытии используется материал подложки (часто более легкий и/или более дешевый материал) и герметизируется подложка в тонкой оболочке из металла, такого как никель или медь.

Гальваническое покрытие чаще всего применяется к другим металлам из-за основного требования, чтобы основной материал (подложка) был проводящим. Хотя они менее распространены, были разработаны автокаталитические предварительные покрытия, которые создают ультратонкий проводящий интерфейс, позволяющий наносить различные металлы, в первую очередь медные и никелевые сплавы, на пластиковые детали.

Гальваническое покрытие и гальванопластика выполняются с использованием электроосаждения. Разница в том, что при гальванопластике используется форма, которую удаляют после формирования детали. Гальванопластика используется для создания цельных металлических деталей, тогда как гальваническое покрытие используется для покрытия существующей детали (изготовленной из другого материала) металлом.

Вы можете гальванизировать один металл или комбинацию металлов. Многие производители предпочитают наносить слои металлов, таких как медь и никель, чтобы максимизировать прочность и проводимость. Материалы, обычно используемые в гальванике, включают:

• Латунь
• Кадмий
• Хром
• Медь
• Золото
• Железо
• Никель
• Серебро
• Титан
• Цинк

Подложки могут быть изготовлены практически из любого материала, от нержавеющей стали и других металлов до пластика. Ремесленники гальванопокрывали органические материалы, такие как цветы, а также ленты из мягкой ткани.

Важно отметить, что непроводящие подложки, такие как пластик, дерево или стекло, необходимо сначала сделать проводящими, прежде чем на них можно будет наносить гальваническое покрытие. Это можно сделать, покрыв непроводящую подложку слоем токопроводящей краски или аэрозолем.

Благодаря научным достижениям в области производства материалов и пластмасс легкие и недорогие пластиковые детали заменили более дорогие металлические детали в самых разных областях применения, обслуживающих различные отрасли промышленности, от автомобилей до водопроводных труб.

Несмотря на то, что пластик имеет ряд преимуществ перед металлом, есть много областей применения, в которых металл по-прежнему доминирует. Как бы вы ни старались, вы никогда не получите пластик с такой же роскошной отделкой, как у меди. И хотя пластик может быть более гибким, чем большинство металлов, он не такой прочный. Здесь на помощь приходит металлизация.

3D-печать предлагает уникальные преимущества в сочетании с гальванопокрытием. Инженеры часто выбирают подложки для 3D-печати из-за свободы проектирования аддитивного производства. Часто гальванопокрытие 3D-печатных деталей дешевле, чем литье, машинная обработка или использование других методов производства, особенно когда речь идет о прототипировании.

Стереолитография (SLA) 3D-печать идеально подходит для гальванопокрытий, поскольку позволяет создавать 3D-печатные детали с очень гладкими или тонко текстурированными поверхностями, которые делают переход между двумя материалами — пластиком и металлом — бесшовным. Он также создает водонепроницаемые детали, которые не будут повреждены при погружении в химическую ванну, необходимую в процессе гальванического покрытия.

С инженерной точки зрения сочетание 3D-печати и гальванического покрытия предлагает уникальные варианты прочности на растяжение для готовых конструкций. Как вы можете видеть на диаграмме выше, сочетание этих двух производственных процессов устраняет разрыв в прочности на растяжение между двумя группами материалов.

Металлическое покрытие может сильно повлиять на механические характеристики пластиковых деталей (напечатанных на 3D-принтере). Благодаря конструкционной металлической оболочке и легкому пластиковому сердечнику детали могут быть изготовлены с удивительно высокими характеристиками прочности на изгиб.

Помимо улучшения механических свойств, гальваническое покрытие может использоваться для защиты пластиковых деталей от воздействия окружающей среды. В тех случаях, когда пластиковые детали подвергаются химическому воздействию или ультрафиолетовому излучению, металлическое покрытие обеспечивает постоянный барьер, который может продлить срок службы ваших деталей с месяцев до лет.

При использовании в качестве эстетической обработки покрытие предлагает простой способ создания прототипов, которые одновременно выглядят и ощущаются как металл. В зависимости от толщины пластины гальванический пластик может быть тонким и легким или придавать изделию заметный вес. Более толстые гальванические покрытия можно даже текстурировать или полировать, чтобы получить различные металлические покрытия, от литого алюминия до зеркального хрома. Более сложные текстуры можно получить с помощью 3D-печати текстурированной подложки из смолы.

Учитывая потенциальные комбинации материалов для 3D-печати, различных металлов для покрытия и соотношений толщины пластин, легко увидеть, как гальваническое покрытие дает инженерам новую область возможностей для проектирования.

Веб-семинар

На этом веб-семинаре вы узнаете, как гальваническое покрытие расширяет палитру материалов SLA 3D-печати для получения высокопрочных и износостойких деталей конечного назначения.

Посмотреть вебинар прямо сейчас

Гальваническое покрытие дает множество преимуществ, включая повышенную прочность, срок службы и проводимость деталей. Инженеры, производители и художники извлекают выгоду из этих преимуществ различными способами.

Инженеры часто используют гальваническое покрытие для повышения прочности и долговечности различных конструкций. Вы можете увеличить прочность на растяжение различных деталей, покрыв их металлами, такими как медь и никель. Поместите металлическую оболочку на детали, и вы сможете повысить их устойчивость к факторам окружающей среды, таким как химическое воздействие и УФ-излучение, для наружного или коррозионного применения.

Художники часто используют гальваническое покрытие, чтобы сохранить природные элементы, склонные к гниению, такие как листья, и превратить их в более долговечные произведения искусства. В медицинском сообществе гальваническое покрытие используется для изготовления медицинских имплантатов, устойчивых к коррозии и поддающихся надлежащей стерилизации.

Гальваническое покрытие — это эффективный способ придания косметической металлической отделки изделиям, скульптурам, статуэткам и произведениям искусства. Многие производители также предпочитают гальваническое покрытие подложки для создания более легких деталей, которые легче и дешевле транспортировать и транспортировать.

Гальваническое покрытие также обладает преимуществом проводимости. Поскольку металлы по своей природе являются проводящими, гальваническое покрытие — отличный способ увеличить проводимость детали. Антенны, электрические компоненты и другие детали могут быть покрыты гальваническим покрытием для повышения производительности.

Хотя гальваническое покрытие имеет множество преимуществ, его ограничения заключаются в сложности и опасной природе самого процесса. Рабочие, занимающиеся гальванопокрытием, могут пострадать от воздействия шестивалентного хрома, если не примут надлежащих мер предосторожности. Рабочим необходимо иметь хорошо проветриваемое рабочее место. Управление по охране труда и гигиене труда Министерства труда США опубликовало множество документов, в которых описываются риски, связанные с гальванопокрытием.

Несмотря на то, что гальваническое покрытие смоляных деталей возможно выполнить самостоятельно, пользователи-любители могут столкнуться с трудностями. Основная причина — качество и возможности. Адгезионная прочность ламината с использованием методов гальванического покрытия своими руками обычно ниже, чем у профессиональных услуг по гальванике. Нанесение структурного покрытия, которое требует длительного времени обработки, нескольких ванн и совместимости металлов, довольно сложно выполнить надежно. Успешные применения внутреннего покрытия, как правило, просты и малы, например, прототипирование ювелирных изделий и тонкие (однослойные) медные покрытия RF.

Из-за требуемых знаний и связанных с этим опасностей многие инженеры и дизайнеры предпочитают нанимать сторонних производителей гальванических покрытий, специализирующихся на этом процессе. К счастью, несколько компаний, таких как RePliForm и Sharretts Plating, специализируются на индивидуальных проектах гальванического покрытия. Загрузите нашу белую книгу со списком гальванических услуг по регионам и объемам работ.

В видео выше показано, как проводить гальваническое покрытие с помощью легкодоступных инструментов, таких как зарядное устройство для мобильного телефона и запасная медная труба. Мы рекомендуем вам носить маску, перчатки и защитные очки во время гальванического покрытия и работать только в хорошо проветриваемом помещении.

Многие отрасли промышленности используют гальваническое покрытие для изготовления всего, от обручальных колец до электрических антенн. Вот несколько типичных примеров:

На многие детали самолетов нанесено гальваническое покрытие для добавления «защитного покрытия», которое увеличивает срок службы деталей за счет замедления коррозии. Поскольку компоненты самолета подвержены экстремальным перепадам температуры и факторам окружающей среды, к металлической основе добавляется дополнительный слой металла, чтобы функциональность детали не страдала от нормального износа.

Многие стальные болты и крепежные детали, разработанные для аэрокосмической промышленности, имеют гальваническое покрытие из хрома (или, в последнее время, из цинко-никелевого сплава в связи с изменением ограничений).

Введите слово «с гальванопокрытием» на Etsy, и вы получите огромное количество гальванического декора для дома и единственные в своем роде сувениры. С помощью этого процесса ремесленники часто превращают биоразлагаемые предметы, в том числе цветы, ветки и даже жуков, в прочные и долговечные произведения искусства. Вы можете использовать гальваническое покрытие, чтобы показать и сохранить мелкие детали в предметах, которые в противном случае быстро разложились бы.

Гальваника часто используется для создания произведений искусства, таких как медный жук и соты. (источник изображения)

Цифровые дизайнеры иногда используют гальваническое покрытие для создания скульптур. Дизайнеры могут 3D-печатать подложку с помощью настольного 3D-принтера, а затем гальванизировать дизайн медью, серебром, золотом или любым металлом по выбору для достижения желаемого результата. Комбинируя таким образом 3D-печать с гальванопокрытием, можно получить изделия, которые проще (и дешевле) в производстве, но при этом имеющие тот же внешний вид и отделку, что и скульптура из цельного литого металла.

Гальваника очень распространена в автомобильной промышленности. Многие крупные автомобильные компании используют гальваническое покрытие для создания хромированных бамперов и других металлических деталей.

Гальваническое покрытие также можно использовать для создания нестандартных деталей для концептуальных автомобилей. Например, VW объединился с Autodesk для создания колпаков для своего концептуального автомобиля Type 20. Колпаки прототипа были напечатаны на 3D-принтере, а затем покрыты гальваническим покрытием.

Компании по реставрации и тюнингу автомобилей также используют гальваническое покрытие для нанесения никеля, хрома и других покрытий на различные детали автомобилей и мотоциклов.

Гальваническое покрытие, пожалуй, чаще всего ассоциируется с ювелирной промышленностью и драгоценными металлами. Дизайнеры и производители ювелирных изделий полагаются на этот процесс для улучшения цвета, долговечности и эстетической привлекательности колец, браслетов, подвесок и множества других изделий.

Когда вы видите ювелирные изделия, которые описываются как «позолоченные» или «посеребренные», велика вероятность того, что изделие, на которое вы смотрите, было покрыто гальваническим покрытием. Комбинации различных металлов используются для получения уникальных оттенков отделки. Например, золото часто сочетают с медью и серебром для создания розового золота.

Гальванопокрытие используется для придания упругости наружным слоям всех видов медицинских и стоматологических элементов. Золотое покрытие часто используется для создания зубных вкладок и помощи в различных стоматологических процедурах. Имплантированные детали, такие как сменные соединения, винты и пластины, часто покрываются гальваническим покрытием, чтобы сделать детали более устойчивыми к коррозии и совместимыми со стерилизацией перед установкой. Медицинские и хирургические инструменты, в том числе щипцы и радиологические детали, также обычно покрываются гальваническим покрытием.

На многочисленные электрические и солнечные компоненты нанесено гальваническое покрытие для повышения проводимости. Контакты солнечных элементов и различные типы антенн обычно изготавливаются с использованием гальванического покрытия. Провода могут быть покрыты серебром, никелем и многими другими металлами. Золотое покрытие часто используется (в сочетании с другими металлами) для увеличения долговечности. Золото также часто используется для увеличения срока службы деталей, потому что оно является проводящим, очень пластичным и не взаимодействует с кислородом.

Изготовление нестандартных или мелкосерийных металлических деталей для прототипирования может быть очень дорогостоящим и трудоемким при использовании традиционных производственных процессов. В результате инженеры часто комбинируют гальваническое покрытие с 3D-печатью, чтобы получить недорогое и экономящее время решение.

Например, Андреас Остервальдер из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL) смог ускорить процесс создания прототипов и снизить затраты на расширенные экспериментальные установки за счет самостоятельной 3D-печати новых конструкций на своем 3D-принтере Formlabs SLA и работы с Galvotec позаботится о гальваническом покрытии этих деталей.

Андреас Остервальдер использовал 3D-печать и гальваническое покрытие для изготовления этого светоделителя.

Антенны должны иметь электропроводность для распространения радиоволн. Пластиковые детали, напечатанные на 3D-принтере, не проводят электричество, но предлагают почти безграничную свободу дизайна и материалы с хорошими механическими и термическими свойствами. Эти преимущества можно сочетать с гальванопокрытием для достижения желаемой проводимости, в результате чего получается отличное решение для нестандартных антенн для исследований и разработок в автомобильной, оборонной, медицинской и образовательной областях.

Гальваническое покрытие пластиковых деталей позволяет создавать токопроводящие детали, обеспечивающие высокоэффективные радиочастотные приложения.

Композиты с гальваническим покрытием являются средством для достижения самых разных целей. Благодаря своей универсальности гальваническое покрытие открывает бесчисленные возможности в различных отраслях. Хотите узнать больше о гальванике 3D-печатных деталей?

Загрузите наш информационный документ , чтобы узнать, как инженеры добавляют металл к 3D-печати из смолы и почему гибридные металлические детали могут открывать двери для удивительного диапазона применений, включая (но не ограничиваясь) прочность и долговечность конечного использования. К концу технического описания вы узнаете о новых способах нанесения гальванопокрытия, а также о конструктивных особенностях и практических советах по использованию гальванического покрытия для повышения производительности ваших деталей SLA.

Загрузить информационный документ

Что такое гальваническое покрытие и как оно работает

Гальваническое покрытие — это популярный процесс отделки и улучшения качества металла, используемый в самых разных отраслях промышленности для различных целей. Однако, несмотря на популярность гальваники, очень немногие за пределами отрасли знакомы с этим процессом, что это такое и как он работает. Если вы планируете использовать гальваническое покрытие в своем следующем производственном процессе, вам необходимо знать, как этот процесс работает и какие материалы и варианты процесса вам доступны.

БЫСТРЫЕ ССЫЛКИ

Что такое гальваника? | Процесс гальваники | Типы гальванических покрытий

Использование гальванических покрытий| Отрасли, в которых используется гальваническое покрытие | Преимущества гальваники

Примеры гальваники | Выберите СПК | Запросить предложение

ЧТО ТАКОЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ?

Гальваническое покрытие также известно как электроосаждение. Как следует из названия, процесс включает в себя осаждение материала с помощью электрического тока. В результате этого процесса на поверхность заготовки, называемой подложкой, осаждается тонкий слой металла. Гальваника в основном используется для изменения физических свойств объекта. Этот процесс можно использовать для придания объектам повышенной износостойкости, защиты от коррозии или эстетической привлекательности, а также увеличения толщины.

Хотя гальваническое покрытие может показаться передовой технологией, на самом деле это многовековой процесс. Самые первые эксперименты по гальванике произошли в начале 18 века, а официально этот процесс был формализован Бруньятелли в первой половине 19 века. После экспериментов Бруньятелли процесс гальваники был принят и развит по всей Европе. По мере развития производственной практики в течение следующих двух столетий в результате промышленной революции и двух мировых войн процесс гальванического покрытия также развивался, чтобы не отставать от спроса, в результате чего компания Sharretts Plating использует процесс сегодня.

ПРОЦЕСС ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ

В процессе гальванопокрытия используется электрический ток для растворения металла и его нанесения на поверхность. В процессе используются четыре основных компонента:

• Анод: Анод или положительно заряженный электрод в цепи представляет собой металл, из которого формируется покрытие.
• Катод:  Катод в цепи гальванического покрытия — это та часть, на которую необходимо нанести покрытие. Его также называют субстратом. Эта часть действует как отрицательно заряженный электрод в цепи.
• Решение:  Реакция электроосаждения происходит в растворе электролита. Этот раствор содержит одну или несколько солей металлов, обычно включая сульфат меди, для облегчения прохождения электричества.
• Источник питания:  Ток добавляется в цепь с помощью источника питания. Этот источник питания подает ток на анод, вводя электричество в систему.

После помещения анода и катода в раствор и их подключения источник питания подает на анод постоянный ток (DC). Этот ток вызывает окисление металла, позволяя атомам металла растворяться в растворе электролита в виде положительных ионов. Затем ток заставляет ионы металла двигаться к отрицательно заряженной подложке и оседать на изделии в виде тонкого слоя металла.

В качестве примера рассмотрим процесс нанесения золота на металлические украшения. Металл с золотым покрытием является анодом в цепи, а металлические украшения — катодом. Оба помещаются в раствор, и к золоту, которое растворяется в растворе, подается постоянный ток. Затем растворенные атомы золота прилипают к поверхности ювелирных изделий из недрагоценных металлов, создавая золотое покрытие.

Хотя этот процесс является постоянным, на качество покрытия могут влиять три фактора. Эти факторы следующие:

• Условия ванны: Температура и химический состав ванны влияют на эффективность процесса гальваники.
• Размещение деталей:  Расстояние, которое должен пройти растворенный металл, влияет на эффективность нанесения покрытия на подложку, поэтому важно расположение анода относительно катода.
• Электрический ток:  Как уровень напряжения, так и время подачи электрического тока играют роль в эффективности процесса гальваники.

КАКИЕ МЕТАЛЛЫ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ В ПРОЦЕССЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ?

Нанесение покрытия может производиться отдельными металлами или в различных сочетаниях (сплавы), которые могут повысить ценность процесса гальванопокрытия. Некоторые из металлов, наиболее часто используемых для гальванического покрытия, включают:

• Медь: Медь часто используется из-за ее проводимости и термостойкости. Он также широко используется для улучшения сцепления между слоями материала.
• Цинк: Цинк обладает высокой коррозионной стойкостью. Часто цинк сплавляют с другими металлами для усиления этого свойства. Например, в сплаве с никелем цинк особенно устойчив к атмосферной коррозии.
• Олово:  Этот матовый, блестящий металл хорошо поддается пайке, устойчив к коррозии и безопасен для окружающей среды. Он также недорог по сравнению с другими металлами.
• Никель:  Никель обладает отличной износостойкостью, которую можно улучшить с помощью термической обработки. Его сплавы также очень ценны, предлагая сопротивление элементам, твердость и проводимость. Химическое никелирование также ценится за его коррозионную стойкость, магнетизм, низкое трение и твердость.
• Золото:  Этот драгоценный металл отличается высокой коррозионной стойкостью, устойчивостью к потускнению и износу, а также ценится за свою проводимость и эстетическую привлекательность.
• Серебро: Серебро не так устойчиво к коррозии, как золото, но обладает высокой пластичностью и ковкостью, обладает отличной стойкостью к контактному износу и обеспечивает превосходный эстетический вид. Это также альтернатива золоту в приложениях, где необходима тепло- и электропроводность.
• Палладий:  Этот блестящий металл часто используется вместо золота или платины из-за его твердости, коррозионной стойкости и красивой отделки. В сплаве с никелем этот металл достигает превосходной твердости и качества покрытия.

Цена, состав подложки и желаемый результат являются ключевыми факторами при выборе наиболее подходящего гальванического материала для вашего применения.

Доступно несколько различных методов покрытия, каждый из которых можно использовать в различных областях. Некоторые из этих типов гальванического покрытия более подробно описаны ниже:

• Гальваническое покрытие:  Гальваническое покрытие — это метод, используемый для покрытия больших групп мелких деталей. В этом процессе детали помещаются внутрь бочки, заполненной раствором электролита. Процесс гальванического покрытия происходит, пока барабан вращается, перемешивая детали, чтобы они получали неизменно ровную поверхность. Покрытие ствола лучше всего использовать для небольших прочных деталей, но это дешевое, эффективное и гибкое решение.
• Гальваническое покрытие стойки:  Покрытие стойки или проводки является хорошим вариантом, если вам необходимо нанести покрытие на большие группы деталей. В этом методе детали размещаются на проволочной стойке, что позволяет каждой детали вступить в физический контакт с источником электроэнергии. Хотя этот вариант более дорогой, он оптимален для более деликатных деталей, которые не могут подвергаться гальваническому покрытию. Важно отметить, что стеллажное покрытие сложнее для деталей, чувствительных к электричеству или имеющих неправильную форму.
• Химическое покрытие:  Химическое покрытие, также известное как автокаталитическое покрытие, использует процесс, аналогичный электроосаждению, но не подает электричество непосредственно на деталь. Вместо этого металл покрытия растворяется и осаждается с использованием химической реакции вместо электрической. Хотя этот вариант полезен для деталей, несовместимых с электрическим током, он более дорогостоящий и менее производительный, чем другие варианты.

Хотя эти методы осуществляют электроосаждение по-разному, все они используют одни и те же основные принципы.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ

Хотя гальваническое покрытие часто используется для улучшения эстетического вида основного материала, этот метод используется для нескольких других целей в различных отраслях. Эти виды использования включают следующее:

• • Толщина покрытия:  Гальваническое покрытие часто используется для увеличения толщины подложки за счет последовательного использования тонких слоев.

• Защитная подложка:  Гальванические слои служат расходуемым металлическим покрытием. Это означает, что при попадании детали во вредную среду гальванический слой разрушается раньше основного материала, защищая подложку от повреждений.
• Придать свойства поверхности:  Гальваническое покрытие позволяет использовать свойства металлов, которыми они покрыты. Например, некоторые металлы защищают от коррозии, улучшают электропроводность, уменьшают трение или подготавливают поверхность для лучшей адгезии краски. Разные металлы обладают разными свойствами.
• Улучшение внешнего вида:  Конечно, гальваническое покрытие также широко используется для улучшения эстетического вида подложки. Это может означать покрытие подложки эстетически привлекательным металлом или просто нанесение слоя для улучшения однородности и качества поверхности.

ПРЕИМУЩЕСТВА ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ

Гальваническое покрытие дает ряд преимуществ для компонентов. Некоторые из конкретных преимуществ гальваники включают следующее:

• • Защитный барьер:  Гальваническое покрытие создает барьер на основе, защищая ее от условий окружающей среды. В некоторых случаях этот барьер может защитить от коррозии, вызванной атмосферой. Это свойство особенно полезно для компонентов, поскольку детали служат дольше в более суровых условиях, а это означает, что они реже нуждаются в замене.
  • Улучшенный внешний вид:  Элементы экстерьера часто покрывают тонким слоем драгоценных металлов, чтобы сделать их более блестящими и привлекательными. Это покрытие придает эстетическую привлекательность без чрезмерных затрат, а это означает, что привлекательные детали можно продавать по более низким ценам. Кроме того, гальваническое покрытие часто используется для предотвращения потускнения столового серебра, что со временем повышает долговечность и эстетический вид.
  • Электропроводность:  Покрытие серебром и медью помогает улучшить электропроводность деталей, предлагая экономичное и эффективное решение для улучшения электропроводности электронных и электрических компонентов.

• Термостойкость:  Некоторые металлы, в том числе золото и цинк-никель, устойчивы к высоким температурам, улучшая способность подложки сопротивляться тепловым повреждениям. Это, в свою очередь, может увеличить срок службы деталей с покрытием.
• Повышенная твердость:  Гальваническое покрытие часто используется для повышения прочности и долговечности материалов подложки, что делает их менее восприимчивыми к повреждениям в результате стресса или грубого использования. Это качество может помочь увеличить срок службы деталей с покрытием, уменьшая потребность в замене.

Некоторые предлагаемые преимущества зависят от металла. Например, никелирование полезно для уменьшения трения, что помогает уменьшить износ и увеличить срок службы деталей. С другой стороны, сплавы цинка и никеля используются для предотвращения образования острых выступов во время производства, которые могут привести к повреждению детали. Медь также специально используется в качестве грунтовки во многих случаях, поскольку она облегчает адгезию с дополнительными металлическими покрытиями для улучшения качества поверхности готовой детали.

ПРОМЫШЛЕННОСТИ, В КОТОРЫХ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ

Независимо от того, нужна ли вашей компании защита от коррозии, повышенная долговечность или повышенная электропроводность, гальваническое покрытие предлагает решения. Вот почему гальваника широко используется в различных отраслях промышленности. Ниже перечислены некоторые отрасли, которые обслуживает SPC, и способы применения гальванических покрытий:

• • Автомобильная промышленность: Покрытие обычно используется в автомобильной промышленности для предотвращения коррозии в суровых условиях окружающей среды. Цинк-никелирование помогает предотвратить образование ржавчины, а химическое никелирование служит отличной альтернативой хромированию каталитических нейтрализаторов и пластиковых деталей.
  • Электронная промышленность: Компании, производящие электронику, часто используют золотое покрытие из-за его проводимости, нанося его на полупроводники и разъемы. В этой отрасли золото также ценится за его коррозионную стойкость. Медное покрытие является еще одним широко используемым металлом в этой отрасли, используемым в качестве альтернативы золоту, когда основное внимание уделяется проводимости. Сплавы палладия также широко используются в качестве защитных покрытий для электронного оборудования и компонентов.

• Медицинская промышленность: В производстве медицинского оборудования часто используется гальваническое покрытие металлов для улучшения биосовместимости компонентов, особенно имплантатов. Золото, серебро и титан широко используются в этой отрасли из-за их биосовместимости, коррозионной стойкости, твердости и износостойкости, которые необходимы для имплантатов и замены суставов.
• Аэрокосмическая промышленность:  Авиакосмическая промышленность часто использует титан для производства самолетов из-за его высокого отношения прочности к весу. Никелирование также широко используется в этой отрасли для защиты от коррозии и износа, а медь используется для повышения термостойкости.
• Нефтегазовая промышленность:  Защита от коррозии является основной задачей нефтегазовой промышленности из-за особенностей нефтехимии. Химическое никелирование часто используется в этой отрасли для защиты трубопроводов и других компонентов от коррозии, что помогает увеличить срок службы деталей.

Многие другие отрасли промышленности, в том числе производство огнестрельного оружия, военная и оборонная промышленность, также используют гальваническое покрытие в различных целях. Все эти отрасли отдают предпочтение гальванике из-за ее функциональных возможностей, а также низкой стоимости и гибкости применения.

ПРИМЕРЫ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ

Существует множество конкретных примеров применения гальванического покрытия в различных отраслях промышленности. Некоторые из них подробно описаны ниже:

• • Меднение полупроводников: В электронной промышленности используются различные варианты металлизации. Меднение обычно используется для увеличения способности полупроводников и схем проводить электричество.

• Никелирование жестких дисков: Никель — это магнитный металл, который является важным свойством для жестких дисков. Жестким дискам для улучшения чтения дисков требуется магнетизм, поэтому в процессе производства жесткие диски обычно гальванически покрываются никелем.
• Палладиевое покрытие каталитических нейтрализаторов:  Палладиевое покрытие обычно используется в автомобильной промышленности, особенно в каталитических нейтрализаторах. Палладий поглощает избыток водорода в процессе производства, элемент, который отрицательно влияет на функциональность каталитических нейтрализаторов. Покрытие палладием поглощает этот избыток водорода, улучшая работу каталитического нейтрализатора.
• Химическое никелирование аэрокосмических компонентов: Черное химическое никелирование способно поглощать свет и энергию. Это необходимое качество при производстве различных видов оборонной техники. Многие производители оборонной и аэрокосмической промышленности предпочитают использовать этот вариант покрытия, чтобы обеспечить соответствие отраслевым стандартам, включая рекомендации Министерства обороны.

Обладая обширным опытом работы в различных отраслях промышленности, компания SPC может помочь с гальванопокрытием и т. д., предлагая ряд экономичных услуг по гальванике.

ВЫБЕРИТЕ SPC

Определение наилучших вариантов производства имеет важное значение для эффективности вашей компании. Гальваника служит функционально и финансово выгодным вариантом для различных применений, но вам необходимо сотрудничать с подходящей компанией по гальванике, чтобы увидеть все преимущества. Компания Sharretts Plating может помочь.

SPC имеет более чем 90-летний опыт работы в отрасли, разрабатывая широкий спектр экономичных процессов нанесения покрытий и отделки металлов для удовлетворения потребностей компаний во многих отраслях.