8 800 505-40-57 Бесплатный звонок
+7 (812) 647-07-57 Пн.-Пт.; 9:30-18
+7 (812) 647-07-67
e-mail: info@impgold.ru

Гальванопластика

image1.jpegГальванопластика – технология получения точных металлических копий, путем осаждения металла на модели, которые после окончания процесса отделяются. Точность рабочих размеров и шероховатостей поверхности, получаемых гальванопластических копий, всецело зависят от точности размеров и шероховатости поверхности самой модели, на которую происходит осаждение металла.

Важную роль в процессе гальванопластического формирования изделия играет подготовка поверхности используемой формы, и создание на ней токопроводящего слоя.

Перед нанесением токопроводящего слоя, поверхность модели должна быть тщательно вымыта и обезжирена.

Нанесение токопроводящего слоя.

Существует несколько разновидностей токопроводящих слоев, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Выбор токопроводящего слоя зависит от ряда факторов, и, прежде всего, от материала модели.

Для моделей из эластомеров (каучуки, резины и др.) чаще всего используется коллоидный графит. Поверхность предварительно обрабатывают (протирают) ацетоном или спиртом, высушивают. Графит наносят мягкой кисточкой на поверхность модели, до тех пор, пока слой не будет выглядеть равномерным и однотонным. Излишки графита сдувают, после чего поверхность модели промывают водой. Данный метод рекомендуется использовать в том случае, когда есть возможность проникнуть кистью во все полости матрицы и равномерно нанести слой графита.

Для моделей с более сложным рельефом поверхности, рекомендуется наносить токопроводящую пленку из серебра. Для этого модель обезжиривают, промывают и погружают на 5-10 мин в раствор сенсибилизации.

Состав раствора сенсибилизации:

Состав электролита и рабочий параметр процесса Количество отдельных реагентов и данные параметра процесса
Олово двухлористое (SnCl2), г/л 10-30
Соляная кислота (HCl), мл/л 2-10
Температура, 0С 18-25

После обработке в растворе сенсибилизации следует тщательная промывка модели в холодной воде, в результате чего, происходит гидролиз двухлористого олова с образованием на ее поверхности малорастворимых соединений.

После сенсибилизации проводится процесс химического серебрения из следующих растворов:

А.

Серебро азотнокислое (AgNO3), г/л

4

Б.

Пирогаллол (C6H6O3), г/л 3,5
Лимонная кислота (C6H8O7), г/л 4

Данные растворы должны быть приготовлены в отдельных емкостях, охлаждены до температуры 8-120С, и затем, непосредственно перед серебрением, при перемешивании, раствор «Б» вливают в раствор «А», по следующей технологии:

Металлизируемую модель опускают в емкость и льют на нее одновременно раствор «А» и дистиллированную воду. После этого, в емкость вливают раствор «Б». Раствор «А», раствор «Б» и дистиллированная вода берут в соотношении 1:1:1. Операцию необходимо повторить 2 раза.

Далее модель, с нанесенным токопроводящим слоем, погружают в сернокислую ванну меднения для нанесения на нее затягивающего слоя меди.

Для моделей, выполненных из диэлектриков, как правило, используется способ химического нанесения токопроводящего слоя. Модель предварительно тщательно обезжиривается, причем отдельно внимание уделяется такому параметру как «смачиваемость» поверхности.

Ранее часто применялись раздельные растворы для сенсибилизации и активации поверхности диэлектрика, но в настоящее время, в основном используются растворы «смешанного» типа, в которых одновременно происходит и сенсибилизация, и активация поверхности.

Состав раствора и режим работы:

Состав электролита(г/л) и режим работы Смешанный раствор сенсибилизации
Двухлористый палладий (PtCl2) 0,5-1
Двухлористое олово (SnCl2) 40-45
Соляная кислота (HCl) 70-75
Калий хлористый (KCl) 140-150
Температура, 0С 15-25

image2.jpegПосле обработки в «смешанном» растворе сенсибилизации и активации модель необходимо тщательно промыть в холодной воде, это необходимо для образования на поверхности модели пленки из коллоидного палладия.

Далее на поверхность наноситься слой химической меди, и модель можно завешивать в сернокислую ванну меднения для дальнейшей металлизации.

Нанесение полупроводниковых пленок.

Сущность этого метода состоит в операции адсорбции неорганических веществ поверхностью полимера и преобразование их в кисло растворимые соединения под действием сульфирующих агентов.

Рассмотрим нанесение токопроводящих пленок на основе сульфида свинца и меди.

Нанесение сульфида свинца осуществляется из раствора следующего состава:

Состав электролита(г/л) и режим работы Раствор горячего сульфидирования
Свинец азотнокислый (PbNO3), конц., мл/л 50
Калий едкое (KOH) 4-5
Тиомочевина (CS(NH2)2), конц., мл/л 30
Температура, 0С 45-60
Время процесса, мин 20-30

После нанесения пленки из сульфида свинца модель необходимо промыть в горячей проточной воде. При наличии не прокрытых мест операцию необходимо повторить.

Недостатком этого способа является повышенная температура, затрудняющая работу с некоторыми видами диэлектриков, или с моделями, размер которых является точно заданным. Так же к недостаткам можно отнести тот факт, что данный раствор является по сути одноразовым.

Нанесение токопроводящего слоя сульфида меди.

Преимуществами данного способа перед вышеописанным является небольшое время продолжительности процесса и сравнительно высокая стабильность применяемых растворов. Технология нанесения сульфида меди заключается в последовательной обработке поверхности раствором соли металла, водой и раствором сульфидирующего агента. Адсорбция на поверхности продуктов гидролиза соли металла происходит на стадии промывки водой.

Технология нанесения токопроводящей пленки сульфида меди

1. Сорбция в растворе:

Состав электролита(г/л) и режим работы Сорбционный раствор
Медь сернокислая (CuSO4) 10-100
Цинк сернокислый (ZnSO4) 50-100
Аммиак водный (NH4OH), мл/л 150-200
pH раствора 8,5-9,5
Температура, 0С 18-25
Время процесса, мин 0,5-1

2. Гидролиз в воде, в течении 5-10 сек (0,1-0,2 мин).

3. Сульфидирование в растворе:

Состав электролита и режим работы Раствор сульфидирования
Сульфид натрия (г/л) 10-50
Температура, 0С 18-25
Время процесса, мин 0,1-0,5

4. Промывка в воде в течение 0,1-0,5 мин.

Модель или деталь проходит выше описанные стадии несколько раз, до тех пор, пока на ней не появится коричневая пленка. Когда пленка станет равномерной по всей площади детали, процесс можно прекращать и приступать к затяжке поверхности медью или никелем.

Нанесение гальванических осадков.

image3.jpegПосле нанесения токопроводящего слоя на модель, необходимо провести операцию «затяжки» или нанесения первичного покрытия.

Затяжку производят при низких плотностях тока, что обеспечивает эластичность осаждаемого металлического покрытия. Затяжку осуществляют в разбавленных сернокислых электролитах меднения.

Состав электролита “затягивающая медь” и режим работы:

Состав электролита(г/л) и режим работы Разбавленный электролит меднения
Медь сернокислая 140-160
Кислота серная 10-15
Спирт этиловый, мл/л 20-30
Температура, 0С 18-25
Время процесса, мин 15-30

Модель завешивается в ванну под током. Необходимо следить за тем, что бы при завешивании в углубленных местах, полостях модели не оставалось пузырьков воздуха, иначе там останутся не прокрытые участки.

После осаждения “затягивающего” слоя меди модель переносят в ванну для наращивания более толстого “рабочего” слоя меди, никеля или железа.

Электролиты для нанесения “рабочего” слоя металлопокрытия и режимы работы.

Состав и режим работы:

Состав электролита(г/л) и режим работы Электролит №1 Электролит №2 Электролит №3 Электролит №4
Никель сернокислый 170 240 140-160 360
Никель хлористый - 45 - -
Борная кислота - 30 20-30 30
Натрий хлористый 40 - - 40
Натрий уксуснокислый 50 - - -
Уксусная кислота, 80% 1 - - -
Магний сернокислый - - 25-30 -
Натрий сернокислый - - 180-200 -
Калий хлористый - - 5-10 -
Натрий фтористый - - - 15
Катодная плотность тока, А/дм2 4-8 5-10 0,5-0,8 1,5
Температура, 0С 70-72 50-60 36-38 40
pH - - 5.6-5.8 5.6

Электролиты для нанесения “рабочего” слоя меди.

Состав и режим работы:

Состав электролита(г/л) и режим работы Электролит №1 Электролит №2 Электролит №3
Медь сульфаминовокислая 240-260 200 200
Кислота серная 60-70 50 30
Антрацен сульфированный 0,2 - -
Температура, 0С 37-39 25-38 18-20
Катодная плотность тока, А/дм2 4-10 2-5 1-3
Перемешивание + + -
Фильтрация Периодическая Периодическая Периодическая

Для нанесения толстых слоев железа, используются сернокислые и хлористые электролиты железнения.

Сернокислые электролиты для нанесения “рабочего” слоя железа.

Состав и режим работы:

Состав электролита(г/л) и режим работы Электролит №1 Электролит №2 Электролит №3 Электролит №4
Железо сернокислое 180-200 400 350 120
Магний сернокислый 40 - 250 20-25
Натрий двууглеродистый 25-30 - - 5-10
Натрий хлористый - 200 - -
Катодная плотность тока, А/дм2 0,1-0,15 10-20 10-20 3-4
Температура, 0С 18-20 90-100 102 75-80

Хлористые электролиты железнения.

Состав и режим работы:

Состав электролита(г/л) и режим работы Электролит №1 Электролит №2 Электролит №3 Электролит №4
Железо хлористое 450 500 500 700-800
Кальций хлористый 500 150 - -
Натрий хлористый - - 950 9
Соляная кислота 0,2-0,5 3-4 2-3 3-4
Катодная плотность тока, А/дм2 10-20 20 10-25 10-20
Температура, 0С 90-100 106 95-100 100-105

В декоративной гальванопластике процессы железнения почти не используются, т.к. это больше прерогатива промышленных производств, при изготовлении матриц или пресс форм. В декоративной гальванопластике чаще всего используются электролиты меднения и реже электролиты никелирования, с последующим нанесением на полученную медную или никелевую модель изделия тонкого слоя серебра или золота, либо иной другой способ придания модели или изделию товарного вида. Гальванопластика является достаточно трудоемким процессом и требует постоянного контроля при проведении такого вида работ. Процессы гальванопластического осаждения толстых слоев могут быть достаточно длительными по времени, в зависимости от необходимой толщины осаждаемого слоя, и могут длиться от нескольких часов до нескольких недель.

Возврат к списку