Введение

Вначале мы предлагаем читателю ознакомиться с терминами и основными понятиями, опираясь на которые можно будет с легкостью разобраться в материале, изложенном в этой книге.

Разберемся в основном термине, вокруг которого строится весь спектр вопросов рассматриваемых в этой книги – гальванотехника.

Гальванотехника – отдел прикладной электрохимии, который включает в себя гальваностегию и гальванопластику.

Гальваностегия – электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета с целью защиты его от коррозии, повышения износостойкости, прочности, а так же в декоративных и других целях.

Гальванопластика – электролитическое осаждение сравнительно толстого слоя металла на поверхности какого-либо предмета. Целью гальванопластики является получение точной металлической копии предмета. При гальванопластике осадки получаются массивными, прочными, легко отделяющимися от покрываемой поверхности. Основное применение в гальванопластике имеет медь; более ограниченное использование железа, никеля, серебра, золота, а также олово, хром и другие металлы и их сочетания. Копируемое изделие, если оно само изготовлено не из электропроводящего материала, покрывают тонким слоем электропроводящего материала, и затем наносят гальваническое покрытие.

Поскольку гальваническое осаждение металлов является электролитическим процессом, то необходимо обратить внимание на следующие неотъемлемые составляющие, без которых процесс осаждения не возможен.

Электролизер, гальваническая ванна – емкость, оборудованная для проведения электрохимических реакций окислительно-восстановительного характера. Электролизер включает в себя – емкость для электролита, катоды и аноды, подсоединенные к источнику питания.

Электролит - вещество, расплав или раствор, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации молекул на ионы. Примерами электролитов могут служить растворы кислот, солей и оснований. Электролиты — проводники второго рода, вещества, которые в растворе (или расплаве) состоят полностью или частично из ионов и обладающие вследствие этого ионной проводимостью.

Катод – отрицательный электрод - электрически отрицательный полюс источника тока (гальванического элемента, электрической батареи и т.д.) или электрод некоторого прибора, присоединённый к отрицательному полюсу источника тока. На катоде, как правило, происходит осаждение металла.

Анод – положительный электрод - электрически положительный полюс источника тока (гальванического элемента, электрической батареи и т.д.) или электрод некоторого прибора, присоединённый к положительному полюсу источника питания, на котором происходят окислительно-восстановительные реакции (окисление), результатом которых, в определённых условиях, может быть растворение анода.

Выход по току – отношение массы реально полученного металла (осажденного) к теоритически возможному значению, исчисляется в процентах.

Кроющая способность электролита характеризуется минимальной плотностью тока, при которой начинается электроосаждение металла. Чем меньше плотность тока, при которой начинается электроосаждение металла из данного электролита, тем лучше его кроющая способность. И наоборот, чем при большей плотности тока начинается процесс электроосаждения, тем хуже кроющая способность электролита.

Рассеивающая способность - это свойство электролита, характеризующее возможность осаждения покрытия равномерным слоем на поверхности изделий сложной конфигурации, в том числе и в труднодоступных местах.

Принципиальная схема осаждения металла выглядит следующим образом:

Деталь на которую необходимо осадить металл погружается в водный раствор (электролит) различных солей (зависит от того какой металл требуется осадить) и подключается к источнику постоянного тока на отрицательный выход. К положительному выходу источника тока подключается анод (как правило, это толстый лист металла или его сплава, который необходимо осадить). Задается необходимая сила тока (рассчитывается для каждого изделия индивидуально, исходя из его площади и типа процесса). При подаче напряжения на аноде начинается окисилительно-восстановительная реакция, результатом которой является растворение металла на аноде и миграция ионов этого металла в раствор. Ионы металла находящиеся в растворе под действием электрического тока перемещаются в направлении силовых линий, т.е. от «плюса» к «минусу». Достигая катода, ионы осаждаемого металла разряжаются на нем, превращаясь в тонкий металлический осадок. Аноды – расходный материал.

Применение гальванических покрытий:

1. Защита от коррозии

Медные, никелевые и хромовые металлопокрытия на поверхности изделий из стали (при условии полной беспористости покрытий). Цинковые или кадмиевые покрытия на изделиях из стали .

2. Улучшение внешнего вида

Покрытие стальных изделий медью, никелем и хромом. Покрытие изделий из медных сплавов никелем и золотом. Серебряные покрытия на изделиях из латуни.

3. Придание поверхности изделия большей прочности и износостойкости

Покрытие хромом изделий из стали. Химическое никелирование изделий из стали

(увеличение жесткости достигается без потери ковкости металла; поверхность становится тверже, но внутренний материал изделия остается более мягким).

4. Снижение сопротивления на электрических контактах и повышение их надежности

Нанесение золотого, серебренного покрытия на медные или латунные детали.

5. Улучшение паяемости

Оловянирование, серебрение на изделиях из латуни. Химическое никелирование изделий из стали.

6. Улучшение подложки для покрытий (уменьшение пористости покрытия)

Никелевый подслой при покрытии золотом или хромом (никель препятствует диффузии атомов меди в слой золота). Медный подслой при покрытии стальных деталей никелем, защищает сталь от коррозии через поры никелевого покрытия.

7. Улучшение смазочных свойств при работе под давлением

Серебряные покрытия на изделиях из бронзы.

8.Укрепление основы и придание ей большей термостойкости

Покрытия из меди, никеля и хрома на изделиях из пластика.

9.Защитное покрытие при термообработке

Медные покрытия на стальных изделиях для защиты определенных мест деталей от цементации. Бронзовое, оловянное покрытие на стальных изделиях для защиты определенных мест деталей от азотирования.