НПП Электрохимия
Гальванические покрытия

elhim.ekb@yandex.ru

8-912-044-66-44

8-982-704-66-44

FAQ: Часто задаваемые вопросы о гальвнике

Главная → FAQ: Часто задаваемые вопросы о гальвнике

FAQ

В: Вы можете сделать гальванику?

О: Гальваника - это метод нанесения металлических или оксидных (фосфатных, хроматных, сульфидных) покрытий. Гальваническое покрытие осуществляется электролизом водного раствора (или, в редких случаях, расплава солей). При электролизе деталь является катодом (-), если необходимо осадить металл, или анодом (+), если на ней нужно получить оксид металла. К гальванике сегодня относятся и химические способы нанесения покрытий (химическое никелирование, фосфатирование и пр.), что терминологически является ошибкой, т.к. в этих процессах не используется внешний источник электрического тока. Реакции в них идут в основном за счет внутреннего окисления-восстановления (внутренний электролиз).


Кроме гальваники существует еще достаточно большое количество способов покрытия деталей. Например, термодиффузия, вакуумное и газоплазменное напыление, горячие методы. В них реализуется другие химические и физические механизмы.


Именно поэтому говорить только "сделать гальванику", понимая под этим какое-то конкретное покрытие, нельзя. Гальваническим способом осаждается более 20 видов металлов и оксидов, поэтому всегда нужно уточнять, какое именно покрытие требуется. Гальваника - это метод, а, например, гальваническое цинкование - это уже конкретное покрытие.

 

В: Почему толщина гальванических покрытий на сложных деталях неоднородна. Почему внутри покрывается тоньше, чем снаружи?

О: Все дело в механизме гальванопокрытий и таких характеристиках электролита как кроющая и рассеивающая способность. Для примера рассмотрим катодные покрытия.


Кроющая способность (КС) не имеет числового выражения, она характеризуется философскими понятиями "хорошая" и "плохая". Внешне в электролите с хорошей КС (например, цианистый раствор серебрения) будут прокрываться даже самые труднодоступные и углубленные участки. Соответственно, в электролите с плохой КС (хромирование), труднодоступные участки останутся вообще без покрытия. Здесь речь идет именно о наличии/отсутствии покрытия, а не о его толщине. В чем причина? Если говорить просто, то до углубленных участков деталей доходит меньше тока, чем до внешних (ближних к анодам). Ведь ток идет по пути наименьшего сопротивления. Соответственно, и реализуемая плотность тока в углублениях будет меньше. Все покрытия могут начать гальванически осаждаться только начиная с некоторой минимальной плотности тока imin. Чем ниже плотность тока при которой в конкретном электролите начнется выделение металла, тем лучше КС.


Рассеивающая способность (РС) уже может быть оценена количественно, в процентах. Обычно для ее оценки используют специальные электрохимические ячейки. Показатель РС будет говорить нам о том насколько равномерно по толщине будет осаждаться покрытие на ближних к аноду и удаленных от него участках. Научный смысл этого термина сложнее и не так прост в восприятии, как внешнее его проявление (равномерность толщины). РС с научной точки зрения - это способность электролита изменять первичное распределение тока по поверхности детали. Значение РС определяет насколько процентов реальное распределение тока отличается от первичного. Чтобы понять, что такое первичное распределение тока, нужно еще раз подчеркнуть, что ток идет по пути наименьшего сопротивления. Поступая на электролизную ванну ток проходит по медным проводам, затем идет на медную шину, потом - на металлические аноды. Все эти проводники имеют намного меньшее сопротивление, тем электролит. После этого ток проходит через электролит и вновь поступает на металлические детали. Таким образом, самым "узким местом" в плане электросопротивления является электролит (при условии, что все остальные контакты и проводники находятся в надлежащем состоянии). Поэтому между анодом и катодом ток будет искать самый простой путь, т.е. кратчайшее расстояние. В итоге ближние внешние участки покрываемой детали окажутся более предпочтительными для тока, чем отдаленные, следовательно, на них должна будет осесть большая толщина покрытия. В этот момент начинают играть факторы, которые могут улучшить первичное распределение тока, например связывание осаждаемого металла в растворе в комплексы или применение ПАВ. Проще говоря, улучшить первичное распределение тока означает забрать часть тока с выступающих, ближних к катоду участков детали и перенаправить ее в удаленные участки посредством некоторых манипуляций над стандартным раствором.

 

В: Можно ли захромировать бампер / колесные диски / ободы фар и т.д.?

О: В принципе, захромировать можно все, что угодно, вопрос только в сложности работ и цене. На нашем предприятии мы такие услуги не оказываем, но это не значит, что такие работы в принципе невозможны. Для начала необходимо ознакомиться с некоторыми статьями. В первой из них говорится, что не все то хром, что блестит. В частности, существует гальванический настоящий хром (металл) и имитация хрома (химический хром, мета-хром, каталитический хром, цветной хром и т.д.). Имитация хрома является тончайшим слоем серебра (порядка 1 микрометра), защищенного бесцветным или колерованным лаком. Т.е. по факту это высокоотражающая краска. Вторая статья рассказывает о некоторых трудностях хромирования авто/мото изделий.


Итак, если коротко, то при хромировании, и особенно реставрации хрома, возникают следующие проблемы:
1. Многослойность. Настоящее декоративное хромирование всегда делается по подслою блестящей меди и никеля. Поэтому кроме гальванического хромирования потребуется выполнить предварительно и эти операции.


2. Серийность. Хромирование сложнопрофильных деталей почти всегда требует сложной оснастки из-за низкой кроющей и рассеивающей способности электролита хромирования (см. предыдущий вопрос). Данная оснастка иногда может потребовать изготовления фигурных анодов из свинца, точно повторяющих профиль покрываемых деталей. В серийном производстве стоимость оснастки ложится на партию деталей, а в штучном - на одну или несколько штук. Поэтому стоимость штучного хромирования сложных деталей на порядки может отличаться от стоимости хромирования в партии.


3. Необходимость удаления старого покрытия при реставрации. Детали машин и мотоциклов, подлежащие перехромированию, обычно имеют повреждения и отслоения старого покрытия. Это покрытие нужно удалить. Существуют химические, электрохимические и механические способы.
Химический способ - обработка в растворе, в котором хром растворяется, а основа (деталь) - нет. Если деталь стальная, то проблем со снятием практически не возникает. Если же используются более активные сплавы, например, силумин, то скорость его растворения может во много раз превышать скорость удаления хрома.


Электрохимический способ - обработка в специальном растворе на такой плотности тока, когда покрытие анодно растворяется, а основа пассивируется. Риски такого метода состоят в том, что если по каким-то причинам пассивация основы снимется, то она также начнет растворяться.
Механический способ - шлифовка, пескоструйная или дробеструйная обработка. Удаляет хром и резко увеличивает шероховатость поверхности детали. Шлифовка хрома затрудняется его высокой износостойкостью, а песко/дробеструйная обработка - риском точечного "вминания" остатков покрытия в деталь (в этом месте при перепокрытии почти гарантированно произойдет отслоение).

 

4. Необходимость залечивания следов коррозии при реставрации. Когда старый хром удалится, то под ним можно обнаружить неприятный "сюрприз" - язвы коррозии, которые изначально были скрыты старым покрытием или ржавчиной. Поэтому в дальнейшем эти язвы нужно "залечивать" легкоплавкими сплавами или покрывать всю деталь толстым слоем меди, а потом снимать ее излишки (как шпатлевка). В любом случае, после такой обработки потребуется длительная и точная шлифовка, а потом и полировка поверхности.

 

5. Необходимость механической обработки. Зачастую при декоративном хромировании требуется промежуточная полировка слоев (меди, никеля). Если же вместо блестящего хрома осаждался молочный хром, то его также требуется полировать до зеркала.

 

Все эти факторы делают декоративное хромирование авто/мото комплектующих на универсальном промышленном предприятии весьма затруднительным и дорогим процессом.

 

В: Почему вы не рассчитываете стоимость гальваники за кг?

О: Если отвечать коротко, то цена покрытия за килограмм деталей возможна только в том случае, если поступают однотипные изделия с одинаковым состоянием поверхности. Тогда расчетная стоимость переводится в стоимость за килограмм деталей. В большинстве же случаев решающую роль в расчете играет не вес деталей, а производительность процесса (сколько штук изделий будет покрываться в час). На производительность влияет ряд факторов:
1. Мощность оборудования;
2. Площадь и вес деталей;
3. Степень загрязненности поверхности;
4. Степень окисленности поверхности;
5. Геометрия (сложность профиля) поверхности, рабочий объем, занимаемый деталями в ванне;
6. Степень холостого хода ванн при неполной их загрузке по объему.
И т.д.

 

Поэтому стоимость покрытия одной и той же листовой детали из холоднокатаной и горячекатаной стали будет отличаться. В первом случае процесс подготовки поверхности будет идти намного быстрее, чем во втором. Также, если оборудование рассчитано на 1м2 покрытия в час, то при загрузке 0,1 м2 стоимость загрузки будет выше, чем при загрузке 0,8 м2.


В: Гальваника - это просто "засунул в раствор и поболтал", как в краске?

О: Нет, гальваника - это метод осаждения металлов и оксидов (фосфатов, хроматов, сульфидов) на деталях под действием внешнего электрического тока или внутреннего электролиза (окислительно-восстановительной реакции). Метод же окраски кардинально отличается от гальваники и связан с полимеризацией органических веществ. В некоторых сферах эти методы пересекаются (например, в части требований к исходной чистоте поверхности). Но в общем они совершенно различны, причем гальваника намного сложнее и дороже. Вместо кисточки, которой можно сознательно "намазать" в нужном месте в гальванике используется ток, который невозможно принудительно направить на строго определенное место. Ток при электролизе идет по пути наименьшего сопротивления. Поэтому можно лишь создать условия для преимущественного прохождения тока по определенному пути. Подробнее о гальваническом методе можно прочитать в статье.


В: От чего зависит скорость покрытия?

О: Скорость процесса покрытия можно разложить на несколько этапов. При этом следует выделить затраты времени на подготовительные, основные и завершающие операции.

 

Подготовительные операции:
- Погрузочно-разгрузочные работы;
- Работа с документами, звонки, переписка, дискуссии и обсуждения;
- Механическая подготовка деталей;
- Монтаж деталей на подвески, оснастку;
- Подготовительные операции (обезжиривание, травление) с промывкой.

 

Основные операции:
- Непосредственно покрытие;
- Финишная обработка (пассивация, пропитка, промасливание, крацевание);
- Промывки.

 

Завершающие операции:
- Контроль качества;
- Упаковка;
- Работа с отгрузочными документами;
- Транспортировка.

 

Скорость самого покрытия определяется по Закону Фарадея и зависит от электрохимического эквивалента осаждаемого металла (постоянная величина), тока, прошедшего через ванну, выхода по току (ВТ - доли тока, пошедшую на основную реакцию образования покрытия) и времени электролиза. В среднем электролиз занимает 20-40 минут, хотя для некоторых покрытий это могут быть часы и даже дни.

 

Зачастую лимитирующей стадией процесса является травление, которое может производиться от нескольких минут до нескольких дней. Длительной может быть и операция по контролю качества покрытия, если задано большое количество проверяемых параметров, а размер партии значителен.

 

В: Можно ли применять хим.окс, черное цинкование и химическое фосфатирование без промасливания? Можно ли после промасливания стереть его тряпочкой?

О: Химическое оксидирование стали и черное цинкование без промасливания не применяются, т.к. без масла не будет обеспечиваться глубина цвета, коррозионная и износостойкость.


Химическое фосфатирование без промасливания может применяться, если в течение 12 часов оно будет подвергнуто окраске. Также вместо масла фосфатную пленку можно хроматировать.

 

Химическое оксидирование и анодирование на алюминии допустимо применять без промасливания.

 

После промасливания масло насухо может быть удалено с фосфатных пленок и анодированного алюминия, т.к. благодаря большой толщине этих покрытий масло будет отлично удерживаться в них.

 

Удалять излишки масла с оксидированной или оцинкованной в черный цвет стали нужно весьма аккуратно, т.к. при полном удалении масла начнут проявляться все ранее описанные негативные моменты.

 

В: Чем можно заменить кадмирование?

О: Кадмирование может быть заменено в некоторых случаях цинкованием от 24 мкм с фосфатированием и промасливанием, сплавом цинк-никель, а также сплавом цинк-олово. Следует заметить, что сплав цинк-никель с содержанием никеля более 20%, в отличие от двух других вариантов, будет катодом по отношению к стали и не будет защищать ее электрохимически.


Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО "НПП Электрохимия" Любое копирование без прямой ссылки на сайт www.zctc.ru преследуется по закону. Текст статьи обработан сервисом Яндекс "Оригинальные тексты"