Гальванические ванны — что это такое, принцип действия, конструкция

Для того чтобы создать однородное покрытие на материале, используется гальванический процесс, в котором применяется электрический ток. Предлагаем рассмотреть, что такое гальванические ванны, их принцип действия,  конструкцию, а также мы предоставим чертеж для создания подобного устройства своими руками.

Что такое гальваника?

Гальваника – это процесс, в котором используется электрический ток, чтобы уменьшить растворенные катионы металла настолько, что они образуют единое покрытие на металле электрода. Этот термин также применяется для характеристики электрических окислений из анионов на твердой подложке, например, в формировании хлорида серебра на серебряной проволоке, хлоридно-серебреные электроды. Гальваника в основном используется для изменения свойств поверхности объекта:

  1. Устранения физических повреждений и увеличения износостойкости;
  2. Повышения защиты от коррозии, снижения уровня скольжения;
  3. Улучшения эстетических качеств;
  4. Также гальванические процессы применяются для увеличения толщины на низкорослых частях объекта или формирования плотностей.

Процесс, в котором используется гальваническое травление, называется электроосаждением. Он противоположен гальваническому воздействию. С его помощью можно осуществить как электроочистку детали, так и нанести на нее гальваническое покрытие. Это зависит от того, к чему подключается деталь (к аноду или катоду). Емкость гальванической ванны наполняется электролитом, содержащим одну или несколько растворенных солей металлов, что увеличивает прохождение электрического тока и способствует образованию ионов.

Гальванические установки
Фото — Гальванические установки

После того, как постоянный ток подключен к аноду, составляющие его атомы металла окисляются и растворяются в электролите. На катоде наблюдается обратный процесс — растворенные ионы металла начинают осаждаться, образовывая покрытие. Скорость, с которой растворяется анод, зависит от площади поверхности катода, по которой движется электрический ток. Таким образом работают гальванические четырехкамерные автоматизированные ванны.

Чем дольше объект остается в электрической среде ванны, тем толще станет слой покрытия. Например, после гальванического воздействия позолоченный металлический слой может быть толщиной от 10 мкм для настоящего золота и 20 мкм или более для посеребренных приборов.

Гальваническая ванна чертеж
Фото — Гальваническая ванна чертеж

Форма и контур объекта может повлиять на толщину покрытия. Металлические предметы, имеющие острые углы и ребра, как правило, имеют более толстое покрытие на углах и более тонкое в углублениях. Это происходит потому, что постоянный ток протекает более плотно вокруг внешнего края объекта, чем в углублениях. Такие предметы, как часы с острыми гранеными углами, перстни, трудно обработать равномерно. Из-за такого соответствия приходится использовать разные уровни тока и углы воздействия.

Гальванизация
Фото — Гальванизация

За редким исключением, гальванические процессы не смогут скрыть существовавшие ранее дефекты поверхности (например, царапины и вмятины), напротив, они даже могут их сделать более заметными. Поэтому необходимо затереть или обработать физическими методами любую поверхность перед  нанесением покрытия.

В результате гальванического воздействия внутренняя структура материала остается неизменной. Для глубинного воздействия используются различные технологии, например, химические методики, дробеструйное производство и прочее.

Применение

Как правило, гальваника используется для декоративной отделки металлов в ювелирном деле и декоративно-металлургической отрасли. Самые популярные металлы для покрытия: палладий, золото, серебро, родий, рутений.

Существует и другие гальванические процессы, в которых используются неплавящиеся аноды, такие как свинец или углерод. В этих методах применяются ионы металла, после золочения их нужно постоянно обновлять, т.к. золото быстро разъедается солями. Чаще всего подобные технологии используются для ювелирного производства, оцинковки деталей механизмов, хромирования,  обезжиривания и никелирования.

Колокольная гальваническая ванна
Фото — Колокольная гальваническая ванна

Гальваника в домашних условиях — пошаговая инструкция

Теперь мы предлагаем рассмотреть, как самому провести гальванизацию металлов.

Что нам понадобится:

  1. стеклянный контейнер;
  2. медный купорос  (сульфат меди является ядовитым веществом – будьте осторожны) ;
  3. осветлитель;
  4. медный электрод (лист меди или гибкие медные диски);
  5. зажимы «крокодилы»;
  6. блок питания с возможностью регулировки выходного напряжения.

Конечно, камерная гальванизация дома не проводится, но для покрытия медью украшений, столовых приборов, промывки или очистки деталей можно использовать такую процедуру.

Выберите объект, на который нужно нанести гальваническое покрытие. Если он сделан из природного материала, скажем, дерева или ракушняка, то необходимо покрыть его  эмалью, иначе эффект не будет достигнут, а сам предмет  — испорчен.  Дома можно использовать лак для ногтей, краску или герметики.

Готовим ванну к применению

Нужно залить в стеклянную тару сульфат меди (это вещество может разъедать пластиковые контейнеры, хотя им выполняется футеровка производственных ванн) до уровня, чтобы в емкости полностью помещался объект гальванизации. Взять медный анод (+), согнуть его так, как показано на фото. Следите за тем, чтобы электрод не переломался. Проверьте, насколько свободно помещается в ванной деталь и не соприкасается ли она с анодом.

Домашняя ванна для гальванизации
Фото — Домашняя ванна для гальванизации

Если хотите использовать очень низкое напряжение постоянного тока, менее одного вольта, то нужно организовать большую площадь воды. Желательно предварительно провести расчет покрытия и количества жидкости, чтобы размеры емкости соответствовали параметрам тока.

Анод
Фото — Анод

Питание

Положительный выход блока питания (+) подключается к медному аноду, проследите, чтобы он выступал над поверхностью раствора. К катоду, на котором размещается деталь, подается  отрицательный заряд (-). Поместите объект в ванну, убедитесь в том, что части объекта не касаются меди. После чего можно включать блок питания. Следите за образованием пузырей, если они появились, то напряжение слишком высокое и его следует убавить. Также смотрите на показания вольтметра, чаще всего достаточно 1-го вольта.

Схема гальванизации
Фото — Схема гальванизации

Весь процесс займет несколько минут, но нужно регулярно проверять покрытие, если медный налет стал тускнеть, добавьте в раствор немного отбеливателя.

Полоскание

Сразу после удаления объекта из гальванической ванны, промойте его водой, чтобы удалить остатки раствора медного купороса, а затем вытрите насухо. Обработанные места должны быть сияющими и гладкими. После работы можно провести анализ дозировки купороса и уровня желаемого напряжения.

Гальванизация медным купоросом
Фото — Гальванизация медным купоросом

Эта схема отлично подойдет для создания собственной бижутерии, освежения старых аксессуаров, а также изготовления гравировки своими руками. Для покрытия медью более крупных деталей потребуется увеличить мощность устройства. Данным прибором, конструкция и чертежи которого даны выше, можно выполнить омеднение (покрыть медью) практически любых небольших деталей для создания домашних сувениров.

Обзор цен

Самостоятельное производство позолоченных и медных деталей – очень затратное занятие, ведь гальванические ванны не так просто купить, да и цена на них высокая. Предлагаем рассмотреть, сколько стоят эти устройства в различных городах России, Беларуси и Украины (прайс взят средним по странам и отдельным регионам):

Город Стоимость, рубли
Москва 25 000
Киев 27 000
Минск 25 000
Челябинск 23 000
Самара 23 000
Днепропетровск 25 000
Санкт-Петербург 25 000

Продажа осуществляется либо с заводов-производителей, либо в специализированных магазинах. Обязательно перед покупкой проверяйте ГОСТ, сертификат и паспорт прибора. На ванны продавцы часто предоставляют гарантию 12 месяцев.


Похожие материалы:


Отзывы и комментарии

Вы можете оставить отзывы и комментарии к записи: "Гальванические ванны — что это такое, принцип действия, конструкция"


  • Ульяна

    Спасибо! Очень понятное и подробное объяснение.