Электроосаждение меди для наращивания плазмы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электроосаждение меди для наращивания плазмы

Гальванопластика -- получение сравнительно толстого слоя металлических осадков на поверхности какого-либо предмета.

Целью гальванопластики является воспроизведение формы предмета посредством электролитического осаждения металлов. При гальванопластике осадки получаются массивными, прочными, легко отделяющимися от покрываемой поверхности. Основное применение в гальванопластике имеет медь; более ограниченное использование железа, никеля, серебра, золота. В гальванопластическом производстве труб и других полых предметов электролитическое осаждение ведётся на сердечники из легкоплавких сплавов, которые потом удаляются путём нагрева выше температуры их плавления.

Гальваностегия

Гальваностегия -- электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета для защиты его от коррозии, повышения износоустойчивости, предохранения от цементации, в декоративных целях и т. д.

Получаемые покрытия -- осадки -- должны быть плотными, а по структуре -- мелкозернистыми. Чтобы достигнуть мелкозернистого строения осадков, необходимо выбрать соответствующие состав электролита, температурный режим и плотность тока. Выбор способа покрытия зависит от назначения и условий работы изделия.

Гальванопластическим способом можно изготовить самую разнообразную скульптуру или металлические украшения.

Формы для отложения металла готовят из гипса, воска, парафина, пластических масс, пластилина, но особенно удобен для форм герметик «Виксинт», обладающий хорошей пластичностью.

Для придания электропроводности формам применяют графит или бронзовый порошок. Смонтировав гальванопластическую установку, каждый сумеет не только снимать копии с художественных металлических, гипсовых, пластмассовых и других изделий, но и, вылепив в пластилине или глине модель, сможет свою работу затем перевести в металл техникой гальванопластики.

Гальванопластическим способом выполняют множество работ, например, превращают обычные кружева в металлические и ими украшают рамы для картин или шкатулки, изготавливают филигранные ажурные изделия -- броши, серьги, браслеты. Кроме этого, гальванопластикой получают в металле различные рельефы, снимают копии с памятных медалей и, наконец, создают круглую (объемную) скульптуру.

Гальваническая установка и режим работы

Гальванопластические работы проводят в сосудах-ваннах, имеющих обычно прямоугольную форму. Но годятся сосуды и другой формы. Емкость сосудов-ванн определяется объемом тех предметов, которые репродуцируют. Для снятия копии с медалей подойдут стеклянные цилиндрические банки емкостью 4-5 л, а при репродуцировании небольших барельефных работ -- 10-20 л.

В качестве ванн используют не только стеклянные сосуды, но и керамические (глазурованные), пластмассовые, в частности, коробки от аккумуляторов или же сварные емкости из листового винипласта, а также деревянные ящики, покрытые битумом.

Для осуществления электролиза понадобится источник постоянного тока низкого напряжения (3-6 В), для чего подойдут достаточно мощные селеновые или другие выпрямители.

Наиболее доступны домашнему гальванику выпрямители для зарядки автомобильных аккумуляторов (они дают ток до 7 А при напряжении 6 В) или сухие элементы (для небольших работ).

Регулирование силы тока, плотность которого при работе составляет 1-2 А на 1 дм2, обычно производится с помощью ползунковых или водяных реостатов.

Для измерения силы тока устанавливают амперметр постоянного тока, а для наблюдения за напряжением -- вольтметр (смотри схему гальванопластической установки, приведенную на рис. 1).

Рис. 1. Схема гальванопластической установки: 1 -- ванна; 2 -- анод; 3 -- катоды-формы для наращивания меди; 4 -- источник постоянного тока; 5 -- вольтметр; 6 -- амперметр; 7 -- реостат.

Форму (катод) и медный электрод (анод) укрепляют в ванне на подвесках, медный электрод -- на медном или латунном проволочном крючке так, чтобы отверстие в электроде и крючок не касались электролита во избежание разъедания крючка. Форма подвешивается на медной или латунной проволоке на расстоянии 15-20 см от электрода.

Анодом для медной гальванопластической ванны служит медная пластина толщиной от 3-4 мм и больше.

Форму из воска или гипса предварительно делают электропроводной, покрывая слоем материала, проводящего электрический ток, этот слой и присоединяют к отрицательному полюсу.

Состав электролита и его приготовление

Медный электролит для гальванопластических работ приготовляют на основе медного купороса с добавкой серной кислоты, повышающей электропроводность электролита.

Для медного электролита понадобится сульфат меди (медный купорос) -- на 1 л воды 150-180 г. Растворение сульфата меди лучше всего вести в горячей или теплой воде. После полного охлаждения раствора и доведения его до комнатной температуры электролит фильтруют через ткань и затем в него осторожно вливают серную кислоту. Серную кислоту следует вливать медленно, тонкой струёй во избежание быстрого разогревания электролита и его разбрызгивания, что может вызвать тяжелые ожоги.

В медных сульфатных ваннах содержание серной кислоты поддерживают в пределах 35-40 г/л (плотность кислоты 1,84 г/см3).

Растворимость сульфата меди значительно снижается с увеличением количества кислоты. При повышенном содержании сульфата меди он выкристаллизовывается на стенках ванны и, что хуже, на аноде, затрудняя процесс электролиза.

Избыток серной кислоты в ванне вызывает хрупкие и недоброкачественные отложения меди из-за водорода, интенсивно выделяющегося на катоде, особенно при работе с повышенными плотностями тока. При недостаточной концентрации серной кислоты в электролите образуется рыхлый и пористый осадок меди, непригодный для практических целей.

Для повышения качества меди иногда применяют добавки, например спирт в количестве 8-10 г/л. Наличие спирта значительно улучшает качество меди, делая ее мелкокристаллической и более плотной. Добавку спирта вводят не более нормы, так как его избыток делает медь хрупкой.

Иногда в электролит попадают примеси в виде органических веществ, вредно влияющих на работу электролита. К таким веществам относятся клей, некоторые сорта резины и пр. Для устранения подобных примесей подогретый электролит окисляют перманганатом калия (2-3 г на 1 л электролита) или удаляют их с помощью мелко истолченного активированного угля (2--3 г/л), после чего электролит фильтруют.

В обычных гальванопластических электролитах поддерживают температуру на уровне 18-20°С. Она может повышаться до 25-28°С в результате выделения теплоты при прохождении электрического тока через электролит.

Фильтрование электролита должно осуществляться возможно чаще, чтобы удалять из ванн осадок -- шлам, накапливающийся в виде порошкообразной меди, графита и пыли.

Чем выше плотность тока и чем интенсивнее растворяются аноды, тем больше шлама собирается в ванне (особенно это наблюдается при использовании низкосортной анодной меди).

Как правило, шлам оседает на дно ванны, но более легкие его частицы, находясь во взвешенном состоянии, благодаря конвекции перемещаются к катоду, что вызывает засорение гальванопластической меди.

Шлам, соприкасаясь с отлагающейся на катоде медью, включается в металл, приводя к образованию шероховатостей и шишек, которые мешают дальнейшему равномерному отложению металла. Кроме того, графит, применяемый как электропроводящий слой для форм, также загрязняет электролит, вкрапливается в металл и способствует получению шероховатостей поверхности. Поэтому фильтрование электролита имеет важное значение для создания доброкачественных отложений меди. Обычно фильтрование производится сифонным переливанием электролита через фильтр из сукна, стеклянного или асбестового волокна.

Получение медной скульптуры техникой гальванопластики

Одно из первых применений гальванопластики -- создание декоративной скульптуры. Техникой гальванопластики в 30-40-х гг. XIX века в России было изготовлено значительное число скульптуры, сохранившейся до нашего времени (например, часть скульптуры на фасаде Исаакиевского собора в Ленинграде, скульптура в Екатерининском парке города Пушкина и др.).

Свое произведение скульптор обычно создает в глине или пластилине. Однако работа никогда не остается в этих материалах -- она передается в руки мастеров, переводящих скульптуру в более прочные материалы, не разрушающиеся со временем: медь, бронзу или чугун.

Воспроизведение скульптур в бронзе или чугуне возможно только литейным способом, к сожалению, не дающим возможности получить скульптурное произведение с абсолютной точностью: при отливке ухудшается передача мельчайших штрихов, а вместе с ними меняется манера, в которой воспроизведена лепка.

Для того чтобы воссоздать скульптуру в металле с сохранением всех деталей работы скульптора, прибегают к технике гальванопластики, область которой, занимающаяся репродуцированием скульптур, называется художественной гальванопластикой. Под репродуцированием понимают изготовление копий со скульптур, исполняемых с полным сохранением объемных размеров и фактуры (характером обработки поверхности).

Следует отметить, что скульптурой называют как оригинал, изваянный скульптором, так и полученную с него в каком-либо материале копию. Исходную скульптуру называют моделью в отличие от окончательной копии, являющейся репродукцией. Последняя, изготовленная в металле при помощи гальванопластики, называется гальванорепродукцией.

Термин «скульптура» применяют не только к крупным монументальным произведениям (например, статуям), но и к меньшим по размерам предметам (например, медалям).

С точки зрения техники репродуцирования важнейшее значение имеет пространственный (объемный) характер очертаний скульптуры. По этому признаку скульптуру обычно подразделяют на одностороннюю и многостороннюю.

Односторонняя скульптура предназначена для рассмотрения с мест, расположенных на центральной оси, перпендикулярной к плоскости фона. К односторонней скульптуре относят барельефы (низкий рельеф) и горельефы, имеющие высокий рельеф (в горельефах выпуклое изображение сильно выступает над плоскостью фона).

Многосторонняя скульптура (статуи) может рассматриваться с любого места и со всех сторон, хотя всегда имеет главную, фасадную сторону.

Промежуточной между односторонней и многосторонней является медальерная скульптура. Она обычно сочетается из двух односторонних скульптур, одна из которых представляет лицо (аверс), вторая -- оборотную сторону (реверс). Реверс медали очень часто снабжается только текстом.

Со скульптуры, выполненной в глине или пластилине, обычно снимают из гипса черновые формы, из которых затем удаляют глиняные модели, разрушая последние. Черновая форма, как правило, состоит из двух (реже трех) частей -- раковин (рис. 2). С отдельных раковин снимают гальванические копии, которые затем спаивают между собой так, что получается объемная металлическая репродукция.

Со скульптуры, которую следует сохранить, предварительно снимают кусковые формы, состоящие из значительного числа отдельных кусков, плотно укладываемых в гипсовые кожухи в требуемом порядке.

Для получения обратного отпечатка -- формы в практике художественной гальванопластики, как уже говорилось, применяют воск, озокерит, пластилин, восковой сплав, а также герметик «Виксинт».

Для форм, имеющих низкий рельеф, пригодны также и другие материалы, например листовое «органическое стекло» -- пластмасса, которую перед прессованием размягчают в горячей воде. Из всех форм самыми совершенными, отличающимися абсолютной точностью, являются медные формы, получаемые непосредственно техникой гальванопластики. Восковые и пластмассовые формы обычно служат для воспроизведения плоских скульптур (барельефов, орнаментированных блюд, медалей) и других художественных изделий, не имеющих «замков» (поднутрений), то есть изделий, снимаемых с форм «на выход».

Медные формы, получаемые гальванопластикой, удовлетворяют самым высоким требованиям: они дают точное воспроизведение, обладают, высокой электропроводностью, не имеют усадки (особенно свойственной восковым составам) и многократно могут быть использованы для репродуцирования.

Способ изготовления медных форм заключается в том, что металл наращивают непосредственно на гипсовую или восковую модель. Предварительно, как и при наращивании металла в гипсовую или восковую форму, рельеф модели натирают графитом для придания ей электропроводности.

Нарастив металл на модель, получают ее обратное изображение (контррельеф), то есть форму. Обычно такие формы изготавливают толщиной 2-3 мм.

Подготовка таких форм перед наращиванием в них металла отличается от подготовки восковых, гипсовых или иных неметаллических форм. Такие формы не нуждаются в электропроводящем слое, но зато нуждаются в нанесении на их рабочую поверхность так называемого разделительного слоя, препятствующего сращиванию металла формы с металлом, откладывающимся в процессе электролиза. В качестве разделительного слоя подойдет, например, слой серебра. Для получения такого слоя готовят специальный состав, для чего 10 г нитрата серебра растворяют в 0,5 л воды и смешивают с раствором хлорида натрия (любой концентрации). Выпавшие хлопья хлористого серебра отделяют деконтированием, растворяют в 5-10%-ном растворе гипосульфита и опускают в этот состав медную форму.

Серебрение поверхности формы производят без применения источника электрического тока -- за счет химической реакции: серебро, восстанавливаясь до металлического, покрывает медную форму равномерным тончайшим слоем (толщиной в десятки мкм). Дальнейшее осаждение серебра из раствора прекратится, как только образовавшаяся пленка серебра прекратит непосредственное соприкосновение меди с раствором серебра.

Этот способ вытеснения одного металла другим в результате разности их электрохимических потенциалов называется контактным.

Нанесенный тончайший слой серебра разделяет медь формы от меди, осаждающейся на нее в процессе электролиза, не давая образующимся кристаллам меди срастись с кристаллами медной формы. Чтобы еще в большей мере воспрепятствовать сращиванию, посеребренную форму дополнительно оксидируют в 2%-ном растворе дихромата калия (хромпиком) или в водном растворе йода, погружая ее в один из этих растворов на несколько секунд, вследствие чего на слое серебра образуется темная пленка хромата или йодида серебра.

По получении репродукции требуемой толщины ее отделяют от формы с помощью лезвия ножа, вводимого между формой и полученной репродукцией.

гальванический металлизирование медь электролит

Меднение

Металлизировать поверхность медью можно таким способом: на предварительно графитированную форму наносят сперва 50%-ный раствор спирта для улучшения смачиваемости формы, затем 20%-ный раствор сульфата меди с добавлением 15%-ного раствора спирта ректификата. Обработанную таким образом еще влажную поверхность формы посыпают очень мелкими железными опилками, которые перемешивают мягкой кистью. Процесс повторяют 2-3 раза.

Перед омеднением контактным осаждением из аммиачного раствора глицератов меди изделие обезжиривают, затем несколько уменьшают гладкость поверхности (стекло, например, обрабатывают шкуркой или травят плавиковой кислотой), чтобы улучшить сцепляемость с осаждаемым металлом. Изделия из пластмассы протирают зубным порошком или оксидом магния, замешанными на 10-15%-ном растворе карбоната калия или другой щелочи. Фарфоровые или стеклянные изделия погружают на 1-2 мин в слабый раствор плавиковой кислоты. После подготовки предмет тщательно промывают струёй воды, погружают в 1%-ный раствор нитрата серебра на 5 мин и высушивают при 40-50°С.

Омедняют изделие, опуская его на 10-20 мин в подогретый до 25-35°С состав, включающий в себя 1,1 л так называемого раствора меди, 400 мл 3 %-ного раствора гидроксида натрия, 200 мл восстановителя и, наконец, 800 мл формалина.

«Раствор меди» имеет следующий состав:

Сульфат меди (3%-ный раствор) -- 1 л

Аммиак концентрированный -- 20 мл

Глицерин -- 70-80 мл

Для приготовления восстановителя 100 г сахара растворяют при нагревании в 250 мл воды и прибавляют 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. Раствор греют до тех пор, пока он не приобретет янтарный цвет. Затем его разбавляют водой до объема 1250 мл.

Изделие или формы, покрытые медью, тщательно промывают водой и загружают в электролитическую ванну.

Электролитическое наращивание

Подготовленные для электролитического наращивания формы, как уже говорилось, должны быть заряжены, то есть снабжены проводниками, имеющими контакт с электропроводящим слоем и подвеской для крепления на катодных штангах. Если плотность материалов, из которых изготовлены формы, меньше плотности электролита, то формы должны быть снабжены грузами, удерживающими их под верхним уровнем электролита.

Проводники делают из очень мягкой, хорошо отожженной и протравленной медной или латунной проволоки диаметром примерно 0,15-0,2 мм или 0,3-0,5 мм. Более тонкие проволоки пригодны для небольших и средних форм, более толстые -- для крупных (применение проводников большего диаметра позволяет повышать плотность тока).

В формах, снятых с рельефов или объемной скульптуры, предусматривается несколько отверстий для контактирующих подвесок или проводников, а также отверстия для подвешивания грузов.

В восковых формах эти отверстия обычно прокалывают в тот момент, когда воск еще достаточно мягок, в гипсовых же формах сверлят их вручную до пропитывания форм восковой композицией.

Отверстия располагают в нерабочих краях формы: диаметр их таков, чтобы в них удалось бы ввести контактирующие провода или подвески, площадь сечения которых обеспечивает отсутствие нагрева при максимальной рабочей плотности тока.

У плоских форм отверстия для грузов располагают на противоположной стороне от отверстий для подвесок. Число таких отверстий подбирают, исходя из необходимости уравновесить формы в ванне.

Контактирующие проводники прокладываются на расстоянии 5-10 м от границ готового изделия, что дает возможность легко отделять металлический облой при обработке готового барельефа. Располагать проводники подальше от границ формы важно потому, что они покрываются наиболее толстым слоем металла, затрудняющим удаление облоя. У объемных и кусковых форм проводники укрепляют главным образом на торце.

Проводники начинают прокладывать от подвесочного отверстия формы -- их вводят в отверстие с лицевой стороны формы и крепят пластилином или церезином в начале, а затем в конце каждого участка (см. рис. 5).

Для обеспечения лучшего контакта с электропроводящим слоем необходимо, чтобы проводник плотно прилегал к форме. С этой целью он дополнительно поджимается острием ножа к плоскости. По окончании прокладки проводника его второй конец снова вводят в подвесочное отверстие формы, а затем там же крепят подвеску -- изолированный проводник, конец которого очищен от изоляции на длине, достаточной для контакта с концами проводника, проложенного на форме. Затем подвесочный провод загибают в виде крючка.

В качестве подвесок для плоских форм лучше употреблять одножильный медный провод с хлорвиниловой изоляцией, для объемных форм -- мягкий многожильный провод с резиновой или иной надежной изоляцией, защищающей провод от электролита.

В качестве грузов подходят куски фарфора, стекла, глазурованной и непористой керамики.

Чтобы грузы не обрастали металлом (что возможно при попадании на них графитовой пыли), нужно всегда покрывать их лаком или воском, следя за тем, чтобы на грузах не было электропроводящих материалов. Поэтому грузы подвешивают на формы после нанесения электропроводящего слоя.

Загрузка форм и ванну

Формы загружают под некоторым углом к поверхности электролита, чтобы облегчить удаление воздуха из поднутрений и узких мест формы.

Помещенная в электролит плоская форма затем располагается горизонтально для удаления с нее мягкой кистью оставшихся пузырьков воздуха. Чтобы уменьшить захват пузырьков воздуха, формы перед загрузкой лучше залить спиртом.

Пузырьки воздуха не всегда легко заметить под слоем электролита, поэтому необходимо внимательно осматривать форму перед завешиванием в ванну. Пузырьки имеют вид отдельных прозрачных стеклышек или бисеринок, они трудно удаляются даже при резком встряхивании, и только кистью их сравнительно легко убрать.

Формы завешивают всегда в таком положении, чтобы из поднутрений имелся выход для воздуха кверху. Закрытые объемные формы заполняют электролитом постепенно, равномерно вытесняя из них воздух. Глубоко профилированные места держат в таком положении, при котором электролит медленно вливается в них, вытесняя воздух.

Первоначальная плотность тока должна быть минимальной, чтобы не вызвать подгорания проводников, связанных с электропроводящим слоем. Минимальную плотность тока следует поддерживать до полной затяжки форм металлом и лишь затем переходить на рабочую плотность.

Технология

Электролит - 150-180 гр медного купороса и 40-50 миллилитров серной кислоты на 1 литр воды.

Источник постоянного тока -- идеально подходит устройство для зарядки аккумуляторов автомобиля.

Токопроводящий слой для окрашивания фигурок -- в бронзовый порошок добавляем несколько капель бесцветного нитролака (можно для волос) и разжижаем ацетоном до состояния жидкой краски.
Реостат -- нихромовую проволоку наматываем в один ряд на любую керамическую пластину (очень хорошо подходит спираль от обогревателя).

Амперметр -- желательно от нуля до 3-5 ампер (как правило, на зарядных устройствах амперметр уже присутствует).

Ванна -- любая пластмассовая ванночка от 3 до 50 литров (все зависит от ваших аппетитов).

Анод -- любая медная пластина (любые отходы меди), площадь которой примерна равна площади всех покрываемых изделий.

Технология изготовления

Из кусков длиной 15-20 см телефонного или другого многожильного кабеля вынимаем отдельные проволочки. С обоих концов зачищаем изоляцию, один кончик загибаем под углом 90 градусов и приклеивам к пластиковой фигурке пятисекундным клеем (где-нибудь снизу, в менее заметном месте). Клей БФ не годится, его будет растворять бронзовая краска.

После просушки, несколько будущих изделий (количество зависит от объема ванны) обезжириваем в стиральном порошке с последующей промывкой или в ацетоне.

Фигурки на проволочках держатся довольно крепко, их по одной можно обмакивать в приготовленную бронзовую краску или красить кисточкой. Все места должны быть закрашены, без пропусков. Желательно применять изолированные проволочки от телефонных кабелей, в противном случае, медь будет оседать на "голый" проводок - это лишний расход материала - анода.

После просушки (около часа) зачищенные кончики проводков скручиваются вместе, фигурки не должны касаться друг друга. Весь этот "букет" подвешивается к плюсовому контакту и опускается в ванну. Через несколько секунд начнется процесс и фигурки начнут покрываться медью. Это сразу будет заметно.

Толщина покрытия зависит от нескольких факторов, обычно для мелких вещей - 0.05 мм. В ванне они висят 12-15 часов. Ток регулируем (передвигая контакт по нихромовому реостату) в пределах 0.8 - 1.0 Ампер. Как только фигурки полностью покроются медью, ток увеличиваем до 2.0 ампер.

После окончания покрытия, промываем в проточной воде, просушиваем, проволочки откусываем. Проволочки зачищаем и готовим их к следующей партии.

Все, у нас фигурки полностью металлизированы. В аптеке продается серная мазь. Обмазываем фигурку мазью и буквально проводим над огнем (газовая плита). Медь чернеет.

После этого процесс полировки. Идеально - любой двигатель, но с металлической щеткой-кругом. Называется крацовка. Этот процесс требует некоторого навыка, т.к. придает нашему изделию вид черненной меди-бронзы с блестящими (в нужных местах) деталями. Не бойтесь испортить, опять серную мазь, огонь и полировка.

Теперь наклеиваем на какую-нибудь подставку (можно гальку, гранитные камешки, которые для бетона) и очень красивая штучка получается.

Еще одна рекомендация для сомневающихся и далеких от этого процесса. Сделайте пробу в маленькой пол-литровой баночке, приготовьте электролит, опустите кусочек меди, одну фигурку покрасьте бронзовой краской из баллончика-спрея (красить 2-3 раза) и подсоединитесь к батарейке без всяких реостатов. Можно использовать адаптер для плеера.

Гальванопластика - это процесс получения точных металлических копий путем электроосаждения металла. Однако в последние годы наряду с изготовлением точных металлических копий широкое применение получил способ изготовления объемных деталей, не преследующий цели снятия копии. Следовательно, более точное определение: «Гальванопластика -- это получение или воспроизведение предмета электроосаждением. Различие между гальваностегией и гальванопластикой заключается в том, что в гальваностегии добиваются наилучшего сращивания осаждаемого металла с катодной основой, а в гальванопластике полного отделения осаждаемого металла от металла основы. Между технологиями гальваностегии и гальванопластики существуют определенные различия, прежде всего в методах подготовки поверхности к осаждению. В гальваностегии с целью наиболее прочного сцепления металла покрытия с металлом основы осаждение производится на специально подготовленную поверхность, очищенную от окислов и жировых загрязнении. В гальванопластике, наоборот, для легкого отделения металлической копии от металлической формы осаждение производится на поверхность металла, покрытую специальной пленкой, называемой разделительным слоем . Значительная толщина наращиваемого металла в гальванопластике приводит к необходимости использования электролитов и режимов процессов для скоростного наращивания металла, отличных от тех, которые применяются в гальваностегии. Кроме того, в гальванопластике предъявляются более жесткие требования к структуре осажденного металла и его механическим свойствам, например к внутренним напряжениям, которые должны быть минимальны, в особенности если речь идет о нанесении металла на форму из диэлектрика с тонким проводящим слоем. В технологической схеме гальванопластики перед основным электролизом предусматривается еще одна электрохимическая операция, которая называется «затяжкой». Под затяжкой понимают первичное наращивание металла на проводящий или разделительный слои до полного их закрытия. Составы электролитов и режимы электролиза для процесса затяжки значительно отличаются от основных электролитов. Как это было отмечено, технология гальванопластики применяется не только в современном производстве для получения точных копий с поверхности предметов, но является также методом изготовления деталей определенных форм и размеров, обладающих специальными физико-химическими свойствами. Поэтому особое внимание приобретают вопросы конструирования форм, а также выбор металлов и сплавов, обеспечивающих получение осадков с требуемыми свойствами. Таким образом, в гальванопластике уделяется большое внимание следующим видам работ, отсутствующим в гальваностегии: изготовлению форм; нанесению проводящего слоя (или разделительного); первичному элсктроосаждению металла (затяжке); скоростному наращиванию металла в основном электролите: механической обработке для удаления технологических припусков, наростов и излишков металлического осадка на отдельных участках покрытой формы; отделению форм от осадка. В машино- и приборостроении применяют гальванопластические формы для прессования из пластмасс зубчатых колес, колец, рефлекторов и т. д. Весьма широкое применение нашла гальванопластика в производстве грампластинок при изготовлении никелевых матриц. В радиотехнической и электронной промышленности широкое применение получили гальванопластическое изготовление волноводных узлов, получение фольги. Методом гальванопластики изготавливают трубы различного диаметра, коробки для аккумуляторов, сопла и другие детали. Широкие возможности гальванопластики позволяют изготавливать тонкостенные легкие полые изделия сложной формы и высокой точности для авиации и космонавтики. В качестве примеров можно назвать изготовление наконечников и протекторов элементов антиобледенительной защиты контуров винтов самолетов и вертолетов, трубок Пито и Вентури, деталей ракетных двигателей, аэродинамических труб, диафрагм для ракет, криогенных сосудов давления, рефлекторов, сильфонов. Различные отрасли промышленности нуждаются в большом количестве разнообразных сетчатых изделий (сита, решетки. бесшовные сетчатые трубы, сетки для электробритв, перфорированные гильзы). Метод гальванопластики дает возможность получать точные размеры отверстий в сочетании с большой прочностью всего изделия и может обеспечить полную автоматизацию их изготовления. Гальванопластику широко используют для изготовления товаров широкого потребления: кувшинов, абажуров для настольных ламп, мемориальных досок и табличек с надписями, фильтров для выжимания плодово-ягодных соков, колпачков авторучек, фурнитуры, брошек, пуговиц, барельефов и медалей.

ЭЛЕКТРОЛИТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ГАЛЬВАНОПЛАСТИКЕ

Требования, предъявляемые к электролитам: Основными требованиями к электролитам в гальванопластике являются заданные физико-химические и механические свойства осадков, высокая скорость осаждения металла, равномерное распределение металла по поверхности катода, стабильность электро¬лита. Известно, что при электроосажденни металла даже сравнительно небольшие изменения в составе электролита и режиме электролиза приводят к изменению физико-химических характеристик. Так, изменение рН сульфатного электролита никелирования с 4 до 6 позволяет повысить твердость, предел прочности и внутренние напряжения никелевого осадка. В еще большей степени на свойства осадков влияет замена одного электролита другим. Так, осадки меди, полученные из сульфатного электролита, имеют твердость 850--1000 МПа и предел прочности 120-- 290 МПа, тогда как осадки из цианистого электролита -- соответ¬ственно 1500--2300 МПа и 260--390 МПа. Для интенсификации процесса наращивания толстых слоев металла в гальванопластике используются электролиты, позволяющие вести процесс электроосаждения при высоких плотностях тока, с использованием высококонцентрированных по металлу электролитов, с перемешиванием, а также с движением формы в процессе осаждения. В последнее время с этой же целью применяются различные виды токов: реверсирование тока, наложение переменного тока на постоянный и др. Большое значение в гальванопластике имеют вопросы, связанные со стабильностью, состава электролита. Стабильные результаты можно получать только при постоянстве всех определяющих параметров процесса электролиза. Стабильность процесса электролиза прежде всего определяется сбалансированностью катодного и анодного процессов. Поскольку процесс осаждения металла измеряется многими часами, а иногда и сутками, то могут произойти заметные изменения в coставе электролита за счет разницы в катодном и анодном выходах но току. Таким образом, электролит необходимо систематически корректировать. Электролиты, которые требуют частой корректировки состава, малопригодны для гальванопластических целей. При изготовлении сложнопрофилированных деталей необходимо учитывать равномерность распределения металла по поверхности формы, а это, в свою очередь, зависит от рассеивающей способности электролита, взаиморасположения формы и анодов, способа подвода тока к катоду. Практически трудно найти электролит, который отвечал бы всем указанным требованиям, поэтому выбор электролита осуществляют с учетом лишь основных особенностей процесса. В гальванопластике в настоящее время используют довольно ограниченное число металлов и сплавов. Наиболее широко применяют медь, никель и железо, а из сплавов -- никель -- кобальт и никель -- железо. Электроосаждение сплавов является весьма перспективным процессом, так как позволяет расширить диапазон материалов, пригодных для гальванопластических целен. В ближайшее время получат широкое использование композиционные материалы, совмещающие положительные свойства металлов и неметаллов, а также оксидов, карбидов, нитридов и др. В последнее десятилетие в гальванопластике нашло применение электроосаждение вольфрама, молибдена, ниобия, циркония, тантала и других редких металлов из расплавов, а также осаждение алюминия из органических растворов.

Размещено на Allbest.ru