Что такое гальваника в ювелирном деле

Гальваническое золочение применяется в основном в качестве защитного и декоративного покрытия сплавов недрагоценных металлов (изделий из латуни). Он основан на электроосаждении золота. Этот процесс предусматривает применение в основном цианистых электролитов, которые очень вредны. В настоящее время разработаны и получили широкое распространение кислые нецианистые электролиты (табл. 11), которые обеспечивают осаждение блестящих покрытий сплавами золото-кобальт и золото-никель. Отказ от цианистых электролитов золочения ведет к оздоровлению условий труда, уменьшению опасности загрязнения сточных вод и окружающей атмосферы. Следует, однако, отметить, что в щелочных цианистых электролитах золочения металл распределяется по поверхности покрываемых изделий равномерно, и кислые электролиты значительно уступают цианистым. Гальваническое золочение может также применяться для нанесения декоративного покрытия на ювелирные изделия, изготовленные из сплавов серебра.

Таблица 11. Состав электролитов для электроосаждения золота и сплавов золото – никель и золото ? кобальт

pH электролита Массовая доля компонента, г/л
Золото (в виде дицаурата калия) Лимонная кислота Натрий лимонно-кислый Никель углекислый Кобальт сернокислый
3,5-4 11-12 100
4,5-5 5-7 40 40 0,7
4,5-5 5-7 40 40 0,7

Процесс золочения осуществляется в следующем порядке: обезжиривание в органическом растворителе, сушка, подача на приспособление, обезжиривание электрохимическое или химическое, промывка в горячей воде, промывка в холодной воде, сушка, снятие с приспособления, взвешивание, подача на приспособление, декапирование, промывка в холодной воде, промывка в дистиллированной воде, золочение, 1, 2 и 3-е улавливания, промывка в холодной воде, промывка в горячей воде (термообработка), сушка, снятие с приспособления, взвешивание, галтование, промывка в холодной воде, промывка в горячей воде, сушка, осмотр изделий.

Соблюдение последовательности приведенных операций – необходимое условие длительной и стабильной работы ванны для золочения. Контроль электролитов золочения осуществляют по данным химического анализа на содержание золота, легирующего металла и кислотности электролита. В процессе работы требуемая кислотность поддерживается добавлением фосфорной кислоты.

В кислых электролитах золочения золото нерастворимо как химически, так и электрохимически. В качестве анодов используется в основном нержавеющая сталь, однако лучше использовать аноды из платинированного титана, что исключает накопление на аноде ионов железа, никеля, хрома, которые могут включаться в покрытие и снижать содержание золота в них.

Гальваника как технология обработки металлических изделий представляет собой электрохимический процесс, участниками которого являются обрабатываемая деталь, электролит, два электрода и электрический ток. Электролит – это токопроводящее жидкое вещество, из которого в результате прохождения через него электрического тока выделяются молекулы металла, оседающие на поверхности обрабатываемого изделия и образующие на ней тонкую пленку. Гальванические покрытия, чем они и примечательны, формируются не простым нанесением слоя металла на обрабатываемую поверхность, а в результате проникновения его молекул в поверхностный слой детали.

Гальваника является надежным способом получения защитного или декоративного покрытия на металлических изделиях

В чем заключается суть гальванического процесса

Чтобы разобраться в том, что такое гальваника, важно понять сущность такого электрохимического процесса. Гальваническая обработка изделия, в процессе которой на его поверхности формируется тонкий металлический слой, может быть разбита на несколько основных этапов:

  • приготовление электролитического раствора, состав которого подбирается в каждом конкретном случае;
  • погружение в электролитический раствор двух анодов, подключаемых к плюсовому контакту источника постоянного тока;
  • погружение в раствор для гальванизации обрабатываемого изделия, расположение его между анодами и подключение к минусовому контакту источника электрического тока (таким образом, обрабатываемое изделие будет выступать в роли катода);
  • замыкание сформированной электрической цепи.

Схема гальванической ванны

Гальванические процессы, начинающие протекать в такой электрической цепи, заключаются в том, что положительно заряженные частицы наносимого металла, содержащиеся в растворе электролита, под воздействием электрического тока начинают стремиться к отрицательно заряженному катоду-изделию, оседая на его поверхности и формируя на ней тонкую металлическую пленку.

Читайте также:  Резиновые ролики для станков

Цели выполнения

Наносить гальванические покрытия на поверхность металла можно с различными целями. Например, чтобы выполнить гальваническое хромирование, обрабатываемую поверхность надо покрыть слоем никеля. В основном же гальванические покрытия наносятся для того, чтобы улучшить защитные свойства и декоративные характеристики изделий. Используется гальваника и для создания точных копий деталей, отличающихся даже очень высокой сложностью рельефа. В таких случаях данный процесс называют гальванопластикой.

Широко распространен метод цинкования черных металлов с помощью гальваники. Он позволяет сформировать на их поверхности слой цинка, отличающийся исключительно высокой устойчивостью к коррозии. Металлические изделия, обработанные по данной технологии, могут очень длительное время эксплуатироваться в условиях повышенной влажности, находиться в постоянном контакте с пресной и соленой водой, не утрачивая при этом своих изначальных характеристик. При помощи цинкования, в частности, обрабатывают трубопрокатную продукцию, различные емкости, элементы кровельных, строительных и опорных конструкций. За счет цинкования металл получает не только барьерную, но и электрохимическую защиту.

Оцинковка кузова автомобиля в гальванической ванне

Если при помощи цинкования повышают только коррозионную устойчивость металла, то гальваническое покрытие хромом позволяет не только решить эту важную задачу, но и сделать поверхность обрабатываемой детали более твердой и износоустойчивой, а также повысить ее декоративную привлекательность. Этим же целям служат гальванические покрытия из никеля.

Ювелирное дело – еще одна сфера, где гальванике отведена особая роль. Гальванирование в данном случае применяется для того, чтобы улучшить декоративные характеристики обрабатываемых изделий. Гальванический процесс используется для нанесения на ювелирное изделие слоя золота или серебра, реставрации поверхности, утратившей свою привлекательность с течением времени. Примечательно, что золочению с помощью гальваники подвергают даже изделия из золота, что позволяет почти в два раза увеличить твердость их поверхностного слоя. Кроме того, такая пленка, нанесенная на золотое изделие, как будто подсвечивает его, делает ярче и красивее.

Оборудование и материалы

Нанесение гальванических покрытий на различные металлы требует использования соответствующего оборудования и расходных материалов. Для хромирования, цинкования, а также для покрытия обрабатываемых деталей другими металлами используется однотипное гальваническое оборудование. Различия при выполнении таких процессов будут заключаться только в составе используемого электролита, его температуре и других режимах выполнения обработки.

Обработка металла методом гальваники выполняется с использованием такого оборудования, как:

  • гальванические ванны, в которые заливается электролитический раствор, помещаются аноды и обрабатываемое изделие;
  • источник постоянного тока, оснащенный регулятором выходного напряжения;
  • нагревательное устройство, при помощи которого электролитический раствор доводят до требуемой рабочей температуры.

Гальваническая ванна с механизмом покачивания

Для выполнения гальваники также необходимы анодные пластины, которые могут быть изготовлены из различных металлов. Назначение таких пластин состоит не только в подаче электрического тока в электролит, а также в равномерном распределении тока по поверхности обрабатываемого изделия, но и в том, чтобы восполнять убыль наносимого на деталь металла, активно расходуемого из состава электролита.

Различные виды гальванических покрытий наносятся с использованием электролитических растворов с разным химическим составом. Для приготовления таких растворов применяются опасные химические вещества, поэтому храниться они должны в герметичных стеклянных емкостях с притертыми крышками. Все химические реагенты, из которых готовится электролитический раствор для гальваники, должны отмеряться в точных количествах, поэтому для выполнения такой процедуры необходимо использовать электронные весы.

Ручная линия гальванопластики драгоценных металлов

Любая линия для выполнения гальваники металлов или простейшее гальваническое оборудование должны устанавливаться в помещениях, оснащенных эффективной вентиляционной системой. Необходимо также очень ответственно отнестись к личной безопасности специалиста, обслуживающего оборудование для гальваники. Все работы, связанные с гальваникой, надо выполнять в респираторе и защитных очках, в плотных резиновых перчатках, клеенчатом фартуке и обуви, способной защитить кожу ног от ожогов. Если этот процесс выполняется в домашних условиях, при этом вы еще в полной мере не знаете, что такое гальванизация, то следует заранее внимательно изучить специальную литературу или посмотреть обучающее видео на эту тему.

Читайте также:  Художественная ковка инструменты и приспособления

Краткая история развития и преимущества гальваники

Датой разработки метода гальванического осаждения (вернее, одной из его разновидностей – гальванопластики) считается 1838-й год, когда его изобрел известный ученый Борис Якоби. После разработки данной технологии ученый начал активно внедрять ее в различные производственные процессы, благодаря чему ее и стали использовать монетные дворы и предприятия, занимающиеся производством типографского оборудования, а также специалисты художественных ремесел.

В средние века гальваническая ванна использовалась для съемки копий медалей, которые опускались в раствор в качестве катода (m)

Свое название гальваника получила не в честь изобретателя данной технологии – Бориса Якоби, а в честь итальянского ученого Луиджи Гальвани, который начал применять метод электрохимической обработки изделий практически одновременно с Якоби.

К наиболее значимым преимуществам покрытия изделий слоем металла при помощи гальваники можно отнести следующие.

  • Гальванические покрытия могут без проблем наноситься на детали, отличающиеся даже очень сложной конфигурацией.
  • Формируемое при помощи данной технологии покрытие отличается высокой плотностью и равномерностью толщины.
  • Покрытие, нанесенное методом гальваники, характеризуется отличной адгезией с обработанной поверхностью.
  • Защитные и декоративные характеристики выполненных с помощью гальваники покрытий, если они сформированы в строгом соответствии с технологическими требованиями, находятся на самом высоком уровне.
  • Толщину наносимого с помощью гальваники слоя металла можно легко регулировать.

Немаловажным является то, что технология гальваники уже хорошо отработана и не отличается высокой сложностью, а ее практическая реализация не требует значительных финансовых вложений.

Технология гальванопластики настолько доступна, что позволяет самостоятельно создавать установки, вполне конкурирующие с заводскими моделями

С термином «гальваника» можно столкнуться не только в различных отраслях промышленности и ювелирном деле, но и в косметологии. Процесс, который подразумевается под таким названием косметологической процедуры, сложно назвать гальваникой в полном смысле слова, тем не менее термин прижился, и гальваническая чистка кожи лица пользуется большой популярностью в наше время. При выполнении такой чистки на кожу воздействуют токами малой мощности, благодаря чему жиры, скопившиеся в ее глубинных слоях, разжижаются и легко выходят через поры.

В заключение небольшое видео о том, как в домашних условиях покрыть металлические детали медью с помощью гальваники.

Гальваника – это электрохимический процесс. Его участники – ток, основа, электролит. Через последний пропускают напряжение. Электролит всегда металлический. Его частицы оседают на основу, образуя на ней тонкий слой свинца, цинка или другого элемента. Это не просто поверхностное покрытие. Атомы электролита проникают в верхние слои трубы, авиадетали и любой другой обрабатываемой поверхности, тем самым образуя гальваническое покрытие.

В ванную погружают два электрода. Один положительно заряженный, другой – отрицательно. К плюсовому (аноду) крепят будущее покрытие, к примеру, золотой брусок. Все металлы положительно заряжены. Их частицы стремятся к отрицательному элементу (катоду). Поэтому минусом заряжают основу, требующую обработки.

Обработка проводится, чтобы улучшить характеристики деталей. Нанесение гальванических покрытий улучшает антикоррозийные свойства. К примеру, медные элементы изнашиваются, соприкасаясь с влагой атмосферы или с водой. Чтобы продлить срок службы изделий из красного металла, его покрывают пленкой из элемента нечувствительного к влаге. Метод нужен и чтобы усилить защиту стали от электрохимических процессов. Иногда, гальванику применяют чисто в декоративных целях, улучшая внешний вид основы. Так, золочение и посеребрение украшений осуществляется именно под действием электрического тока.

Метод широко используется за счет своей дешевизны, простоты исполнения. Плата за использование электрического тока фиксирована в каждом регионе «Энергосбытом». Она не бьет по карману, учитывая стоимость конечных изделий. В час тратятся не больше 30-ти киловатт. Однако, гальваника в домашних условиях не возможна для крупногабаритных изделий. Домашняя гальваника процесс подходящий для декоративной отделки небольших деталей интерьера. Ювелиры пользуются гальваникой для покрытия ювелирных украшений.

Читайте также:  Пылеотводящий кожух для болгарки

Копейки стоят и электролиты – водные растворы кислот и солей. Правда, соединение хранят в отдельных, герметичных помещениях, ведь они, в большинстве своем, токсичны. Те, кто взвешивают и доставляют в гальваническую мастерскую нужное количество реагентов, облачаются в маски, перчатки, специальные костюмы. Над весами располагают мощную вытяжку, дабы избавится от вредных паров.

Слой всего в 2 микрометра золота делает бижутерию износостойкой. При правильном нанесении покрытие ровное, без пузырьков и прочих пустот, плотное. Наносят золото и на само … золото. Дело в том, что дополнительный слой, осажденный гальваническим методом, в два раза повышает твердость изделия из литого металла. Кроме того, пленка подсвечивает украшение. Напыление ярче, искрящейся, солнечнее, чем негальваническое золото.

Осаждают драгоценный металл и для реставрации сережек, колец, кулонов и прочих творений ювелиров. Гальваника позволяет точечно заполнять сколы, полости в изделиях. Пленка из золота так же выравнивает поверхность поцарапанного, к примеру, украшения.

Для напылений используют не только драгоценные металлы, но и олово, латунь, цинк, кадмий, никель, медь, свинец. Последний, кстати, становится виновником многих болезней. Те, кто занимается гальваническим свинцеванием, часто страдают малокровием Накапливаясь в организме, металл так же способствует появлению серых бляшек на деснах. Лечение одно – прервать работу, сменить вид деятельности.

Головокружения, мигрени вызывает излишек в организме кадмия. Его вдыхают при очистке анодов. Соединения цинка раздражают слизистые. У тех, кто обслуживает электролитические ванные с никелем, иногда появляются экземы, язвы на коже. Обычно, специалисты знают, на что идут, ведь они оканчивают профильные ВУЗы и разбираются в химии.

Первым ученым, применившим метод гальванического осаждения, металлов был Борис Якоби. Настоящее имя немца Мориц Германн. Ученый стал называть себя иначе, переехав в начале 19-го века жить в Россию. Здесь Якоби и открыл в 1838-ом году метод гальванопластики. Академик способствовал продвижению технологии, посоветовав применять ее при производстве монет, типографического оборудования, художественном ремесле.

Однако, назвали технологию в честь другого ученого. Луиджи Гальвани применил электролитический метод практически одновременно с Борисом Якоби. Итальянский врач и физик посвятил себя изучению электричества.

Плюс электролитической технологии в том, что с ее помощью можно равномерно покрывать детали сложных форм. Толщина металла на всей поверхности основы получается одинаковой. Нанесенная пленка требует шлифовки, если ее назначение декоративное.

Интересно, что термин гальваника применяют не только в металлургии, машинной промышленности, химической отрасли и ювелирном деле. Понятие пригодилось даже косметологам. Они, конечно, не осаждают металлы на лица или тела клиентов. Просто, гальваническая чистка кожи основана на воздействии на покровы током малой мощности. При этом жиры, скопившиеся в порах, разжижаются и покидают полости.

Косметологи, конечно, не входят в «общество гальванотехников и специалистов в области обработки поверхностей», хотя понятие гальваника для лица существует и таковое в стране и имеется. Российская организация имеет свой сайт. На нем выкладываются все новости, связанные с процессом электролитического осаждения одного металла на другой. Сообщество так же выпускает специализированный журнал с названием, дублирующим имя общества.

В номерах можно найти следующие статьи: — «Выпущен учебник «Теоретическая электрохимия», «У ОАО Тамбовгальванотехника открылся филиал в столице» и не только. Ресурс информирует читателей о вакансии гальваника, связанных с методом электролитического напыления, на крупных предприятиях России. К слову, специалистов по гальванизации так и называют – гальваны.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector