Znane wszystkie słowa „pozłacany”, „posrebrzany”, „chromowany” czy „niklowany” na stałe weszły już do leksykonu współczesnego człowieka i są przez niego odbierane niemal automatycznie. Nikt nawet nie myśli, że za tymi wszystkimi słowami kryje się technologia, która pozwoliła człowiekowi osiągnąć nowoczesny poziom cywilizacji - galwanizacja.
Galwanizacja - na czym polega ten proces?
Proces elektrochemiczny, w którym pod wpływem prądu elektrycznego metale osadzają się na wybranej powierzchni, nazywamy galwanizacją. Proces ten można zastosować do dowolnego przedmiotu, nawet niemetalowego. To właśnie zadecydowało o powszechnym zastosowaniu galwanizacji w różnych gałęziach przemysłu. Za jego pomocą można złocić, posrebrzać, niklować i chromować dowolne przedmioty, uszlachetniać ich wygląd w celach dekoracyjnych lub zmieniać właściwości fizykochemiczne powierzchni w celach czysto praktycznych (zwiększyć odporność na zużycie, zwiększyćodporność na agresywne środowiska itp.). Wyposażeniem w tym przypadku jest kąpiel galwaniczna.
Rodzaje galwanizacji
Istnieją dwa rodzaje tej technologii, które znajdują szerokie zastosowanie nie tylko w wielu gałęziach nowoczesnego przemysłu, ale również w domu. Pierwsza - galwanizacja - ma na celu stworzenie dokładnych kopii powierzchni przedmiotu z osadzonego na nich metalu. Drugim, najczęstszym zarówno w życiu codziennym, jak i w produkcji, jest tworzenie cienkiej - nie grubszej niż ludzki włos - powłoki na całej powierzchni przedmiotu i nazywa się to galwanizacją.
Co to jest kąpiel galwaniczna?
Ponieważ procesy galwaniczne zachodzą w wyniku elektrolizy, naturalne jest stosowanie roztworów elektrolitycznych oraz specjalnego sprzętu mechanicznego i elektrycznego. Wanny galwaniczne są połączeniem wszystkich powyższych elementów procesu, ale głównymi elementami, które podlegają zwiększonym wymaganiom, jest roztwór (elektrolit) i pojemnik na niego. Jest to szczególnie ważne, jeśli chodzi o stosowanie galwanizacji lub elektroformowania w domu.
Większe ogólne wymagania stawiane są pojemnikom do elektroformowania, które pomimo tego, że typów tych pojemników jest całkiem sporo, to wszystkie muszą ściśle spełniać. Muszą być hermetyczne i obojętne chemicznie w stosunku do stosowanego roztworu, zdolne do utrzymania wymaganych warunków termicznych.(należy kontrolować nagrzewanie kąpieli galwanicznych i ich chłodzenie), a także wygodną i bezpieczną konserwację. Wanny są wykonane z różnych materiałów.
Metody analizy kąpieli galwanicznych
Dzięki nowoczesnym rozwiązaniom pojawiły się nowe możliwości analizy elektrolitu stosowanego w procesie galwanizacji. Jest to konieczne dla jakościowego wyniku procesu, uzyskania bardziej jednolitej i trwałej powłoki. Analiza kąpieli galwanicznych w nowoczesnych warunkach może być prowadzona metodami chemicznymi i fizyko-chemicznymi. W drugim przypadku stosuje się badania fotometryczne, metody polarograficzne, ampero- i potencjometryczne, które dają lepsze wyniki w określaniu składu elektrolitu.
Zabezpieczenie pojemności galwanicznej
Jednym z problemów procesów galwanicznych jest ochrona zbiorników elektrolitu przed niszczącym działaniem roztworu (kwaśnego lub zasadowego), w którym zachodzi elektroliza. Jeśli wanna wykonana jest z neutralnego materiału, takiego jak plastik, to nie ma problemu. Ale jest to możliwe tylko w przypadku małych ilości. Jeśli weźmiemy pod uwagę instalacje przemysłowe, to w produkcji galwanicznej pojemniki na rozwiązanie są wykonane z metalu. W takim przypadku konieczne staje się zabezpieczenie ich przed:
- kontakt z rozwiązaniem, co zapewnia dłuższą żywotność;
- korozja metalu, tworząca niepotrzebne zanieczyszczenia w roztworze;
– zniekształcenia i zmiany pola elektrycznego.
Taką ochronę może zapewnić wyłożenie wanien galwanicznych,wykonywane przez arkusze materiałów polimerowych przy użyciu zgrzewania na gorąco.
Wykonywanie kąpieli galwanicznych w domu
Jest wiele osób, które chcą mieć galwanizację w swoim domu lub garażu. Należy jednak zauważyć, że ten proces nie jest bezpieczny. Szkodliwe i wybuchowe opary, żrące, a nawet trujące roztwory, użycie prądu utrudniają to z punktu widzenia bezpieczeństwa. Ale w przypadku prostych prac, takich jak miedziowanie, chromowanie, niklowanie małych przedmiotów, kąpiel galwaniczną można zmontować za pomocą improwizowanych środków. I nawet w tym przypadku należy przestrzegać kilku ważnych wymagań:
– pojemnik na roztwór musi być sztywny, neutralny chemicznie i dielektryczny;
– wymagana wentylacja wyciągowa;
– dostępność wystarczającej ilości czystej wody – najprostszy proces wymaga około pięciu spłukań;
- dostępność pojemników i środków do unieszkodliwiania roztworów odpadowych i ścieków.
Najprostszą wersję wanny galwanicznej można wykonać z plastikowego kanistra poprzez odcięcie wieczka szyjką i wzmocnienie boków materiałem wzmacniającym. Następnie wzdłuż linii cięcia należy nałożyć uszczelki okienne lub samochodowe na ścianki kontenera. Następnym krokiem jest przymocowanie pokrywy z zawiasami fortepianowymi z jednej strony kanistra i przymocowanie zatrzasków do pokrywy i ściany pojemnika po przeciwnej stronie. Szyjka w pokrywie jest połączona z wężem do odprowadzania oparów na zewnątrz - najprostsza wentylacja wyciągowa.
Teraz pozostaje zrobić trzy otwory na pręty stykowe w górnej części pojemnika wzdłuż linii cięcia. Pożądane jest wykonanie prętów z miedzianej rury o średnicy 10–20 mm, najlepiej grubościennej. Końce rurek są spłaszczane i wiercone są w nich otwory do podłączenia biegunów ze źródła zasilania. Płyty anodowe zawieszone są na prętach umieszczonych na krawędziach i połączone z plusem źródła. Część zawieszona jest na środkowym pręcie, który jest katodą, połączoną z przewodem ujemnym. Bieżący
i napięcie są dobierane w zależności od objętości kąpieli.
Schematy domowych kąpieli galwanicznych
Najprostszy schemat kąpieli galwanicznej obejmuje tylko trzy operacje: przygotowanie, właściwy proces galwanizacji i wykończenie. Pierwsza to czyszczenie, odtłuszczanie, wytrawianie i polerowanie przedmiotu lub części - przygotowanie. Trzecia operacja umożliwia doprowadzenie części już pokrytej warstwą metalu do „handlowego” wyglądu poprzez pasywację, polerowanie itp. Każda operacja musi zakończyć się myciem w czystej i zimnej wodzie. A jeśli części zostały potraktowane roztworami alkalicznymi, konieczne jest umycie najpierw gorącą, a następnie zimną wodą.
Powlekana część jest podłączona do ujemnego przewodu urządzenia (katody) i zanurzona w elektrolicie. Przewód dodatni jest połączony z pokrywającą metalową elektrodą (anodą), która również jest zanurzana w roztworze. Elektroliza spowoduje rozpuszczenie anody (+) iosadzić metal na części katodowej (–).
Znaczenie galwanizacji dla nowoczesnej produkcji
Kąpiel galwaniczna, w której odbywa się galwanizacja lub proces galwanizacji, jest zarówno dziełem postępu, jak i jego motorem na skalę przemysłową. Ponieważ dzięki powłokom galwanicznym poprawia się właściwości części i mechanizmów, ich produkcja jest tańsza, osiągana jest najwyższa dokładność łączenia, wzrasta odporność na zużycie i właściwości antykorozyjne.
