Гальванотехника

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Гальванотехника — раздел прикладной электрохимии, описывающий физические и электрохимические процессы, происходящие при осаждении катионов металлов на каком-либо виде катода.

Так же под гальванотехникой понимается набор технологических приёмов, режимных параметров и оборудования, применяемого при электрохимическом осаждении каких-либо металлов на заданной подложке.

Гальванотехника подразделяется на гальваностегию и гальванопластику. Гальванопластика — процесс осаждения металла на форме, позволяющий создавать идеальные копии исходного предмета.

История[править | править вики-текст]

Гальванопластику открыл российский физик Борис Якоби, брат математика Карла Якоби. Эта технология быстро распространилась в Российской империи. В частности, таким способом были созданы скульптуры на нефах Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге (см. рисунок). Борис Семёнович получил за своё открытие Демидовскую премию и большую золотую медаль Парижской выставки.

Гальванопластические скульптуры на Исаакиевском соборе

Теория[править | править вики-текст]

Теория гальванотехники базируется на существующих представлениях о составе и свойствах электролитов, в частности, речь идет о диссоциации соединений на заряженные катионы и анионы, о способности катионов двигаться под действием внешнего электрического поля и восстанавливаться до металла, принимая электроны. В то же время практика гальванотехники требует формирования в результате протекающих физико-химических процессов сплошного равномерного металлического слоя на поверхности подложки, а этот результат определяется прежде всего накопленным опытом использования различных электролитов, проводящих грунтов, пред- и постобработок изделий и электролитов, подбора оптимальных составов и концентраций, значений плотностей тока и выравнивания этих плотностей по всей поверхности изделия.

Теоретический материальный баланс гальванического процесса может быть определен по закону Фарадея. Однако, фактический выход по току осаждаемого металла всегда оказывается меньше теоретически предсказанного. Отчасти это связано с тем, что в электролите всегда присутствуют посторонние катионы, которые или имеют иные отношения заряда к массе (например, примесь ионов серебра в растворе медного купороса), или не оседают на катоде, а выводятся из электролита при восстановлении (например, H+). Оказывает своё влияние конечность скоростей движения ионов в электролите (потери на нагрев электролита), диффузионные явления, перемешивание электролита за счет вибрационных, конвективных и иных механических воздействий.

Классификация[править | править вики-текст]

Гальванопластика[править | править вики-текст]

Чайно-кофейный сервиз мануфактуры Кристофля, 1875, одно из первых применений гальванопластического серебрения и золочения

Гальванопластика — один из разделов гальванотехники. Применяется для получения металлических копий предметов методами электролиза. Этот термин может использоваться и в качестве названия металлических предметов, полученных методом гальванопластики. Толщина металлических осадков, наносимых при гальванопластике, составляет 0.25-2 мм.

Наибольшее распространение гальванопластика получила при изготовлении точных художественных копий небольших скульптур и ювелирных изделий; в технике - при производстве грампластинок, печатных валков, металлических изделий с микронными параметрами.

Особое значение для гальванопластики имеет процесс осаждения меди. Этот металл достаточно часто осаждается не только в качестве основного и единственного слоя металла, но и систематически используется в качестве промежуточного слоя при гальваническом никелировании, ировании, серебрении и золочении и т.п. Более ограниченно в гальванопластике используется осаждение железа, олова, родия по серебру и других металлов или их сочетаний.

Копию от оригинала отделяют либо по специально наносимому барьерному слою, либо непосредственным удалением (расплавлением, химическим растворением) оригинала.

Поверхность копируемого изделия должна быть электропроводной. На модели из непроводящих материалов различными способами наносят проводящее покрытие. Чаще всего практикуются втирание графита в восковой подслой или химическое восстановление металлов на поверхности оригинала.

Несмотря на появление новых технологий, например: трехмерного сканирования и трехмерной печати, литья в эластичные формы и по выплавляемым моделям и т.п. гальванопластика продолжает оставаться наиболее востребованным методом получения точных металлических копий небольших художественных предметов и некоторых других типов изделий.

Гальваностегия[править | править вики-текст]

Гальваностегия — электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета, детали.

В зависимости от требований, предъявляемых к эксплуатационным характеристикам деталей, различают покрытия:

  • защитные (для защиты покрываемого металла от коррозии);
  • защитно-декоративные (для защиты покрываемого металла от коррозии и придания его поверхности декоративного вида);
  • декоративные (для придания поверхности покрываемого металла декоративного вида);
  • специальные (для придания поверхности покрываемого металла определённых свойств, например: диэлектрических, электропроводных, износостойких, противозадирных, под пайку, для повышения адгезии при гуммированиии стальных изделий и т.д.);

Одни и те же покрытия в зависимости от области их применения могут относиться к защитным, защитно-декоративным или специальным[1].

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.

Применение[править | править вики-текст]

Гальванопластика широко используется в типографском деле в сочетании с современными технологиями и компьютерной техникой. В полиграфической промышленности гальванопластика применяется также для получения гальванопластических копий: цинкографских клише. Гальванопластический метод позволяет отпечатывать огромные тиражи не только книг со сплошным текстом, но и книг, снабженных иллюстрациями.

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]


Примечания[править | править вики-текст]

  1. Ф.Ф. Ажогин и гр. авторов. Гальванотехника; Спр. издание / Под редакцией А.М. Гринберга. — Москва: Металлургия, 1987. — С. 13. — 736 с. — 27 300 экз. — ISBN УДК 621.357. (83).