Гальваническая ванна своими руками. Футеровка и нагрев гальванических ванн

Знакомые всем слова «позолоченный», «посеребренный», «хромированный» или «никелированный» уже прочно вошли в лексикон современного человека и воспринимаются им почти автоматически. Никто даже не задумывается, что за всеми этими словами скрывается технология, позволившая человеку достичь современного уровня цивилизации, – гальванотехника.

Гальванотехника – что это за процесс?

Электрохимический процесс, при котором под воздействием электрического тока происходит осаждение металлов на выбранной поверхности, называется гальванотехникой. Такой процесс можно применять к любому предмету, даже к неметаллу. Именно это стало решающим для широкого применения гальванотехники в различных отраслях промышленности. С помощью нее можно позолотить, посеребрить, никелировать и хромировать любые предметы, облагораживая их внешний вид в декоративных целях или меняя физические и химические свойства поверхности в чисто практических (для увеличения износостойкости, повышения сопротивления агрессивным средам и т. д.). Оборудованием при этом является гальваническая ванна.

Виды гальванотехники

Существует два вида данной технологии, получивших широкое распространение не только во многих отраслях современной промышленности, но и в домашних условиях. Первый – гальванопластика – имеет своей целью создание точных копий поверхностей предмета из осаждаемого на них металла. Второй, наиболее распространенный и в быту, и на производстве, состоит в создании тонкого – не толще человеческого волоса – покрытия всей поверхности предмета и называется гальваностегией.

Что такое гальваническая ванна?

Так как гальванические процессы происходят вследствие электролиза, естественно, что используются электролитические растворы и специальное механическое и электротехническое оборудование. Гальванические ванны – это совокупность всех вышеперечисленных составных частей процесса, но основными составляющими, к которым предъявляются повышенные требования, являются раствор (электролит) и емкость для него. Особенно это важно, если идет речь об использовании гальваностегии или гальванопластики в домашних условиях.

К емкостям для гальванопластики предъявляются повышенные общие требования, которым, несмотря на то, что видов этих емкостей довольно много, все они должны строго соответствовать. Они должны быть герметичными и химически нейтральными к используемому раствору, способными поддерживать требуемые тепловые режимы (нагрев гальванических ванн и их охлаждение должны быть под контролем), а также удобными и безопасными в обслуживании. Ванны изготавливаются из различных материалов.

Методы анализа гальванических ванн

Благодаря современным наработкам появились новые возможности для анализа электролита, используемого в процессе гальваники. Это нужно для качественного результата процесса, получения более равномерного и прочного покрытия. Анализ гальванических ванн в современных условиях возможно проводить с использованием химического и физико-химического методов. Во втором случае применяются фотометрические исследования, полярографические, амперо- и потенциометрические способы, которые дают более высокие результаты при определении состава электролита.

Защита гальванических емкостей

Одна из проблем гальванических процессов – это защита емкостей для электролита от разрушительного воздействия раствора (кислотного или щелочного), в котором протекает электролиз. Если ванна изготовлена из нейтрального материала, например, пластика, то здесь проблем нет. Но это возможно только в случаях с небольшими объемами. Если же брать промышленные установки, то на гальванических производствах емкости для раствора изготавливают из металла. В этом случае возникает необходимость их защиты от:

– контакта с раствором, что обеспечивает более долгий срок эксплуатации;

– коррозии металла, создающей ненужные примеси в растворе;

– искажения и изменения электрического поля.

Такую защиту может обеспечить футеровка гальванических ванн, проводимая листовыми полимерными материалами при помощи воздушной горячей сварки.

Изготовление гальванических ванн в домашних условиях

Желающих иметь гальванику в своем доме или гараже достаточно много. Но следует отметить, что этот процесс небезопасен. Вредные и взрывоопасные пары, едкие и даже ядовитые растворы, использование электричества делают его сложным с позиции обеспечения безопасности. Но для простых работ, таких, как меднение, хромирование, никелирование небольших предметов гальваническая ванна может быть собрана из подручных средств. И даже в этом случае необходимо соблюдать несколько важных требований:

– емкость для раствора должна быть жесткой, химически нейтральной и диэлектрической;

– обязательна вытяжная вентиляция;

– наличие достаточного количества чистой воды – простейший процесс требует использования около пяти промывок;

– наличие емкости и средств для нейтрализации отработанных растворов и сточных вод.

Самый простой вариант гальванической ванны можно изготовить из пластиковой канистры, срезав крышку с горловиной и усилив боковые стороны армирующим материалом. Затем на стенки емкости по линии среза необходимо надеть оконные или автомобильные уплотнители. Следующим шагом будет крепление крышки с помощью рояльных петель к одной стороне канистры и крепление защелок на крышку и стенку емкости с противоположной стороны. Горловина в крышке подсоединяется к шлангу для выведения паров наружу – простейшая вытяжная вентиляция.

Теперь остается проделать в верхней части емкости по линии среза три отверстия для контактных штанг. Штанги желательно делать из медной трубки диаметром 10–20 мм, лучше толстостенной. Концы трубок плющатся и в них сверлятся отверстия для подключения полюсов от источника питания. На штанги, размещенные по краям, навешивают анодные пластины и подключают к плюсу источника. На центральную штангу подвешивается деталь, являющаяся катодом, подключенная к минусовому проводу. Ток и напряжение подбираются в зависимости от объема ванны.

Схемы самодельных гальванических ванн

Простейшая схема гальванической ванны включает в себя всего три операции: подготовительную, собственно процесс гальванизации и финишную обработку. Первая заключается в очистке, обезжиривании, травлении и полировке предмета или детали – подготовке. Третья операция позволяет довести уже покрытую слоем металла деталь до «товарного» вида путем пассивации, полировки и т. д. Каждая операция должна заканчиваться промывкой в чистой и холодной воде. А если детали обрабатывались щелочными растворами, то обязательно нужно делать промывку сначала горячей, а затем холодной водой.

Деталь, на которую требуется нанести покрытие, подсоединяется к отрицательному проводу устройства (катоду) и опускается в электролит. Положительный провод подключается к электроду из покрывающего металла (аноду), который также опускается в раствор. Электролиз заставит растворяться анод (+) и осаждаться металл на детали-катоде (–).

Значение гальванотехники для современного производства

Гальваническая ванна, в которой происходит процесс гальванопластики или гальваностегии, в промышленном масштабе является как детищем прогресса, так и его движителем. Потому что благодаря гальваническим покрытиям улучшаются характеристики деталей и механизмов, удешевляется их производство, достигается высочайшая точность сопряжения, увеличивается износоустойчивость и повышаются антикоррозийные свойства.