Гальваника

Гальванотехника является отделом прикладной электрохимии, описывающим физические и электрохимические процессы, происходящие при осаждении катионов металлов на каком-либо виде катода.

Подготовка к нанесению

Для того, чтобы оценить уровень проблемы подготовки поверхности, достаточно воспользоваться нормативной документацией (DIN 17611), где указаны рекомендуемые методы предварительной обработки поверхности покрываемой детали:

Методы предварительной обработки (обозначение по DIN 17611)

Обозначение Методы предварительной обработки
E0 обезжиривание и травление
E1 шлифование
E2 крацевание (обработка металлическими щетками)
E3 полирование
E4 шлифование и крацевание
E5 шлифование и полирование
E6 химическое щелочное (матовое) травление
E7 химическое и электрохимическое полирование
E8 мех. полирование и химическое или электрохимическое полирование

Комментарии:

E0
Предварительная обработка перед анодированием, при которой поверхность обезжиривается и грубо протравливается. Механические дефекты остаются видимыми. Могут проявляться слабо заметные дообработки очаги коррозии.
E1
Шлифование приводит к тому, что поверхность выглядит однородной и тусклой. Почти все поверхностные дефекты могут быть устранены. В зависимости от шлифующего материала на поверхности могут оставаться различные следы шлифовки.
E2
Механическая обработка металлических изделий при помощи металлических щеток (крацевание) дает блестящую поверхность с видимыми следами от металлических щеток.
E3
Механическое полирование дает яркую блестящую поверхность. Поверхностные дефекты устраняются только частично.
E4
Шлифование и крацевание дает блестящую поверхность и убирает механические дефекты. Очаги коррозии, которые могут быть видны при обработке Е0 и Е6, устраняются.
E5
Шлифование и полирование дает гладкую блестящую поверхность без механических поверхностных дефектов. Убираются очаги коррозии которые могут быть видны при обработке Е0 и Е6.
E6
После обезжиривания поверхность слегка тускнеет, и поэтому применяют щелочное травление. Механические дефекты при этом визуально сглаживаются, но полностью не устраняются. После травления могут проявляться скрытые очаги коррозии. Механическая обработка позволяет избежать проявления этих дефектов, но дешевле будет предотвращать возникновение коррозии, обеспечив соответствующие условия хранения заготовок.
E7
После обезжиривания паром или в специальных очистительных растворах, поверхность обрабатывается химическим или электрохимическим методом до появления блеска. Поверхностные дефекты устраняются не полностью. Могут быть видны очаги коррозии.
E8
Шлифование и полирование с последующим химическим или электрохимическим полированием. Такая обработка дает высоко-глянцевую поверхность. Поверхностные дефекты и очаги коррозии по большей части устраняются.

Из этого делается простой вывод — чтобы гальваническим методом покрыть деталь с хорошей отражающей способностью, рядом с цехом гальваники необходимо открыть цех полировки с площадью в два раза больше.

Технологический процесс

Процесс покрытия представляет собой нанесение слоя хрома на ряд промежуточных слоев. Имеет целый ряд серьезнейших требований как к технологическому, так и электрооборудованию. В интернете на специализированных ресурсах хватает детальных описаний, поэтому в подробности вдаваться мы не будем. Просто приходим к выводу, что он очень сложен.

Защита покрытия

При покрытии деталей гальваническим методом технологическим процессом не предусмотрены какие-либо мероприятия по защите. В силу этого, несмотря на ряд хороших качественных характеристик, гальваническое покрытие на автомобиле могут оспортить даже домашние животные.

Адгезия

Покрытие, нанесенное гальваническим методом имеет очень хорошие показатели адгезии (конкретные значения качественных характеристик и требований, предъявляемых к ним Вы можете просмотреть в библиотеке нормативной документации, размещенной на нашем сайте)

Долговечность

Показатель долговечности также имеет хорошие параметры, однако, при некачественном нанесении подкладочных слоев или нарушении требований к ведению технологического процесса (из соображений экономии один подкладочный слой не наносится — встречается очень часто) изделия очень быстро теряют свои потребительские и декоративные свойства.

Отражающая способность

Также имеет хорошие параметры.

Твердость

Самое твердое покрытие из существующих на сегодняшний день. Именно по этому показателю методом гальваники обрабатывается подавляющее количество деталей машин и механизмов с целью повышения износостойкости.

Устойчивость к истиранию

Она высока, но из-за отсутствия специальных защитных покрытий имеет только хорошие характеристики.

Простота

Технологический процесс очень сложен. Требует хорошей профессиональной подготовки специалистов. Высокие требования к оборудованию. Процесс документального оформления бизнеса очень сложен:

До начала проектирования нового гальванического цеха (участка) необходимо получить разрешение Ростехнадзора (бывш. «Санэпидстанция») на размещение в имеющемся месте данного производства. При этом надо иметь ввиду, что должна быть соблюдена охранная зона в 150 метров от жилых домов, детских учреждений и пр.

  1. Заказ проекта цеха (участка). Заказчик готовит сам или совместно с проектантом техническое задание на проектирование цеха.
  2. Содержание проекта. Разработка схем технологических процессов. Выполнение компоновок на размещение оборудования согласно нормам проектирования. Расчет вентиляции. Расчет электропитания. Расчет водоснабжения и очистных сооружений.
  3. Согласование проекта со всеми необходимыми инстанциями. Экологи, пожарники и др.
  4. Строительство цеха или аренда цеха.
  5. Закупка (изготовление) оборудования.
  6. Монтажные и пуско-наладочные работы.
  7. Получение лицензий Госгортехнадзора. Паспортизация оборудования (что на нем можно работать). Лицензия на деятельность.

Вложения на начальном этапе

Затраты очень большие. По анализу наших специалистов затраты составляют не менее 26 000 000 рублей.

Экологичность

Лекция на 5 сессии Международной школы повышения квалификации 11-16 октября 1999 года в НИФХИ им. Л.Я.Карпова

ЭКОЛОГИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Виноградов С.С.

Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водоемов, ввиду образования большого объёма сточных вод, а также большого количества твердых отходов, особенно от реагентного способа обезвреживания сточных вод.

Соединения металлов, выносимые сточными водами гальванического производства, весьма вредно влияют на экосистему водоем—почва—растение—животный мир—человек.

Они обладают токсическим, канцерогенным (вызывают злокачественные новообразования — As, Se, Zn, Pd, Cr, Be, Pb, Hg, Co, Ni, Ag, Pt.), мутагенным (могут вызвать изменения наследственности — ZnS), тератогенным (способны вызвать уродства у рождающихся детей — Cd, Pb, As, Co, Al и Li) и аллергенным действием (соединения Cr6+).

Кроме того, некоторые неорганические соединения оказывают губительное действие на микроорганизмы очистных сооружений, прекращают или замедляют процессы биологической очистки сточных вод и сбраживание осадков в метантенках. Токсичные металлы в водоемах губительно действуют на флору и фауну и тормозят процессы самоочищения водоемов.

При использовании воды загрязненных водоёмов для орошения цветные металлы выносятся на поля и концентрируются в верхнем наиболее плодородном гумусосодержащем слое почвы, снижая азотфиксирующую способность почвы и урожайность сельскохозяйственных культур, и вызывают накопление металлов выше допустимых концентраций в кормах и других продуктах.

При одновременном присутствии в сточных водах гальванопроизводства нескольких вредных компонентов проявляется их совместное, комбинированное действие на организм человека, теплокровных животных, флору и фауну водоемов, на микрофлору очистных сооружений канализации, выражающееся в синергизме (эффект действия больше простого суммирования); антагонизме (действие нескольких ядов меньше суммированного) и в аддитивности (простое суммирование). Например, кадмий в сочетании с цинком и цианидами в воде усиливает их действие, мышьяк является антагонистом селена. Нередко наблюдаются и отступления от этой схемы.

Рентабельность

При всем уровне затрат, технологических проблем, вредности гальваническое производство имеет самые средние показатели рентабельности из-за высоких производственных, экологических (содержание очистных сооружений, компенсация вреда организму сотрудников и т.д.), накладных расходов.