ВСЕ О ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ ВАННЕ

Гальванический метод обработки поверхностей изделий (или гальванизация) объединяет ряд операций, позволяющих достичь требуемой чистоты поверхности или придать ей определенные свойства (например, оксидирование, нанесение защитных покрытий и т.д.). Он применяется для деталей, изготовленных из углеродистой или легированной стали, а также для изделий из других металлов и их сплавов.
В основе этого способа лежит способность различных химических соединений (солей, гидроксидов и др.) диссоциировать на ионы в растворах при создании соответствующей разности потенциалов. При этом положительно заряженные ионы (ионы металлов) оседают на аноде, а отрицательно заряженные – на катоде (ионы неметаллов). В процессе гальванизации в качестве анода (нанесение металлических покрытий) или катода (оксидирование, травление и т.д.) выступает обрабатываемая деталь.
Гальванизация получила широкое распространение во многих отраслях промышленности благодаря своим достоинствам:

  • Детали можно обрабатывать как крупными партиями, так и единичными изделиями;
  • За один цикл выполняется несколько технологических операций (например, очистка и подготовка поверхности, нанесение покрытия);
  • Гальваническое оборудование может использоваться как отдельно, так и встраиваться в автоматические линии, что позволяет увеличить объемы производства и значительно сократить себестоимость изделий.

К недостаткам этого метода следует отнести высокое энергопотребление и достаточно большие габаритные размеры оборудования.

Что собой представляет гальваническая ванна

Основным узлом гальванической линии являются ванны, представляющие собой резервуары, наполненные электролитом. Они могут использоваться как отдельное оборудование, так и в составе гальванических линий или участков. Конструктивные различия ванн определяются особенностями технологического процесса, а также необходимостью комбинированного действия нескольких физических факторов (перемешивание электролита, ультразвуковое воздействие на деталь и т.д.).
Гальваническая ванна состоит из следующих элементов:

  • Резервуар с электролитом, в котором и происходит обработка деталей;
  • Электроды – погружаются в электролит и создают в нем электрическое поле;
  • Источник тока – подает напряжение на электроды;
  • Устройства загрузки/разгрузки – помогают помещать или извлекать детали из ванной, могут быть ручные или автоматические;
  • Нагреватели и другие вспомогательные устройства – предназначены для создания особых условий во время гальванизации (нагрев раствора, создание магнитного поля, ультразвуковое воздействие и т.д.). Нагрев ванн происходит за счет применения обвязки корпуса змеевиком из труб или электрических ТЭНов. При этом в качестве теплоносителей обычно выступают вода и насыщенный пар.

Резервуары ванн должны соответствовать требованиям ГОСТ 23738-85 и обеспечивать:

  • Герметичность;
  • Отсутствие химического взаимодействия с раствором электролита;
  • Безопасность и удобство эксплуатации.

По конструкции выделяют одно- и многосекционные ванны. К односекционным относятся:

  • Ванны без кармана, которые предназначены для электрохимического шлифования, оксидирования, осветления, химического травления, нанесения покрытий и других операций;
  • Ванны с карманом используются для промывки (холодной и горячей) и обезжиривания поверхности деталей.
Многосекционные ванны предназначены для двух- или трехступенчатой промывки деталей для удаления с их поверхности загрязнений после механической обработки. Эта операция используется для подготовки изделий к последующему нанесению покрытий или травлению. Также трехступенчатая промывка используется при работе с драгоценными металлами, что позволяет минимизировать их расход в процессе создания гальванического покрытия.

Из чего изготавливают гальванические ванны

Корпуса гальванических ванн должны обеспечивать герметичность и безотказности работы оборудования, поэтому к материалам для их изготовления предъявляют особые требования:

  • Высокая прочность и долговечность;
  • Невосприимчивость к действию химических сред;
  • Стойкость к действию повышенных температур (до 200 °С);
  • Стойкость к действию магнитных полей;
  • Хорошая свариваемость.

Поэтому для изготовления ванн чаще всего используют углеродистую или коррозионностойкую сталь с толщиной листа 5 – 7 мм, титан и его сплавы, а также полимерные материалы (полипропилен, винипласт и др.).

Корпуса из стали обладают достаточной прочностью и низкой себестоимостью, однако они нестойки к химическим воздействиям и высоким температурам, а также отличаются большой массой. Такие ванны в основном используются для холодной и горячей (с нагревом не более 60 °С) промывки, цинкования, осветления и т.д.

Титан считается наиболее универсальным материалом, так как он обладает высокой стойкостью к химическим воздействиям, долговечностью и коррозионной стойкостью. Титановые ванны достаточно легкие и прочные, они применяются для холодной и горячей (не более 120 °С) промывки, травления, оксидирования, нанесения покрытий и других операций.

Также для изготовления гальванических ванн широко используют полимерные материалы, которые отличаются высокой стойкостью к действию химических реагентов, не восприимчивы к коррозии, действию магнитных полей и ультразвука, а также способны выдерживать нагрев до 200 °С и более. Кроме того, такие ванны обладают низкой себестоимостью и чаще всего не требуют футеровки и применения специальных методов сварки (например, в среде инертных газов и др.) при сборке.

Для улучшения химической и коррозионной стойкости ванн используют футеровку, которая представляет собой нанесение защитного покрытия из инертного материала на поверхность корпуса. Стальные и титановые ванны футеруют свинцом или полимерными материалами, что помогает защитить основной материал от действия агрессивных факторов окружающей среды.
Таким образом, на сегодняшний день основным материалом, используемым для изготовления гальванического оборудования, является винипласт листовой. Его применяют для изготовления корпусов в целом или выполнения футеровки.

Винипласт представляет собой полимерные пластины, изготовленные из поливинилхлорида согласно ГОСТ 9639-71. Этот материал отличается от других полимеров высокой стойкостью к механическим повреждениям (истирание, образование поверхностных трещин и царапин), невосприимчивостью к действию химических сред, прочностью и долговечностью.
Поэтому в настоящее время при проектировании гальванического оборудования предпочтение отдают полимерным материалам, в частности виниплласту и его аналогам.