Galvanische Bäder - was ist das, Funktionsprinzip, Design. Die Galvanisierung zu Hause ist der wichtigste Bestandteil
Nachdem ich meine vorherige Idee – Serious Electroplating Business – veröffentlicht hatte, erhielt ich so viele Fragen zum technologischen Prozess, dass ich beschloss, meine Antworten in einer separaten Idee zusammenzufassen.
Technologische Ausrüstung für die Galvanisierung
1. Schwefelsäurebad
2. Kaltwasserbad
3. Heißwasserbad
4. Bügelbad
5. Kaltwasserbad
6. Arbeitstisch auf Rollen
7. Körbe und Flaschen mit Säuren
8. Schweißtransformator
9. Ballast-Rheostaten.
Technologischer Kreislauf
Beinhaltet die folgenden Vorgänge:
1. Vorbereitende Vorbereitung.
2. Passivierung mit Schwefelsäure.
3. In kaltem Wasser abspülen.
3. Spülen in heißem Wasser.
4. Bügeln.
5. In kaltem Wasser abspülen.
6. Weiterverarbeitung.
Vorläufige Vorbereitung
Besteht aus Folgendem. Die aufgenommene Welle wird mit einem Lappen abgewischt, um restliches Öl zu entfernen, und Schmutz wird von den Keilnuten entfernt. Anschließend werden die Maße des Halses an den Stellen maximaler Produktion und die unentwickelten Maße ermittelt. Dies ist notwendig, um die Dicke zu bestimmen erforderliche Deckung und die Bügelzeit bestimmen. Wenn der Schaft beschädigt ist (große Ellipse, Kegel), wird er zur Wiederherstellung der richtigen Geometrie geschliffen, es werden jedoch nicht mehr als 0,5 Prozent des Gesamtdurchmessers des Halses entfernt. Auf diese Weise wird die Dicke der erforderlichen Beschichtung bestimmt.
N(mm) = Nv(Arbeit) + 3Nm.sh.(Mindestschleifen der Maschine)
der Wert 3Nm.sh kann noch weiter eingestellt werden
Um Betriebsströme zu bestimmen, ist es notwendig, die (abgedeckte) Kathodenfläche zu kennen. Messen Sie dazu den Durchmesser des Halses und seine Breite und folgen Sie dann der Formel
S = π D A,
wobei A die Breite des Halses ist.
Die Fläche wird in Quadratdezimetern berechnet.
Nachdem wir also die Fläche ermittelt und mit der empfohlenen Stromdichte (A\sq.dm) multipliziert haben, kennen wir den Wert des gesamten erforderlichen Stroms.
Die zum Bügeln benötigte Zeit errechnet man mit der Formel:
T(Stunden)=7400*N / Ic*n,
Wo:
Ic = I Kathode – Ianodisches A/dm.
n ist die aktuelle Eisenproduktion, die praktisch ermittelt wird, Sie können aber auch die empirische Formel verwenden: n = 47(Ic)0,2
Passivierung mit Schwefelsäure
Nachdem alle Berechnungen abgeschlossen sind, beginnen wir mit dem Prozess.
In die Ölkanäle werden Gummistopfen gesteckt.
Um die Wellenoberfläche für das Bügeln vorzubereiten, wird das Schwefelsäure-Passivierungsverfahren eingesetzt. Es werden verschiedene Modi verwendet ( Wechselstrom, asymmetrischer Strom), aber am schnellsten und produktivsten ist der Ätzmodus an der Anode, der es ermöglicht, gleichzeitig mit der Passivierung die Oberfläche von Öl- und Lackfilmen zu reinigen.
Dazu wird die Welle in eine 20-30%ige Schwefelsäurelösung gelegt und an den +-Bus angeschlossen; die Kathode besteht aus Bleiblech und ihre Fläche muss die Fläche des Teils mindestens 10-mal überschreiten. Dann wird ein Strom mit einer Dichte von bis zu 50A/dm eingeschaltet. Zeit – 1 Minute. Der Strom ist konstant (gleichgerichtet).
Während dieser Zeit erhält die Oberfläche des Teils einen gleichmäßig matten dunkelgrauen Farbton. Damit ist der Passivierungsvorgang abgeschlossen.
Spülen mit heißem und kaltem Wasser
Bügeln
Wenn Sie einen bestimmten Bereich und nicht das gesamte Teil restaurieren müssen, kommt die Maskierung zum Einsatz – der Bereich, der nicht gebügelt werden soll, wird mit Nitrolack oder Nitrofarbe überstrichen. Da Nitrolacke sehr porös sind, sollte die Lackierung in mindestens zwei Schichten mit Zwischentrocknung erfolgen.
Der Bügelvorgang erfolgt bei einer Temperatur von 18-25°C. Anoden aus Stahl St.3…..St.20. Legierte Stähle werden nicht als Anoden verwendet, weil Chromionen erschweren den Prozess und mindern die Qualität der Beschichtung.
Eigentlich ist der Bügelvorgang selbst in mehrere Phasen unterteilt. Die ersten Schritte dienen dazu, eine gleichmäßige Primärschicht zu erzeugen, die fest mit dem Untergrund verbunden ist. Letzte Stufe dient dem Aufbau der Arbeitsschicht mit der erforderlichen Härte.
1. Kathodenstrom – 20 A/dm, Anodenstrom – 15,5 A/dm. Zeit - 15 Sek. Beschichtungshärte 180 kgf/mm².
2. Kathodenstrom – 20 A/dm, Anodenstrom – 10 A/dm. Zeit - 60 Sek. Beschichtungshärte 270 kgf/mm².
3. Kathodenstrom – 20 A/dm, Anodenstrom – 5 A/dm. Zeit - 60 Sek. Beschichtungshärte 400 kgf/mm².
4. Kathodenstrom – 20 A/dm, Anodenstrom – 3,5 A/dm. Zeit - 30 Sek. Beschichtungshärte 540 kgf/mm².
5. Kathodenstrom – 30 A/dm, Anodenstrom – 3,5 A/dm. Zeit - 30 Sek. Beschichtungshärte 630 kgf/mm².
Hier endet der „Anziehvorgang“ und anschließend wird die Arbeitsschicht auf das vorgegebene Maß aufgebaut.
6. Kathodenstrom – 30 A/dm, Anodenstrom – 3 A/dm. Die Zeit wird geschätzt. Beschichtungshärte 630 kgf/mm².
Zum Nachfüllen des Bügelbades wird das Spülwasser aus den Bädern 2 und 5 verwendet. Während des Betriebs wird Schlamm aus der Anode freigesetzt, der nach dem Absetzen entfernt werden muss.
Und noch ein Detail. Bevor Sie mit dem Bügeln beginnen, müssen Sie den Elektrolyten „herausarbeiten“. Hängen Sie dazu ein unnötiges Stück Metall an die Kathode und schalten Sie ein bis zwei Stunden lang den Kathodenstrom von nicht mehr als 10 A ein. Dies ist notwendig, um die Lösung von Verunreinigungen zu reinigen und 3-wertiges Eisen zu entfernen. Es wird Eisen mit der Wertigkeit 2 abgeschieden.
Bei einer Arbeitspause von mehr als einem Tag muss zusätzlich der Elektrolyt aufgearbeitet werden.
Wenn Sie kein reines oder analytisches Salz erhalten konnten und eine Gartenchemikalie verwenden, sollte der Prozess der Elektrolytgewinnung mit dem minimalen Kathodenstrom durchgeführt werden; Anodenstrom wird nicht verwendet. Der Stromwert wird „am Rande“ des Beginns der Gasbildung an der Kathode eingestellt.
Es versteht sich von selbst, dass dieser Vorgang deutlich länger dauert als bei der Arbeit mit reinen Reagenzien.
Elektrolytzusammensetzung:
Eisenchlorid – 400–440 g/l
Schwefelsäure - 0,8-1 ml\l
Kaliumjodid – 5-10 g/l
Salzsäure - bis pH = 1–1,2
Der Säuregehalt wird durch Lackmus oder Indikatorpapier bestimmt.
Die Härte der Beschichtung wird nach Rockwell oder Brinell bestimmt.
Zunächst sollten Sie nicht nach Härte und Leistung streben, sondern in den Modi 1 und 2 arbeiten und versuchen, ein Teil wiederherzustellen, das dann mit einer Feile, einem Fräser oder einem Bohrer bearbeitet werden kann. Wenn Sie Erfolg haben, werden Sie nach und nach zu Teilen mit komplexem Profil und zunehmender Härte übergehen.
Ich bin weit davon entfernt zu glauben, dass die Galvanisierung mit asymmetrischem Strom ein Allheilmittel für alle Übel und eine Lösung für alle Probleme ist. Es ist nur ein Werkzeug. Und wie jedes Werkzeug kann es nicht universell für alle Gelegenheiten sein. Die traditionelle Galvanisierung ist nicht schlechter, sie ist nur anders.
Der Zweck der Veröffentlichung bestand darin, darauf aufmerksam zu machen, dass dank der Änderungen der Preise für Strom und Metall auf den in- und ausländischen Märkten gute materielle Vorteile aus diesem Prozess erzielt werden konnten.
Wenn drin Sowjetzeit Licht kostete 2 Kopeken und ein kg Eisen kostete 12-16 Kopeken, aber heute ist der Preisunterschied höher: Licht kostet 2,86 Tenge und Metall mehr als 50 Tenge pro kg. Während die Kosten für solche Reparaturen früher nicht mehr als 60 % der ursprünglichen Kosten ausmachten, liegt dieser Wert heute deutlich darunter. Und hier geht es nur um Hardware. Ich spreche nicht einmal von den Preisen für „lebensmitteltaugliches“ Zinn. Wenn es jemanden interessiert, schauen Sie sich die Aktienkurse an. Jede Dose Kondensmilch oder Eintopf enthält 0,75 g bis 2 g. Und das Entfernen dieser Beschichtung durch Galvanisieren dauert nicht länger als 4-5 Minuten. Trainieren – ich will nicht. Unter diesem Ball können Sie sich als Kämpfer für die Umwelt ausgeben (im Herzen aber als ideologischer Kämpfer für Banknoten bleiben) und wenn Sie nicht vor Steuern zurückschrecken, dann versuchen Sie, diese zu senken. Ich glaube nicht, dass man irgendjemandem etwas über die Vorkommen dieses Rohstoffs und die dort befindlichen Arbeitskräftereserven erzählen muss, und manchmal auch über die Existenz direkt in diesen Minen. In Großstädten sind diese Deponien überwiegend elektrifiziert. Auf jeden Fall gibt es Licht im Trailer des Regisseurs. Niemand stört... außer den Krähen. :-))))
Was ist Galvanisierung und womit wird sie gegessen?
Galvanik ist ein Zweig der Elektrochemie, der zwei Unterabschnitte umfasst, die die Ablagerung von Elektrolyten auf der Oberfläche eines Metalls untersuchen verschiedene Zwecke. Zum Beispiel Korrosionsschutz. Im wirklichen Leben trägt der Prozess der Beschichtung von Produkten, beispielsweise mit Chrom oder Kupfer, den gleichen Namen. IN In letzter Zeit Das dekorative Galvanisieren zu Hause erfreut sich großer Beliebtheit und bringt Arbeitswilligen ein beträchtliches Einkommen.
Was ist drin
Galvanisieren ist eine eher vage Definition, die mehrere Prozesse umfasst, deren Name mit der Verwendung verschiedener Elektrolyte verbunden ist. Ein Beispiel ist das Vergolden, also das Beschichten mit einer dünnen Goldschicht, oder das Verchromen. Beliebt sind auch Verkupferung und Versilberung.
Galvanisieren zu Hause. Ist das möglich?
Die dekorative Beschichtung verschiedener Gegenstände mit Metall erfreut sich bei angehenden Unternehmern immer größerer Beliebtheit. Erstens, weil die Anfangsinvestitionen auf ein Minimum beschränkt werden. Aber das Galvanisieren zu Hause ist nicht das Beste beste Idee aus einem einfachen Grund: giftig. Es ist besser, einen gut belüfteten Nichtwohnbereich zu wählen. Und lesen Sie die einschlägige Literatur zu diesem Thema, um auf alles vorbereitet zu sein.
Notwendige Ausrüstung zum Galvanisieren
Alles, was Sie für Ihre ersten Erfahrungen benötigen, können Sie ohne große Schwierigkeiten selbst herstellen oder kaufen. Der Prozess selbst ist mit der Einwirkung von Strom verbunden, daher ist eine Stromversorgung erforderlich. Es sollte über einen Spannungsregler verfügen und der Ausgangsstrom sollte ein Ampere betragen. Sie benötigen außerdem ein kleines Bad aus chemisch nicht leitendem Material widerstandsfähiges Material, zum Beispiel eine Kunststoffschale mit dünnen Wänden. Außerdem erfordert das Galvanisieren zu Hause eine spezielle Bürste oder einen speziellen Griff, bei dem es sich um eine Hohlform handelt, in die der Elektrolyt gegossen wird.
Technologischer Prozess
Unter dem Einfluss von Strom finden galvanische Prozesse statt. Zwei Anoden werden in ein spezielles Bad eingebaut und mit Elektrolyt gefüllt. Wir verbinden das Werkstück mit dem „Minus“ und die Anoden mit dem „Plus“. Beim Schließen des Stromkreises lagert sich das im Elektrolyten enthaltene Metall auf dem Werkstück ab. Die Herstellung der Lösung für jedes Metall ist individuell und die Proportionen müssen genau eingehalten werden, ebenso wie die Stromstärke, deren Änderung den Prozess erheblich beeinflussen kann.
Galvanisieren zu Hause. Teile vorbereiten
Bevor mit dem eigentlichen Prozess begonnen wird, müssen Verunreinigungen von den Arbeitsstellen entfernt werden. In manchen Fällen reicht es aus, nur die Oberfläche zu entfetten, manchmal muss man aber auch auf Schleifen und andere aufwendigere Methoden zurückgreifen.
Das Galvanisieren zu Hause ist gesundheitsgefährdend
Der chemische Prozess ist immer mit Risiken verbunden, daher müssen grundlegende Sicherheitsregeln beachtet werden:
- Stellen Sie sicher, dass eine Erdung vorhanden ist.
- eine gute Belüftung des Raumes ist erforderlich;
- Bei der Arbeit mit Schadstoffen sind die persönlichen Sicherheitsvorschriften zu beachten.
Als Schlussfolgerung
Denken Sie daran, dass das Galvanisieren ein sehr gefährlicher Prozess ist, der mit der Verwendung aktiver Substanzen verbunden ist, die Ihre Gesundheit und Ihr Eigentum schädigen können. Studieren Sie daher sorgfältig alle gefährlichen Aspekte und machen Sie sich erst dann an die Arbeit.
Es gibt zwei Arten der Galvanisierung: Galvanostegie und Galvanoplastie. Im ersten Fall entsteht eine dauerhafte galvanische Beschichtung, die die Eigenschaften von Teilen und Gegenständen verändert. Abhängig von den verfolgten Zielen erhalten die verarbeiteten Produkte neue Eigenschaften: Dekorativität, gutes Reflexionsvermögen, Beständigkeit gegen mechanische Einwirkung und Korrosion, Verschleißfestigkeit. Mittels Galvanisierung werden zu Hause oder in der Produktion exakte Kopien von Mustern erstellt (die abgeschiedene Metallschicht wird von der Matrix getrennt).
Galvanisierungstechnik: Allgemeine Informationen
Unabhängig davon, ob die Behandlung zu Hause durchgeführt wird, erfolgt die Behandlung in einem mit einer leitfähigen Lösung gefüllten Behälter.
Der Gegenstand wird zwischen zwei lösliche oder unlösliche Anoden gelegt und mit dem Minuspol verbunden. Die Anoden sind mit dem Pluskontakt verbunden. Das optimale Verhältnis der Kathoden-/Anodenflächen beträgt 1:1.
Der Galvanisierungsprozess beginnt, wenn das Stromnetz geschlossen wird – ab diesem Moment beginnt die Übertragung von Metallionen auf das negativ geladene Produkt (Kathode). Dadurch entsteht auf dem Objekt eine Beschichtung in der erforderlichen Dicke.
Auswahl der Beschichtungsart
Wenn die Lösung technischer Probleme im Vordergrund steht (Änderung der elektrischen Leitfähigkeit und der Gleiteigenschaften, Erhöhung des Reflexionsvermögens, der Festigkeit, der Korrosionsbeständigkeit), werden Silber, Nickel und Kupfer verwendet. Zu dekorativen Zwecken werden meist Edelmetalle verwendet: Rhodium, Gold, Silber, Palladium
Diese Aufteilung ist sehr willkürlich. Mit Hilfe der Versilberung (Vergoldung) ist es möglich, eine hohe Qualität zu erzielen Schutzhülle, beständig gegen aggressive Umgebungen. Die Verkupferung wird auch bei der Dekoration von Produkten verwendet (diese Beschichtung unterliegt einer zusätzlichen Oxidbehandlung).
Die Praxis zeigt: Es ist möglich, die Festigkeit bearbeiteter Werkstücke durch die Verzinkung ihrer Oberfläche erst in der Produktion deutlich zu steigern. In einer Heimwerkstatt ist es schwierig, das gewünschte Ergebnis zu erzielen, daher zielt die Arbeit der Handwerker in erster Linie darauf ab, die Attraktivität des Artikels zu steigern.
Galvanisches Verfahren
Das Galvanisieren zu Hause zum Selbermachen erfordert die Verwendung von Spezialausrüstung. Es muss überhaupt nicht professionell sein. Handwerker finden einen bezahlbaren Ersatz.
Bei der Vorbereitung einer galvanischen Installation mit eigenen Händen muss der Meister ein Kunststoff- oder Glasbad mit dem erforderlichen Volumen finden. Es ist ein ausreichend haltbarer, elektrisch isolierender und säurebeständiger Behälter erforderlich. Darin müssen der zu bearbeitende Gegenstand und die erforderliche Menge an Elektrolyt und Anoden hineinpassen.
Die Stromquelle muss über einen Ausgangsspannungs- und Stromregler verfügen – so kann der Master die Verarbeitungsparameter während des Betriebs ändern. Typischerweise ist die Stromquelle ein Gleichrichter.
Ein wichtiges Element der Hausinstallation sind lösliche und unlösliche Anoden.
Damit der Prozess korrekt abläuft, halten die Handwerker das optimale Verhältnis der Flächen des Teils und der Anoden (1:1) ein. Aufhängevorrichtungen unterstützen das Objekt und tragen zur korrekten Stromverteilung bei.
Galvanisierungsprozess
Die Galvanisierung zu Hause erfolgt mit Reagenzien. In dieser Phase können viele Schwierigkeiten auftreten Chemikalien stehen nur denjenigen zur Verfügung, die zuvor eine Genehmigung erhalten haben.
Müssen sich darum kümmern Ordnungsgemäße Lagerung Komponenten. Reagenzien sowie fertige Elektrolyte werden in Glas oder Glas gegeben Kunststoffbehälter mit Deckel.
Bei der Zubereitung der Zusammensetzung ist es äußerst wichtig, alle Komponenten mit großer Genauigkeit abzumessen – am besten verwenden Sie hierfür elektronische Waagen.
Vorbereitungsprozess
Qualität (Gleichmäßigkeit, Festigkeit) fertige Beschichtung hängt direkt von der richtigen Vorbereitung der Oberfläche für die Verzinkung ab. In vielen Fällen reicht das Entfernen von Verunreinigungen und das Entfetten nicht aus – möglicherweise ist Sandstrahlen erforderlich. Manchmal Schleifen mit speziellen Pasten oder Sandpapier.
Zu Hause werden häufig Alkohol und andere organische Lösungsmittel verwendet, um Fettfilme und andere Verunreinigungen von Oberflächen zu entfernen. Es können auch Entfettungslösungen verwendet werden.
Bei der Vorbereitung der Verzinkung von Stahl- und Gusseisenprodukten wird eine Lösung verwendet, die Folgendes enthält: Soda, ätzender Silikatkleber (pro 1 Liter - 50 g, 20 g bzw. 5-15 g). Die Lösungstemperatur beträgt 70-90°C. Zur Reinigung von Gegenständen aus Nichteisenmetallen verwenden Sie eine Lösung aus Natriumhydrogenphosphat und fester Haushaltsseife (jeweils 10-20 g/1 l). Während des Eingriffs beträgt die Temperatur 90°C.
Sicherheitstechnik
Bei der Durchführung galvanischer Arbeiten ist der Kapitän verpflichtet, die Sicherheitsvorkehrungen zu beachten. Die Gefahr dieses technologischen Prozesses liegt in der Verwendung giftiger chemischer Komponenten. Erschwerend kommt hinzu, dass der Elektrolyt erhitzt wird hohe Temperaturen. Schädliche Dämpfe wirken sich auf die Atemwege aus und es besteht die Gefahr von Verätzungen der Haut und der Schleimhäute.
Die Arbeiten müssen in durchgeführt werden Nichtwohnräume ausgestattet mit guter Belüftung - in einer Werkstatt, einem Nebengebäude, einer Garage. Erdung ist erforderlich.
Die Augen müssen mit einer Brille geschützt werden. Handschuhe sollten weich genug, aber langlebig sein. Sie benötigen außerdem eine Wachstuchschürze und Gummischuhe.
Am Arbeitsplatz dürfen Sie weder essen noch trinken – es besteht ein hohes Risiko der Sedimentation auf Lebensmitteln Schadstoffe was zu einer Vergiftung führen wird.
Bevor Sie mit der Arbeit beginnen, sollten Sie unbedingt Fachliteratur mit einer leicht verständlichen Beschreibung der Verfahrensmerkmale studieren.
Edelmetalle in der Galvanisierung
Für die Veredelung des Produktes wird eine galvanische Vergoldung (Versilberung) verwendet dekorative Eigenschaften. Bei der galvanischen Methode erhalten Handwerker nicht nur einen mit Edelmetall veredelten Gegenstand, sondern eine exakte Kopie des Originalprodukts. Es kann entweder einfach oder komplex sein. Die auf das Werkstück aufgebrachte Metallschicht wird vom Untergrund getrennt.
Die Oberfläche von Gegenständen aus Eisenmetallen wird vor dem Versilbern zunächst verkupfert. Die Temperatur der Lösung hängt von der verwendeten Zusammensetzung ab. Die Anoden bestehen aus Silber mit einem Reinheitsgrad von 999.
Der Galvanikprozess erfordert den Einsatz vorgefertigter Elektrolyte. Das Teil ist vorgereinigt und mit galvanischem Nickel behandelt, um die Haftung zu verbessern. Wenn der Gegenstand aus Aluminium und seinen Legierungen besteht, ist eine Vergoldung zu Hause nicht möglich. Das vergoldete Objekt wird gründlich gewaschen und anschließend an der Luft getrocknet.
Nickel in der Galvanisierung
Vor dem Vergoldungsvorgang wird eine Nickelschicht auf das Werkstück aufgetragen. Nickel hat gute Eigenschaften schützende Eigenschaften– Es schützt die Oberfläche des Werkstücks vor der Einwirkung aggressiver Faktoren und hält dem Kontakt mit stand verschiedene Umgebungen, verhindert Oxidation und Korrosion.
Die Vernickelung sieht wunderschön aus. Die Dicke der Schicht variiert – von 0,8 bis 55 Mikrometer. Bei der Bearbeitung von Gegenständen werden Schwefelsäure, Salzsäure oder Sulfaminelektrolyte verwendet. Temperatur, Säuregehalt und Stromdichte hängen von der Zusammensetzung der Lösung ab.
Kupfer in der Galvanisierung
Verkupferung:
- schützt die Oberfläche des Werkstücks vor Korrosion;
- schafft Oberflächenschicht mit geringem elektrischen Widerstand.
- Es ist zu bedenken, dass Gusseisenoberflächen ohne vorherige Vernickelung nur in einem alkalischen Elektrolyten verkupfert werden können. Diese Lösung wird in der Produktion eingesetzt.
Die Galvanoplastik – eine Technik der elektrolytischen Abscheidung von Metallen auf der Oberfläche verschiedener Objekte (Matrizen), um exakte Metallkopien zu erhalten – wurde erstmals 1838 vom russischen Wissenschaftler und Akademiker B. S. Jacobi entwickelt und in die Praxis umgesetzt. Unter seiner direkten Beteiligung entstanden viele wunderbare Kunstwerke, Statuen und Flachreliefs für die Isaakskathedrale, die Eremitage, den Winterpalast, die Peter-und-Paul-Kathedrale, darunter die berühmte Quadriga für den Giebel des Bolschoi-Theaters in Moskau .
Die Galvanisierung basiert auf der Kristallisation von Metallen aus wässrigen Lösungen ihrer Salze, indem ein elektrischer Gleichstrom durch sie geleitet wird. Dieser Vorgang wird Elektrolyse genannt.
Die Stromversorgung erfolgt über zwei Metallplatten- Elektroden im Elektrolyten platziert. Die mit dem Pluspol der Stromquelle verbundene Platte wird Anode genannt. Die andere Platte, die mit dem Minuspol der Stromquelle verbunden ist, ist die Kathode.
Bei der Galvanisierung sind Kathoden Gegenstände (Matrizen), auf denen Metall abgeschieden wird, und Anoden sind Platten oder Stäbe aus Metall, mit denen dieser Gegenstand (Matrix) beschichtet wird.
Der Elektrolyseprozess ist in Abbildung 1 schematisch dargestellt. Wenn Strom durch den Elektrolyten fließt, zieht die Anode negativ geladene Ionen an und die Kathode zieht positiv geladene Ionen an. Wenn die Ionen die Elektroden erreichen, verlieren sie ihre Ladung und werden als neutrale Atome oder Atomgruppen freigesetzt.
Galvanisieren wird in der Industrie häufig zur Herstellung von Formen, dünnwandigen Hohlrohren und komplexen Teilen mit Wandstärken von mehreren Mikrometern bis zu mehreren zehn Millimetern eingesetzt. Die Abmessungen der Teile werden lediglich durch das Volumen der Elektrolytbäder begrenzt.
Matrizen bestehen aus Kunststoff, Glas, aus Edelstahl, Aluminium, verschiedene niedrigschmelzende Legierungen, Blei. Auf die Oberfläche der Matrix aus isolierendem Material wird zunächst eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht.
Matrizen können zerstörbar oder dauerhaft sein. Erstere werden aus niedrig schmelzenden Metallen und Kunststofflegierungen hergestellt. Als Werkstoffe für deren Herstellung dienen Stahl, Kupfer, Nickel oder Aluminium und dessen Legierungen.
Um Metallrohre zu Hause herzustellen, benötigen Sie ein Bad aus Glas, Keramik oder Vinylkunststoff, Kupfersulfat, Schwefelsäure, einen 20-Ohm-Rheostat (maximaler Strom 1 A), ein Amperemeter mit einem maximalen Nadelauslenkungsstrom von 1 A und eine Stromquelle , Draht (Kupfer, Stahl oder aus niedrig schmelzenden Materialien und deren Legierungen, zum Beispiel Zinn-Blei) als Matrix.
Der Durchmesser des Drahtes entspricht dem Innendurchmesser des herzustellenden Rohres und die Länge des ersten sollte doppelt so groß sein wie die Länge des zweiten.
Wenn Sie Röhren mit benötigen Innendurchmesser Bei weniger als 1 mm wird Stahldraht als Matrix verwendet. Bei der Herstellung von Rohren mit einem Innen-Ø von 5 mm oder mehr besteht die Matrix aus niedrig schmelzenden Metallen und deren Legierungen (z. B. Stangenlot).
Der Draht sollte glatt und gleichmäßig sein. Dazu wird es mit feinem Schleifpapier geschliffen und anschließend mit Microskin („Null“) bearbeitet. Anschließend wird der Draht verzinnt, überschüssiges Lot wird entfernt, indem der erhitzte Draht durch einen in der Faust geklemmten Lappen gezogen wird. Nicht arbeitende Bereiche der Matrize werden mit Plastilin abgedeckt.
IN warmes Wasser(50-60° C) Kupfersulfat (200-250 g Salz pro 1 Liter Wasser) in einem Glasbehälter auflösen. Der abgesetzte Elektrolyt wird filtriert und dann wird Schwefelsäure in einer Menge von 50-60 g pro 1 Liter Lösung hineingegossen.
Es ist zu beachten, dass die Lösung nicht in konzentrierte Schwefelsäure gegossen werden kann. Bei Kontakt mit Wasser kommt es zu einer heftigen Reaktion mit großer Wärmefreisetzung und Verdampfung. Dadurch kann Säure aus dem Gefäß austreten. Daher müssen Sie Säure in die Lösung gießen Kupfersulfat In einem dünnen Strahl unter ständigem Rühren mit einem Holzstab aufgießen.
Damit das Kupferdepot dicht und feinkörnig wird, empfiehlt es sich, etwas zuzugeben Ethylalkohol(5-10 g pro 1 Liter Elektrolyt).
Der fertige Elektrolyt wird in ein Arbeitsbad gegossen, wo Matrizen und eine Kupferplatte oder ein Kupferdraht platziert werden.
Die Matrizen werden mit dem „Minus“ verbunden und die Kupferplatte oder der Kupferdraht wird mit dem „Plus“ der Stromquelle verbunden. Die Anodenfläche sollte 5-10 mal größer sein als die Kathodenfläche.
Das Installationsdiagramm für die Elektroformung zu Hause ist in Abbildung 2 dargestellt. Der Stromversorgungstransformator hat die folgenden Daten: Kern Ш20Х20, Wicklung I enthält 2200 Windungen PEV-1 0,12-Draht (bei 220 V) oder 1300 Windungen PEV-1 0,15 (bei 127). V ), Wicklung II-35 Windungen PEV-1 0,8.
Der Elektrolyseprozess und die Qualität der Beschichtung hängen im Wesentlichen von der Zusammensetzung des Elektrolyten, seiner Temperatur und Stromdichte ab.
Elektrolyttemperatur 18-25° C.
Die Stromdichte – die Strommenge pro Flächeneinheit – wird nach folgender Formel berechnet:
wobei i der Strom im Stromkreis ist, A,
S – Oberfläche des Produkts, dm 2.
In der Praxis ist j=1-1,5 A/dm 2.
Beispiel 1. Bestimmen Sie den Wert des Arbeitselektrolysestroms für die Herstellung eines Rohrs mit einem Außendurchmesser von 5 mm und einer Länge von 100 mm. Nehmen wir also eine Stromdichte von 1 A/dm 2 an
I=jS=1*3,14*0,05*1 =0,16A.
Die Berechnung der Einwirkungszeit von Teilen unter Strom in einem galvanischen Bad, um eine Schicht mit einer Dicke von σ mm zu erhalten, wird durch die Formel bestimmt:
t=σ*d*1000/j*C*η,
wobei t die Haltezeit in Stunden ist;
σ - Rohrdicke, mm;
D- spezifisches Gewicht Kupfer, g/mm 3;
j – Stromdichte, A/mm 2;
C – elektrochemisches Äquivalent von Kupfer, g/Ah; η – berechneter Stromausgang.
Speziell für unseren Fall haben wir
d = 8,95 g/mm², i = 1 A/mm²; C = 1,186 g/Ah; η = 95.
Beispiel 2. Bestimmen Sie die Einwirkungszeit der Matrix unter Strom in einem galvanischen Bad, um zu erhalten Kupferrohr mit einer Wandstärke von 0,5 mm.
t=σ*d*1000/j*C*η=0,5*8,95*1000/1*1,2*95= 40 Stunden.
Nach Ablauf der berechneten Zeit wird die Matrix aus dem galvanischen Bad entnommen und mit Wasser gewaschen. Das Ende des Drahtes wird im Abstand von 1,5–2 mm vom Röhrchen abgebissen und nach dem Erhitzen auf eine Temperatur von 200–250 °C lässt sich das verlängerte Röhrchen leicht aus der Matrix entfernen.
Ebenso werden Röhren aus Nickel, Chrom und Eisen hergestellt.
V. BUSHUEV, A. NOVIKOV, Woronesch
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Galvanisieren ist ein elektrochemischer Prozess, bei dem die Form eines Produkts durch die Abscheidung von Metall darauf wiederhergestellt wird. Beim Galvanisieren werden nichtmetallische Oberflächen mit Metall beschichtet.
Anwendung von Technologie
Galvanisieren wird häufig bei verschiedenen eleganten Gegenständen (Schmuck, Orden und Medaillen, Münzen, Muscheln, Blumentöpfe, Skulpturen, Porträts usw.). Kupfer wird am häufigsten beim Elektroformen verwendet. Es können jedoch auch andere Metalle verwendet werden, darunter Nickel, Chrom, Stahl und Silber.
Wenn alle technischen Voraussetzungen erfüllt sind, ist die Unterscheidung eines kopierten Objekts von einem Original nur durch die Barriereschicht oder durch Entfernen des Originals möglich. Darüber hinaus ist es durchaus möglich, alle Arbeiten selbst zu Hause zu erledigen.
Beachten Sie! Die Beschichtung des kopierten Produkts muss elektrisch leitfähig sein. Fehlt dem Material diese Eigenschaft, wird Bronze oder Graphit darauf aufgetragen.
Ein Formular erstellen
Wir machen einen Abdruck von dem Produkt, das wir kopieren werden. Dazu benötigen Sie ein niedrig schmelzendes Metall, Plastilin, Gips oder Wachs. Wenn wir Metall verwenden, behandeln Sie den zu kopierenden Gegenstand mit Seife und legen Sie ihn hinein Pappkarton. Als nächstes gießen Sie eine niedrig schmelzende Legierung ein.
Wenn der Gussvorgang abgeschlossen ist, nehmen wir das Produkt heraus und unterziehen die resultierende Form zunächst einer Entfettung und anschließend einer Verkupferung in einem Elektrolyten. Um Metallablagerungen auf den Seiten zu vermeiden, auf denen keine Prägung vorhanden ist, schmelzen wir das Metall in kochendem Wasser, um eine Matrix zu erhalten. Füllen Sie das Formular mit Gips. Die Ausgabe ist eine Kopie.
Um eine Matrix zu erstellen, benötigen Sie folgende Zusammensetzung:
- Wachs - 20 Teile;
- Paraffin - 3 Teile;
- Graphit - 1 Teil.
Wenn die Form aus einem dielektrischen Material besteht, tragen wir eine elektrisch leitfähige Beschichtung auf ihre Oberfläche auf. Die leitfähige Schicht wird entweder durch Metallreduktion oder aufgebracht mechanisch Dabei wird Flockengraphit mit einem Pinsel aufgetragen.
Noch bevor mit der mechanischen Oberflächenbearbeitung begonnen wird, zermahlen wir den Graphit im Mörser und sieben ihn durch ein Sieb. Die beste Haftung von Graphit wird mit Plastilin beobachtet. Gips-, Holz-, Glas- und Kunststoffformen sowie Pappmaché lassen sich am effektivsten mit einer Lösung aus Benzin und Wachs behandeln. Wenn die Oberfläche noch nicht getrocknet ist, tragen wir Graphitstaub auf und blasen die anhaftende Substanz mit einem gerichteten Luftstrom ab.
Die galvanische Beschichtung lässt sich leicht von der Matrix trennen. Wenn die Form metallisch ist, erzeugen wir auf der Oberfläche einen leitenden Oxid- oder Sulfidfilm. Beispielsweise handelt es sich bei Silber um Chlorid, bei Blei um Sulfid. Mithilfe der Folie können Sie die Form leicht von der Beschichtung trennen. Bei Kupfer, Silber und Blei die Oberfläche mit einer 1 %igen Natriumsulfidlösung beschichten, um unlösliche Sulfide zu erzeugen.
Materialien und Ausrüstung
Wenn die Form fertig ist, legen Sie sie in ein angeschlossenes galvanisches Bad elektrischer Strom(um zu verhindern, dass sich die Trennfolie auflöst). Zunächst beschichten wir die leitfähige Kupferschicht unter Bedingungen geringer Stromdichte.
Wir benötigen folgende Zusammensetzung:
- Kupfersulfat - 150-200 Gramm;
- Schwefelsäure - 7-15 Gramm;
- Ethylalkohol - 30-50 Milliliter;
- Wasser - 1 Liter.
Die Betriebstemperatur im Elektrolytbad beträgt 18-25 Grad Celsius. Die Stromdichte beträgt 1 bis 2 Ampere pro Quadratdezimeter. Um die Benetzbarkeit der Beschichtung zu verbessern, wird Alkohol benötigt. Als Quelle Gleichstrom Für Autobatterien können Sie ein Ladegerät verwenden. Wir benötigen außerdem ein Amperemeter mit der Fähigkeit, Ströme von 0 bis 3 oder 5 Ampere zu messen. Normalerweise verfügen die Ladegeräte bereits über ein Amperemeter.
Es wird als Rheostat dienen Nichromdraht. Wir wickeln es auf jede Keramikplatte. Eine Spule einer elektrischen Heizung reicht vollkommen aus.
Jedes Bad ist geeignet Kunststoffbehälter Volumen von 2 bis 50 Liter, je nach Bedarf. Als Anode verwenden wir eine Kupferplatte.
Beachten Sie! Die Anodenfläche sollte ungefähr der Fläche der Werkstücke entsprechen.
Um eine leitfähige Schicht für das Produkt zu erzeugen, fügen Sie dem Bronzepulver einige Tropfen Lack hinzu. Es wird empfohlen, farblosen Nitrolack zu verwenden. Der Lack muss flüssiger gemacht werden, also verdünnen Sie ihn mit Aceton auf die Konsistenz einer flüssigen Farb- und Lackzusammensetzung.
Herstellungsprozess
Wir nehmen ein etwa 20 Zentimeter langes Stück mehradriges Kabel und entfernen den Draht daraus. Wir schützen die Isolierung auf beiden Seiten des Drahtes, biegen ein Ende im 90-Grad-Winkel und kleben es fest Kunststoffteil Sekundenkleber. Darüber hinaus funktioniert BF-Kleber nicht, da er ihn auflöst.
Wenn die Artikel trocken sind, entfetten wir sie mit einem Produkt Haushaltschemikalien(Zum Beispiel, Waschpulver). Als nächstes waschen Sie das Produkt ein fließendes Wasser oder mit Aceton behandeln.
Die Teile sind fest mit dem Draht verbunden. Jetzt können sie einzeln in vorbereitete Bronzefarbe getaucht oder dieses Material mit einem Pinsel aufgetragen werden. Die gesamte Oberfläche muss gleichmäßig gestrichen werden. Es wird empfohlen, isolierte Drähte vom Kabel zu verwenden, da sonst Kupfer auf den blanken Draht fällt, was zu einem zusätzlichen Verbrauch der Anode führt.
Nachdem Sie die Oberfläche eine Stunde lang getrocknet haben, drehen Sie die getrockneten Enden der Drähte zusammen. Die Teile dürfen sich nicht berühren. Als nächstes verbinden wir die Produkte mit dem Pluskontakt und tauchen sie in das Bad. Wenige Sekunden nach dem Eintauchen beginnt der mit bloßem Auge sichtbare Verkupferungsprozess.
Dicke Verkupferung kann je nach den Umständen schwanken, aber z kleine Gegenstände es wird etwa 0,05 Millimeter betragen. Die Teile liegen 15 Stunden im Bad. Der Strom wird durch Bewegen des Kontakts entlang des Nichrom-Rheostaten im Bereich von 0,8 bis 1,0 Ampere eingestellt. Nach der Verkupferung erhöhen wir den Strom auf 2 Ampere. Wenn die Aushärtezeit der Teile abgelaufen ist, waschen wir die Teile unter fließendem Wasser, trocknen sie und schneiden den Draht ab. Wir reinigen den Draht und bereiten ihn für den nächsten Eingriff vor.
Der nächste Schritt ist das Polieren. Hierzu bietet sich ein Motor an, der mit einer Metallrundbürste ausgestattet ist. Dieser Job erfordert ein gewisses Geschick. Das Ergebnis sollte eine Oberfläche sein, die wie geschwärzte Bronze mit einigen glänzenden Stellen aussieht. Wenn Sie es nicht sofort erreichen könnten erwünschtes Ergebnis, erneut Schwefelsalbe auftragen, das Produkt über dem Feuer erhitzen und polieren.
Wer Zweifel an der Wirksamkeit des oben beschriebenen Verfahrens hat, dem empfehlen wir einen Test. Dazu benötigen Sie einen Elektrolytbehälter, in den Sie etwas Kupfer geben müssen. Bemalen Sie einen Teil mit einer Sprühflasche in 2-3 Schichten in Bronzefarbe. Als nächstes müssen Sie die Verbindung zur Batterie herstellen, ohne einen Rheostat zu verwenden. Der Adapter vom Player funktioniert auch.
Andere Metalle
Neben Kupfer können auch andere Metalle auf eine nichtmetallische Oberfläche aufgebracht werden, darunter Gold oder Silber. Die Silbergalvanisierung kann auf zwei Arten durchgeführt werden: chemisch oder elektrochemisch. Die chemische Versilberung erfolgt durch Eintauchen des Produkts in eine gekochte Silberlösung. Der elektrochemische Prozess liefert ein zuverlässigeres Ergebnis, da die Beschichtung durch die Einwirkung von elektrischem Strom haltbarer ist. Die Galvanisierung von Silber wird häufig bei der Herstellung von Schmuck verwendet.
Galvanisieren zu Hause ist also durchaus möglich. Der Prozess ist ziemlich arbeitsintensiv und erfordert bestimmte Fähigkeiten, aber das Endergebnis ist es wert.