Galvanické pokovování (pokovování) – obor elektrochemie, který se zabývá nanášením kovových povlaků na výrobky pomocí elektrochemických reakcí. Povlak vzniká redukcí iontů (přijímajících elektrony) usazeného kovu z elektrolytu, když jím prochází proud.
Galvanostegie – obor galvanizace, který se zabývá především nanášením ochranných, ochranně-dekorativních a speciálních kovových povlaků na výrobky.
Elektrotyp – obor galvanického pokovování, který se zabývá výrobou silných kovových povlaků na výrobcích forem za účelem jejich kopírování. Galvanické pokovování lze použít k výrobě kopií kovových i nekovových (dielektrických) předmětů.
Galvanické povlaky jsou povlaky získané redukcí kovových iontů z elektrolytu pod vlivem vnějšího elektrického proudu. Někdy se jedná o anodické povlaky (což je pravda) a chemické, ponorné, konverzní povlaky (což je terminologicky nesprávné, protože se při jejich nanášení nepoužívá externí zdroj proudu). Anodické oxidové povlaky na rozdíl od katodických vznikají na anodě v důsledku oxidace základního materiálu.
Elektroda (v galvanickém pokovování) – nejčastěji pevný elektricky vodivý prvek elektrochemického systému, na který je přivedeno vnější napětí z usměrňovače. Elektrody se dělí na katody a anody.
Anoda – kladná elektroda, na které probíhá oxidační proces (darování elektronů). Obecně se uznává, že anodový potenciál se během polarizace posune na kladnou stranu. Anoda může být rozpustná nebo nerozpustná (inertní):
• Rozpustná anoda je vyrobena z kovu nebo slitiny, která má být nanášena. Během provozu se nerozpustná anoda ionizuje a kov ve formě iontů přechází do roztoku. Při dosažení určitého potenciálu může být anoda částečně nebo zcela pasivována. V tomto případě se rozpouštění může zastavit a mohou začít nežádoucí reakce. Nejčastěji se jedná o uvolňování kyslíku nebo chlóru.
• Nerozpustná anoda může být vyrobena z materiálu, který se v daném elektrolytu snadno pasivuje. Například inertní anody jsou vyrobeny z uhlíku, olova, titanu a některých typů oceli. Speciálními typy nerozpustných anod jsou ruthenium oxid titanové anody (ORTA) nebo platinizované iridium. Inertní anoda se při nanášení povlaku nerozpouští, dochází na ní k vedlejším reakcím, např. uvolňování kyslíku nebo plynného chlóru.
Cathode – záporná elektroda, na které dochází k procesu redukce (přijímání elektronů) usazených kovových iontů a vytváření povlaku. Během polarizace se katodový potenciál posouvá na zápornou stranu. Katoda, jednoduše řečeno, je přímo potažený produkt (kromě procesu eloxování).
Katodová/anodová proudová hustota – poměr proudu protékajícího elektrolyzérem k ploše katody/anody.
Proudový výstup – podíl proudu vynaloženého na hlavní reakci – nanášení kovu nebo slitiny.
Polarizační křivka — závislost proudové hustoty na potenciálu elektrody.
Polarizace – vychýlení elektrodového potenciálu z rovnováhy vlivem vnějšího zdroje proudu).
Polarizovatelnost — rychlost změny proudové hustoty, když se potenciál elektrody odchyluje od rovnovážné hodnoty. Čím vyšší polarizace, tím strmější polarizační křivka. V omezujícím případě se elektroda bude nazývat ideálně polarizovatelná.
Usměrňovač – hlavní zařízení galvanizační dílny, zařízení na přeměnu střídavého proudu na stejnosměrný se současným snížením napětí a zvýšením výkonu. Usměrňovač s určitou konstrukcí může měnit stejnosměrný proud podle daného programu, dělat jej reverzibilní, pulzní atd.
Galvanická lázeň – nádoba obsahující elektrolyt, elektrody na tyčích, přídavné prvky, například boční sání, tepelná izolace, ohřívače, membrány, bublinky (zařízení pro čerpání vzduchu roztokem) atd. Galvanická lázeň může být vyrobena z kovu nebo polymeru (polyethylen, polypropylen, teflon apod.) Vana zpravidla obsahuje chemicky odolný výstelkový materiál, který odděluje tělo vany od elektrolytu (vinylplast, plastová směs, fluoroplast, atd.) .
Oxidace — získávání oxidových povlaků na kovových výrobcích, zejména oceli, hliníku, titanu. Oxidaci lze provádět elektrochemicky (na anodě pod proudem – eloxování), chemicky (v roztoku bez proudu), tepelně (např. modření oceli na vzduchu za vysoké teploty).
Odpad – necílové produkty vzniklé při výrobě nedokonalou technologií, které již nelze v daném technickém procesu použít.
Odtoky — kapalné systémy vzniklé při mezioperačním mytí dílů, poruchách van apod. Odpadní vody musí být před vypuštěním do kanalizace nebo vodních toků neutralizovány, pokud nejvyšší přípustné koncentrace znečišťujících složek v nich překračují stanovené normy.
MPC — maximální přípustné koncentrace.
Technologické operace — hlavní technologické operace při galvanizaci jsou: mechanická příprava, odmašťování, moření, moření, elektrolýza, sušení. Kromě toho lze provádět další operace – žíhání, pasivace atd. Mytí se provádí mezi operacemi. První čtyři operace jsou příprava povrchu, tzn. odstranění mechanických, organických, oxidových nečistot z něj. V tomto případě jsou tlusté oxidové vrstvy odstraněny leptáním a tenké oxidové vrstvy jsou odstraněny mořením (aktivací), bezprostředně před elektrolýzou (potahováním). Elektrolýzu při chemickém potahování nahrazuje bezproudová depozice ze speciálního roztoku obsahujícího sůl kovu, redukční činidlo a přísady.
Elektrolyt – roztok, který díky iontové vodivosti vede elektrický proud. Při galvanickém pokovování je elektrolyt roztok, ze kterého se ukládají kovové a nekovové povlaky. Elektrolyt při galvanizaci obsahuje sůl naneseného kovu (kromě eloxovacích a chromovacích elektrolytů) a přísady – pufr (pro regulaci hodnoty pH), leskotvorný, pozadí (pro zvýšení elektrické vodivosti roztoku).
Elektrochemie – obor chemie, přesněji fyzikální chemie, který se zabývá studiem procesů na rozhraní elektroda/elektrolyt, včetně toho, když jím prochází proud z vnějšího zdroje.
Obsah článku:
Existují dva typy galvanického pokovování výrobků – galvanostegie a galvanoplastika, lze je použít doma. V prvním případě se získá trvalý galvanický povlak, který změní vlastnosti dílů a předmětů. V závislosti na sledovaných cílech získávají výrobky zpracované v galvanických lázních nové vlastnosti: dekorativnost, dobrou odrazivost, odolnost proti mechanickému namáhání a korozi, odolnost proti opotřebení. Pomocí galvanického pokovování se doma nebo ve výrobě vytvářejí přesné kopie vzorků (nanesená vrstva kovu se oddělí od matrice).
Co potřebujete vědět o galvanickém pokovování udělejte si sám doma
Bez ohledu na to, zda se galvanické pokovování provádí ve výrobě nebo galvanické pokovování vlastníma rukama doma, zpracování se provádí v nádobě naplněné vodivým roztokem.
Předmět je umístěn mezi dvě rozpustné nebo nerozpustné anody a připojen k zápornému pólu. Anody jsou připojeny ke kladnému kontaktu. Optimální poměr ploch katody/anody je 1:1.
Proces galvanizace začíná při uzavření elektrické sítě – od tohoto okamžiku začíná přenos iontů kovu na záporně nabitý produkt (katoda). Díky tomu se na předmětu vytvoří povlak požadované tloušťky.
Výběr povlaku pro galvanické pokovování sami
Pro pokovování doma je prioritou řešení technických problémů (změna elektrické vodivosti a kluzných vlastností, zvýšení odrazivosti, pevnosti, odolnosti proti korozi), dále se používá stříbro, nikl a měď. Pro dekorativní účely se při galvanizaci obvykle používají drahé kovy: rhodium, zlato, stříbro, palladium.
Toto rozdělení je velmi svévolné. Pomocí stříbření (zlacení) je možné získat kvalitní ochranný nátěr, který je odolný vůči agresivnímu prostředí. Pokovování mědí se také používá při galvanickém pokovování pro zdobení výrobků (tento povlak podléhá dodatečné úpravě oxidem).
Praxe ukazuje: není možné vážně zvýšit pevnost zpracovávaných obrobků galvanizací povrchu vlastními rukama. Svépomocné galvanické pokovování v domácí dílně není snadný úkol, práce řemeslníků je proto zaměřena především na zvýšení atraktivity předmětu.
Příprava na galvanické pokovování doma
Kvalita (stejnoměrnost, pevnost) hotového galvanického povlaku přímo závisí na správné přípravě povrchu pro zinkování. V mnoha případech odstranění nečistot a odmaštění nestačí – může být nutné pískování. Někdy je nutné broušení speciálními pastami nebo brusným papírem.
V domácnosti se často používá alkohol a další organická rozpouštědla k odstranění mastného filmu a jiných nečistot z povrchů. Mohou být také použity odmašťovací roztoky.
Při přípravě na galvanizaci ocelových a litinových výrobků se používá roztok obsahující sodu, louh a silikátové lepidlo (na 1 litr – 50 g, 20 g a 5-15 g). Teplota roztoku je 70-90 °C. K čištění předmětů z neželezných kovů používejte roztok hydrogenfosforečnanu sodného a domácího tuhého mýdla (po 10-20 g/1 l). Během procedury je teplota 90°C.
Jak si vyrobit domácí galvanizační lázeň vlastníma rukama
Doma se obvykle provádějí jednodušší práce, včetně nanášení mědi nebo niklu na povrch, takže galvanickou lázeň lze snadno sestavit i z improvizovaných prostředků. Ale i v tomto případě je důležité dodržovat řadu podmínek:
- nádoba na galvanickou lázeň musí být pevná, odolná vůči chemickým činidlům a nesmí jí procházet elektrický proud;
- v galvanovně doma by měl být odsávací digestoř;
- je nutný stálý přístup k čisté vodě (i ten nejjednodušší proces bude vyžadovat alespoň 5 oplachů);
Nejoblíbenější variantou realizace svépomocné galvanizační vany, kterou doma používá mnoho řemeslníků, je vyrobit galvanizační vanu z plastového kanystru. K tomu budete muset odříznout víko s krkem a vyztužit jeho strany výztužným materiálem. Těsnění (pro okna nebo automobily) jsou umístěny na stěnách výsledné instalace podél linie řezu. Dále budete muset zajistit kryt. Poslední fází bude vytvoření otvorů pro kontaktní tyče.
Samotné tyče pro galvanické pokovování lze vyrobit doma z měděné přípojnice, každá o průměru až 10 mm. Na obou stranách jsou na koncích vyvrtány otvory, aby bylo možné připojit póly ze zdroje. Na tyčích umístěných na okrajích hotové galvanické lázně jsou zavěšeny anodové desky napojené na elektřinu. Na centrální tyč je nasazen katodový díl připojený k zápornému pólu. Proud a napětí jsou určeny na základě objemu lázně a práce plánované pro realizaci.
Schémata domácích van a galvanických instalací
Klasické schéma galvanické lázně „udělej si sám“ zahrnuje 2 hlavní operace:
- přípravná fáze;
- galvanické pokovování;
Přípravná fáze zahrnuje přípravu zpracovávaného předmětu nebo části, která se očistí a odmastí. Ve fázi nanášení galvanického nanášení získává výrobek „prodejný“ vzhled, po kterém vyžaduje důkladné omytí povrchu ve studené a poté horké vodě.
Proces galvanizace doma lze popsat pomocí následujícího algoritmu. Obrobek je připojen k zápornému vodiči zařízení a poté spuštěn do roztoku elektrolytu. „Pozitivní“ vodič je připojen k anodě, která je rovněž spuštěna do galvanické lázně.
Bezpečnostní opatření při galvanickém pokovování doma
Nebezpečí tohoto technologického procesu spočívá v použití toxických chemických složek. Zahřívání elektrolytu na vysoké teploty situaci komplikuje. Škodlivé výpary působí na dýchací ústrojí, hrozí chemické poleptání kůže a sliznic.
Při provozu v galvanických lázních a instalacích musí velitel dodržovat bezpečnostní opatření:
- Práce musí být prováděny v nebytových prostorách vybavených dobrou ventilací – v dílně, přístavbě, garáži. Je vyžadováno uzemnění.
- Oči je potřeba chránit brýlemi. Rukavice by měly být dostatečně měkké, ale odolné. Dále budete potřebovat plátěnou zástěru a gumové boty.
- Na pracovišti nemůžete pít ani jíst – existuje vysoké riziko usazování škodlivých látek na výrobcích, což povede k otravě.
- Než začnete pracovat s galvanickými lázněmi a instalacemi doma, měli byste si určitě prostudovat speciální literaturu s přístupným popisem vlastností galvanizace.
Ochrana galvanických instalací v domácnosti
Jak již bylo uvedeno, zajištění spolehlivé ochrany je nejdůležitější podmínkou, která zabrání mnoha problémům při provádění galvanických postupů. Pokud byla galvanická lázeň vyrobena z plastu, nebude prakticky vyžadována žádná další ochrana. Pokud se však plánují práce ve větším měřítku a galvanizační lázeň pro elektrolyt je vyrobena z kovu, bude nutné ji chránit před korozí, destruktivními procesy při kontaktu s roztoky a také před zkreslením elektrického pole. To není obtížné – budete muset instalaci obložit pomocí deskových polymerů svařováním za tepla.
Gordienko Anastasia Vadimovna
Autor materiálů
pozice: Hlavní technolog společnosti 6 Micron LLC
Vzdělání: vyšší
Zkušenosti s galvanickým pokovováním: 13 let
Naší prioritou je individuální přístup ke každé zakázce a kvalita odvedené práce!
