Что такое гальванический метод: виды, методы, описание процесса :: SYL.ru

виды, методы, описание процесса :: SYL.ru

Гальваническое покрытие – это химический метод нанесения металлической пленки для защиты изделий и придания им дополнительных характеристик: устойчивости к коррозии, твердости, износостойкости, декоративности и т. д. В дополнительной защите нуждается любое металлическое изделие, гальванической изоляцией покрывают даже алюминиевые детали.

Принцип

Схема, по которой реализуется гальваническое покрытие металла, довольно проста. В нее входит изделие, на которое наносится защитное покрытие, емкость с раствором электролита, куда помещается изделие. Третьим участником процесса является металлическая пластина, на которую подается положительный заряд тока, она выполняет функции анода, помещенное в раствор изделие становится катодом, куда подается отрицательный заряд.

При замыкании электрической сети металл анода (пластины) растворяется в электролите и под действием тока устремляется к отрицательно заряженному изделию (катоду), тем самым создавая прочное покрытие. Электролит является проводящим раствором для перемещения металлов с анода на катод. Размер емкостей (ванн) с электролитом бывает разным, в зависимости от производственных задач.

Изделия больших размеров размещают на подвесах, через которые пропускают отрицательный заряд, конструкция удерживается на весу в объеме ванной. Мелкие изделия получают гальваническое покрытие в ваннах барабанного типа, где одновременно гальванизируется большое количество продукции. В этом случае отрицательный заряд подается на барабан, вращающийся в емкости с электролитом, куда заведен анод.

Существуют колокольные наливные ванны, где гальваническое покрытие одновременно наносится на большое количество очень мелких деталей, например на метизы. В емкости засыпают продукцию, заливают электролитный состав и устанавливают анод. Ваннам придается медленное вращение, в процессе которого изделия равномерно покрываются защитным металлом.

Методы

Гальванический метод покрытия изделий позволяет создать стойкое защитное покрытие на металлах, изолируя детали от агрессивного воздействия рабочих сред. Изоляция может быть создана из различных металлов, нанесение осуществляется анодным и катодным напылением.

Катодное покрытие характеризуется тем, что при малейшем нарушении целостности нанесенного слоя металл под ним разрушается более интенсивно, чему способствует сама технология покрытия. Примером быстрой эрозии служат изделия из луженого металла, где изоляционным слоем служит олово.

Анодное нанесение гальванических покрытий имеет иные характеристики. При возникновении условий угрозы коррозии разрушению подвергается гальваническая изоляция, металл длительное время остается нетронутым. Анодированные изделия надежно защищены от агрессивных сред, механических повреждений. Наиболее распространенный вид изоляции – цинкование. Метод позволяет сохранить все характеристики обрабатываемого изделия, его внешний вид, форму и размеры.

Цели

Гальванические покрытия разделяются на несколько видов в зависимости от целей применения изделия:

• Защитно-декоративные. Целью нанесения является получение высоких эстетических характеристик и защита продукции от разрушающих факторов.
• Защитные. Изолируют металлические детали от действия агрессивных сред, механических повреждений.
• Специального назначения. Гальваническое покрытие наносится для получения новых свойств – повышенной износостойкости, увеличения характеристик твердости, получения магнитных, электроизоляционных свойств готового изделия. В некоторых случаях гальванизацию используют для восстановления первоначального вида изделия или после длительной эксплуатации.

Виды покрытий

Гальванический способ покрытия реализуется нанесением различных металлов на изделие, каждый из них имеет свои особенности и цели в дальнейшей эксплуатации детали или предмета:

• Серебрение – увеличивает эстетическую ценность, защищает от коррозии, улучшает отражающие, токопроводящие характеристики. Вид нанесения востребован при производстве статических реле, контакторов, электромагнитных реле, электромагнитных пускателей, микросхем и другой электронной продукции.
• Никелирование – наиболее востребованное гальваническое покрытие стали, медных и алюминиевых изделий. Никелевый слой надежно защищает изделия или детали машин от ржавчины, образующейся под воздействием внешней среды, а также от видов коррозии, возникающих вследствие загрязнения агрессивными средами рабочей среды – щелочами, кислотами, солями. Никелированные изделия демонстрируют высокую устойчивость к сильным механическим повреждениям, истиранию.
• Хромирование – увеличивает износостойкость, твердость анодированных поверхностей, позволяет улучшить внешний вид, восстановить поврежденные детали до первоначальных параметров. В зависимости от изменений технологического режима получают гальваническое покрытие с различными параметрами и свойствами – серое матовое (увеличение твердости, но низкая износоустойчивость), блестящее (высокие показатели износостойкости, твердости), молочное пластичное (эстетичность, высокая степень антикоррозионной защиты, низкая твердость), цинкование – антикоррозионная обработка цельных стальных листов, частей автомобилей, строительно-отделочных материалов.

• Гальваническое золотое покрытие – используется в ювелирном деле, электронной промышленности и других сферах. Слой золота придает деталям высокие отражающие свойства, эстетичность, защиту от коррозии, повышает токопроводящие качества.
• Омеднение – часто используется для покрытия металла в целях защиты от коррозии, медь повышает токопроводящие качества, металл с таким покрытием часто используются для производства электропроводников, эксплуатируемых на открытом воздухе.
• Латунирование – используется для защиты от коррозионного повреждения сталей, алюминия и сплавов. Слой латуни обеспечивает необходимую адгезию металлических деталей с резиной.
• Родирование – специальное покрытие, наносимое для придания деталям высокой устойчивости в химических агрессивных средах, получения дополнительной механической износоустойчивости. Также покрытие родием придает изделиям декоративность, бережет серебряные предметы от окисления, тусклости.

Регуляция качества и технологических процессов гальванического покрытия происходит с помощью ГОСТ 9.301-78.

Подготовительный этап

Нанесение гальванического покрытия – это многоуровневый технологический процесс, реализуемый в три основных этапа (подготовка, нанесение покрытия, заключительная обработка готового изделия).

Подготовка поверхностей для дальнейшей гальванизации – наиболее трудоемкий и ответственный этап всего процесса. От правильности и достаточности его проведения зависит качество полученного защитного покрытия. При наличии на поверхности металла малейших следов жира и оксидной пленки получение однородной сплошной защитной пленки будет невозможно – покрытие не сможет проникнуть в слои основного металла, могут образоваться пузыри, разрывы и т. д.

Дефекты могут возникнуть на местах, где остались заусенцы, неровности поверхности, в местах плохо отшлифованных спаев, недостаточно очищенных от пыли местах. Гальваническое покрытие требует низкой шероховатости поверхности, тщательного очищения после шлифовки и обязательной обработки обезжиривающими средствами.

Виды обработки деталей

Механическая обработка и достижение идеальной гладкости металлических деталей достигается в домашних условиях шлифованием поверхности наждачной бумагой и другими абразивами, в промышленных масштабах используются пескоструйные, химические, автоматизированные методы достижения результатов. На подготовительном этапе проводят изоляцию деталей или отдельных мест, не подлежащих гальванизации.

В зависимости от вида наносимого металла проводят различную подготовку. Перед цинкованием или кадмированием поверхность защищаемой детали обезжиривают и протравливают. Хромирование и никелирование предваряют механической шлифовкой, обезжириванием, удалением оксидной пленки. Обезжиривание проводится в два этапа – стартовые работы и полное обезжиривание.

Предварительно детали промывают растворителями – уайт-спиритом, бензином, специальными органическими смесями и т. д. Окончательную обработку реализуют при помощи щелочных растворов или электрохимическим методом. После чего детали промывают горячей водой, проводят активацию и легкое протравливание металла для удаления мельчайших пленок окислов, что улучшает адгезию поверхности детали с гальваническим покрытием металла.

Как реализуется процесс

Осаждение защитного слоя металла на изделиях проводится при помощи специального оборудования. Различия нанесения видов гальваники отражены в рецептуре используемого электролита.

Гальванический метод покрытия металлов и других материалов происходит следующим образом:

• Гальванические ванны заполняются электролитическим раствором. В них помещают аноды и обрабатываемые изделия. Размер и вид ванны зависят от величины деталей, требующих покрытия.
• Нагревательное устройство доводит температуру электролитического состава до нужного технологически обоснованного значения.
• В конструкцию подается ток от источника, оснащенного регулятором напряжения.
• Процесс гальванического покрытия занимает определенное время, его величина обуславливается размером детали, достижением необходимой толщины защитного слоя.

Особенности процесса

В некоторых случаях при гальваническом методе покрытия обрабатываемые детали навешивают на катодную штангу, расположенную в ванной, а на анодной штанге размещают пластины металла, который будет покрывать изделия. Для получения определенных характеристик покрытия в электролит могут вводиться соли металлов, органические соединения, блескообразователи и т. д.

Для ускорения процесса перенесения металлов электролит перемешивают, что дает возможность применять большую плотность тока. Реверсирование направления тока позволяет получать гладкую поверхность.

Точное время длительности гальванического процесса покрытия устанавливается опытным путем – нанесением защитного слоя на деталь, измерением толщины получаемого слоя за определенный отрезок времени при заданных условиях технологического процесса. Особое внимание на этапе приладки уделяют толщине слоя в углублениях и полостях обрабатываемой опытной детали.

Толщина слоя

Толщина гальванического покрытия определяется согласно данным о средних толщинах наносимого слоя, зависит от условий, в которых будет эксплуатироваться деталь. Они делятся на группы:

• Легкие условия (ЛС) – детали используются в закрытых отапливаемых помещениях с относительно сухой атмосферой, или изделие будет эксплуатироваться в течение непродолжительного срока во внешней среде, где нет активных коррозионных агентов. Толщина однослойного покрытия составляет около 7 мк, многослойного – 15 мк.
• Средние условия (СС) – детали будут использоваться в среде со средней влажностью, загрязнением, небольшими количествами топливных, промышленных выбросов или испарений морской воды. Толщина однослойного покрытия составляет 15 мк, многослойного – 30 мк.
• Жесткие условия (ЖС) – предусматривают эксплуатацию деталей в условиях высокой влажности, повышенного уровня загрязнений промышленными газами, отходами топлива, твердыми веществами, пылью. Толщина однослойного покрытия – 30 мк, многослойного – 45.

Данные о толщине гальванического покрытия деталей одним слоем содержит ГОСТ 2249-43. Сюда относятся цинковые покрытия. Контролирует многослойное нанесение гальванического покрытия ГОСТ 3002-45 (никелевые покрытия). Толщина слоя может быть изменена по конструктивным требованиям или в тех случаях, когда обрабатываемая деталь рассчитана на короткий срок эксплуатации. Срок службы цинкования – до 5 лет, для остальных видов покрытий – до 3 лет.

Обработка готового изделия

Гальваническое покрытие деталей завершается этапом дополнительной обработки. В этом процессе реализуются следующие операции:

• Осветление.
• Окраска лакокрасочными составами.
• Пассивирование.
• Обезводороживание.
• Промасливание или полировка.
• Выполнение серебрения составами против тусклости.

Осветление и пассивирование повышают антикоррозионные свойства оцинкованных изделий и кадмиевых покрытий. Процесс пассивирования – это погружение изделий в специальный раствор, образующий на поверхности детали защитную пленку толщиной до 1 мкм.

Изделия из стали, меди с гальваническим покрытием дополнительно обрабатывают маслами – промасливают. Это делается в целях улучшения защитных качеств металлической изоляции и способствует повышению антикоррозионной устойчивости.

Контроль качества

Требования к качеству гальванического покрытия зависят от условий эксплуатации обработанного изделия. Для оценки нанесения используются такие виды контроля:

• Оценка внешнего вида детали путем визуального осмотра, сравнения с эталонными образцами (чистота поверхности, цвет, наличие или отсутствие блеска).
• Определение толщины гальванического покрытия и пористость производится в лабораторных условиях (измерение).
• Устойчивость к коррозии согласно ТУ или ГОСТ (испытание).
• Механическая, физическая устойчивость (отражательные свойства, пластичность, износостойкость, электрическое и температурное сопротивление, твердость и пр.)

Преимущества

К преимуществам данного метода защиты металлических изделий относятся:

• Высокие антикоррозионные качества.
• Стойкость к механическим и физическим повреждениям.
• Сопротивляемость агрессивным средам природного и промышленного происхождения.
• Низкая пористость покрытия.
• Твердость, износостойкость.
• Возможность регулировать толщину наносимого покрытия в процессе нанесения.

К недостаткам метода относится большой расход электроэнергии, экологические угрозы, высокая стоимость очистных мероприятий.

Гальваническое покрытие, методы, виды. процесс и обозначения

Содержание статьи

• Покрытие медью
• Покрытие золотом
• Покрытие хромом
• Покрытие серебром
• Покрытие никелем
• Покрытие цинком
• Покрытие оловом

В современном мире большую популярность получила процедура нанесения на металлические материалы различных веществ, которые предотвращают образование на них коррозийного налета. Гальваника служит для защиты металлов от образования на них ржавчины и для продления срока службы того или иного изделия.

Метод гальванического покрытия

В современном мире не редко при обработке металлических поверхностей используется гальванический метод. Гальваническое покрытие материалов заключается в нанесении, на их поверхность тонкого металлического слоя. При этом образуется пленка небольшой толщины, которая противостоит окислению отдельных металлов. Гальванический метод используется для придания изделию или материалу:

• прочность,
• износостойкость,
• устойчивость к появлению коррозии,
• привлекательные внешние качества.

В современном мире данный метод обработки металлических покрытий приобрел большую популярность, потому что к оборудованию и другим изделиям предъявляется большое количество требований. Требуется постоянно увеличивать прочность отдельных деталей и повышать их устойчивость к влиянию агрессивной внешней среды. Металлические детали на современном производстве должны обладать способностью выдерживать температурные перепады. Именно этим обусловлено то, что многие отрасли промышленности широко используют гальванический метод обработки металлических изделий.

Важно: Толщина гальванического покрытия является достаточно тонкой при методе гальваники. Она составляет от 6 до 20 микрон. Она зависит от материалов, которые используются для гальванического процесса.

Гальваническеи покрытия за счет своей прочности получили широкое распространение в таких промышленных отраслях, как:

• авиастроение,
• машиностроение,
• строительная промышленность,
• радиотехническая промышленность,
• электронная промышленность.

Процесс гальванического покрытия

Впервые гальваническое покрытие появилось в 1836и году. Оно было открыто русским физиком Якоби. Он провел ряд экспериментов и выяснил, что на катоде после пропускания металлов через водные и соляные растворы под воздействием электрического тока оседают положительно заряженные ионы. Во время прохождения через солевые растворы при помощи электрического тока происходит распад металлов на ионы, которые обладают разными зарядами. Те, которые имеют отрицательный заряд, оседают на аноде. Те, которые имеют положительный заряд, оседают на катоде. Его роль при гальванике играют металлы, которые необходимо защитить от образования коррозии.

Процесс гальванического покрытия с физической точки зрения является достаточно простым.

Он состоит из трех основных этапов:

• Подготовка поверхности. На данном этапе необходимо тщательным образом подготовить металлическую поверхность к проведению процедуры гальваники. Для этого сначала нужно убрать с нее все загрязнения и провести процесс обезжиривания. Затем необходимо промыть поверхность водой и обработать средствами для остановки процесс окисления.
• Нанесение гальванического покрытия. После всех подготовительных процедур наступает процесс погружения металлических деталей в гальванические ванны. В них содержится сплав металла, которым будет покрываться поверхность. Вся процедура проводится при высоких температурах. При этом величина электрического тока поддерживается на определенном уровне.
• Обработка покрытого металлом материала. На завершающем этапе проводятся тесты по определению уровня сцепления металлического сплава с поверхностью.

Виды гальванических покрытий

В современном мире для гальванического покрытия могут быть использованы различные металлы. Они дают тонкую пленку, которая обладает надежной защитой.

Сегодня выделяют:

Гальваническое покрытие медью

Данная процедура получила название медирование. Благодаря меди можно создать на поверхности самых разных металлов прочную защитную пленку. Чаще всего для проведения данной процедуры использует медный купорос.

Гальваническое покрытие золотом

В настоящее время большое распространение получила процедура золочения. Она заключается в том, чтобы раствором покрыть металлическую поверхность придания ей боле дорого внешнего вида и для защиты от появления коррозии.

Гальваническое покрытие хромом

Обработка металлов хромом делает их более прочными и устойчивыми к условиям, которые предлагает агрессивная внешняя среда. Благодаря данному элементу на поверхности образуется тонкая пленка, которая обладает защитными и эстетическими качествами.

Гальваническое покрытие серебром

Нередко в промышленных условиях применяется серебрение. При этом на поверхности металлов появляется серебристая пленка, которая придает металлам немалое количество полезных характеристики. К тому же покрытые серебром изделия всегда выглядят дорого.

Гальваническое покрытие никелем

Покрытие данным элементом обладает экономичностью. Использование данного метода обработки металлов является оптимальным для придания металлическому материалу устойчивости к внешним воздействиям окружающей среды.

Гальваническое покрытие цинком

Данная процедура получила названием цинкование. Благодаря ней на поверхности металлов образуется тонкая пленка цинка, которая предотвращает образование ржавчины. К тому же такое покрытие придает блеск изделиям.

Гальваническое покрытие оловом

Олово применяется для нанесения на такие металлы, как: алюминий, цинк, сталь и медь. Оно придает им прочность и твердость.

Гальванические покрытия ГОСТ

Таблица. Способы обозначений покрытий определены ГОСТ 9.306-85

это метод физиотерапии. Описание процедуры, аппаратура

Гальванизация – это один из методов физиотерапевтического воздействия, применяемый в комплексной терапии многих заболеваний.

Влияя на ряд метаболических процессов, данная методика позволяет существенно улучшить состояние пациента в реабилитационном периоде многих заболеваний.

Принцип действия

Сущность лечебной методики гальванизации – это использование свойств тока, имеющего постоянную частоту, малое напряжение и небольшую силу, который через накладываемые на кожу электроды воздействует на организм. В тканях под воздействием тока возникает явление электролитической диссоциации. Перераспределение ионов вызывает сложный комплекс физико-химических процессов, результатом которых является изменение проницаемости клеточных мембран, ферментной активности, уровня метаболических процессов.

Интенсивность и продолжительность воздействия определяется специалистом, исходя из специфики патологического процесса.

Устройство аппарата для гальванизации предполагает наличие двух электродов – катода, который понижает способность тканей к возбуждению, и анода, повышающего эту способность.

Важно: такому воздействию подвержены не все ткани организма, а лишь те, которые способны к проведению гальванического тока.

Что лечить?

Ряд тканей к воздействию гальванического тока невосприимчивы, так как имеют в составе недостаточное количество свободной жидкости:

• кожные покровы;
• связочный аппарат;
• сухожилия;
• находящиеся в расслабленном состоянии мышцы;
• костная ткань.

Напротив, наиболее охотно поддаются такому воздействию физиологические жидкости и обильно кровоснабжаемые органы и ткани:

• кровь;
• ликвор;
• желчь;
• лимфа;
• печень;
• селезенка;
• легкие;
• почки.

Именно в этих органах и регистрируется максимальный эффект от лечебных процедур.

Эффекты

• Ослабление чувствительности поверхностно расположенных нервных окончаний, на которые производится воздействие. Данный эффект касается температурного и болевого видов чувствительности, используется при необходимости устранения болевого синдрома при хронических заболеваниях (например, остеохондрозе, радикулопатии, спондилоартрите).
• Улучшение резорбции веществ в кровоток в сосудах. Данный эффект находит применение, например, при противовоспалительной терапии с применением лекарственных средств из соответствующей группы для местного применения. На этом явлении основывается еще одна лечебная методика электрофорез.
• Активизирующее действие на симпатоадреналовую систему и активация лимфообращения
• Активация деятельности желез внутренней секреции.
• Активация репаративных процессов в тканях, что необходимо при травматических поражениях.

Показания

Знание механизма действия и эффектов гальванического тока позволило сформулировать перечень ситуаций, требующих воздействия на организм гальванического тока.

Гальванизация – это патогенетический вид терапии. Это дает возможность применять ее при широком спектре заболеваний, восприимчивых к данному виду воздействия органов.

• Трофические нарушения, возникающие по причине расстройств гемодинамики и микроциркуляции.
• Поражения суставов, возникающие в результате инфекционно-воспалительных процессов или травмирующих воздействий (в этих случаях гальванизация применяется на этапе реабилитации).
• Инфекционно-воспалительные или травматические поражения периферической нервной системы (физиотерапия в частности, гальванизация и электрофорез, показаны в реабилитационном периоде) – например, плекситы, невриты, нейромиозиты.
• Реабилитационный период после различных поражений головного мозга (при отсутствии противопоказаний).
• Изменения, характерные для начальных стадий артериальной гипертензии и атеросклеротического процесса.
• Вегетативная дистония.
• Мигрень.
• Артериальная гипотония.
• Некоторые изменения, характерные для стенокардии.
• Комплексное лечение невротических состояний, неврастения.
• Некоторые офтальмологические заболевания.
• Заболевания желудочно-кишечного тракта.
• Некоторые заболевания ЛОР-органов.
• Комплексная терапия хронических воспалительных процессов.

Применение метода гальванизации в перечисленных ситуациях улучшает прогноз заболевания и позволяет сократить реабилитационный период после перенесенной патологии нервной системы или опорно-двигательного аппарата.

Подготовка

Перед началом лечебной манипуляции необходимо внимательно осмотреть участки кожи, на которые предполагается воздействовать электродами. Она должна быть неповрежденной, без высыпаний и раздражений.

Ход лечебной процедуры

На протяжении всей процедуры необходимо следить за показаниями прибора, не допуская превышения установленной силы тока, а также субъективными ощущениями пациента, не допуская появления болевых ощущений.

Субъективно во время процедуры гальванизации пациент при правильно подобранной силе тока ощущает подергивание, парестезии в виде «ползания мурашек» и вибрацию под наложенными на кожу электродами. Причем под катодом воздействие, в том числе и раздражающее, ощущается сильнее, чем под анодом. При появлении ощущений в виде жжения или боли следует плавно выключить аппарат, а для продолжения процедуры снова включить, задав меньшую интенсивность воздействия.

Чтобы не допустить шелушения эпидермиса при курсовом лечении, кожу рекомендуется смазывать вазелином.

При курсовом лечении после 5-6 процедур может возникнуть обострение хронического заболевания с некоторым усилением симптомов. Пациента следует проинформировать, что такой эффект не является ухудшением в течении заболевания, а свидетельствует о положительном влиянии лечебной процедуры.

Противопоказания

Гальванизация — это весьма действенный способ воздействия на организм: постоянный ток влияет на множество метаболических и биохимических процессов. Поэтому, назначая лечебную процедуру, следует учитывать наличие ряда противопоказаний – состояний, когда такое воздействие может нанести вред:

• Воспалительные процессы, находящиеся в острой фазе, в том числе, и гнойные.
• Индивидуальная непереносимость воздействия электрического тока.
• Выраженная степень атеросклеротического процесса.
• Заболевания системы крови.
• Инфекционно-воспалительные заболевания, находящиеся в острой фазе, характеризующейся повышением температуры тела.
• Механическая травматизация кожных покровов в предполагаемом месте наложения электродов.
• Заболевания кожи, сопровождающиеся ее повреждением.
• Период беременности.
• Состояние кахексии.
• Лихорадочные состояния любого происхождения.
• Наличие злокачественных новообразований.
• Выраженная артериальная гипертензия (с эпизодами подъемов артериального давления до 180/100 миллиметров ртутного столба).
• Мерцательная аритмия.
• Наличие экстрасистол.
• Выраженная недостаточность кровообращения (2-3 степень).

Аппарат для гальванизации «Поток-1»

Данное устройство соответствует второму классу электробезопасности и предназначен для проведения лечебных процедур гальванизации и электрофореза.

Так как терапевтический аппарат «Поток-1» не снабжен таймером, во время проведения медицинской манипуляции от персонала требуется контроль за длительностью процедуры; для этого используются специальные процедурные часы.

Терапевтический аппарат «Элфор Проф»

Это одна из моделей аппаратов, широко применяемых для получения постоянного тока с целью лечебного воздействия.

Этот аппарат для гальванизации и электрофореза представляет собой улучшенную версию терапевтического устройства для осуществления электрофореза «Поток-1», имеющую следующие особенности:

• Наличие микроконтроллера в модифицированной версии позволяет расширить его функциональные возможности.
• Плавно вращающаяся, не имеющая упоров и ограничений рукоятка регулятора интенсивности позволяет более плавно и точно производить настройку интенсивности.
• При включении аппарата сила тока всегда автоматически устанавливается на уровне нулевого значения; это является важнейшей мерой электробезопасности.
• Наличие встроенного таймера в аппарате «Элфор Проф» существенно упрощает процесс проведения процедуры, в частности, контроль за продолжительностью процедуры. По истечении установленного времени аппаратура отключается автоматически.

• Режим стабилизации тока способствует поддержанию постоянного значения заданных параметров на всем протяжении манипуляции.
• Еще одна возможность аппарата «Элфор Проф», помимо гальванизации, это проведение электрофореза. В этом режиме осуществляется локальное введение в организм фармацевтических препаратов.

Что такое гальваника в ювелирном деле

Гальванизация — нанесение одного варианта металла на другой при помощи погружения в среду электролита. В ювелирном мастерстве нередко используют напыление золотом, серебром, родием и золотыми сплавами. Цель использования методики — украшение и декорация готового изделия, а также повышение устойчивости к механическим повреждениям и продление блеска благородных металлов.
Самый распространенный вид гальванического покрытия в ювелирном деле — родирование, золочение и оксидирование.

Особенности и технология гальванизации

Гальваническое покрытие ювелирных украшений используется давно. Оно позволяет улучшить физико-технические свойства драгоценностей. А сам процесс отличается экономичностью.

Гальванизация происходит при помощи погружения украшения в раствор солей и кислот, выступающих в роли электролитов. При пропускании постоянного электротока через такой состав происходит перемещение покрытия на драгоценный металл. Сама химическая реакция известна всем со школьной скамьи, где во время уроков химии проводили подобные эксперименты с недрагоценными сплавами.

Процесс нанесения гальванического покрытия на изделия практически полностью автоматизирован. Украшения опускаются в большие ванны, изготовленные из листовой стали толщиной от 3 до 5 мм. Вместительность таких емкостей — от 1 до 300 л. Дополнительно они оснащены системой подогрева и вентиляции, что необходимо для обеззараживания процесса. А также в конструкции предусмотрены специальные карманы, в которые уходит пена и масла.

Для родирования используют отдельные типы ванн, изготовленные из стекла для обеспечения чистоты электролиза.

Разновидности ванн для гальванизации

Для получения ровного гальванического покрытия в ювелирном деле используют различные ванны. К основным видам относят:

1. Стационарные ванны прямоугольной формы, которые установлены на больших ювелирных производствах.
2. Барабанные или колокольне вращающиеся модели. В них процесс золочения проходит на 20-30% медленнее, чем в первом подтипе, но качество несколько выше.

А также ванны различаются по вместительности:

• от 15 до 30 л — используют для золочения;
• от 100 до 500 л — для покрытия поверхности серебром;
• от 1 до 2 литров — для родирования.

Нагрев конструкции осуществляется при помощи пара или электротока. Перемешивание электролита осуществляется под воздействием давления сжатого воздуха или вращения катодной штанги.

Как ювелиры подготавливают изделия для гальваники

Если объяснить простыми словами, что такое гальваника в ювелирном деле, — это улучшение качества драгоценных сплавов за счет покрытия дополнительным слоем металла. При этом каждый ювелир знает, что чем лучше будет подготовлена поверхность, тем выше качество покрытия получится в итоге.

В качестве основных шагов подготовки материала к нанесению гальванического покрытия выделяют:

1. Механическая обработка поверхности включает тщательную полировку. Нередко применяют кварцевание, которое исправляет внешние дефекты и создает эффект зеркального блеска.
2. Химическая обработка подразумевает устранение жирных загрязнений и оксидов с поверхности. Обезжиривание необходимо для ровности нанесения слоя гальваники. При этом химическое воздействие происходит в 2 этапа: обработка органическим раствором, затем щелочное воздействие.
3. Промывка в горячей и холодной проточной воде.
4. Декапирование поверхности — создание небольшой шероховатости поверхности, что нужно для высокой сцепки гальванического слоя с основной. Декапирование перед золочением проводится в 5-7%-ном растворе соляной кислоты, под серебро — в 5-10%-ном растворе серной кислоты.

Интересный факт. Химическому обезжириванию подвергается только отдельная группа ювелирных изделий. Если применяется электрохимический метод покрытия другим металлом, то в процессе пропускания тока происходит естественное обезжиривание.

Каждый профессиональный ювелир изучает особенности гальваники в ювелирном деле еще на стадии обучения мастерству. Нередко этим процессом занимаются отдельные специалисты, которые добиваются идеальной ровности покрытия.

5 секретов гальваники, о которых часто молчат ювелиры

Профессиональная ювелирная гальваника имеет свои секреты. Мастера, которые постоянно работают с покрытием одного драгметалла другим, делятся своими «тайнами»:

1. Идеальное покрытие получается только при повторении процедуры 10 раз подряд.
2. На весь процесс гальванической обработки одной партии изделий уходит несколько часов.
3. Если процедура гальванизации будет проведена не в герметичных условиях, то придется все переделывать. Даже одна пылинка деформирует все покрытие, и изделие будет испорчено.
4. После гальванизации легко оценить, насколько хорошо свою работу выполнили ювелиры. Все дефекты становятся заметными.
5. Толщина идеального готового покрытия может быть тоньше человеческого волоса. Но при этом чем оно толще, тем прочнее и надежнее.

В результате мастера, работающие с нанесением гальванического покрытия на ювелирные изделия, — настоящие чудотворцы. Простой процесс имеет сотни нюансов, которые обязательно учитываются профессионалами. Одна ошибка приводит к полной переделки всей партии драгоценностей.

Достоинства гальваники в ювелирном деле

Зачем покупателям обращать внимание на наличие гальванического слоя? Все просто. Именно он дает следующие преимущества:

• повышает износостойкость украшений;
• улучшает качество отражения света от поверхности, что увеличивает блеск;
• повышает стойкость к коррозии и защищает от потемнения.

Незаметный слой имеет только один недостаток — со временем он стирается. Но для владельца кольца или цепочки из золота и серебра такие дефекты будут незаметны, кроме вариантов, когда золочением меняют цвет серебра. Но восстановить гальваническое покрытие можно, обратившись в ближайшую ювелирную мастерскую.

Гальваническое покрытие: виды, характеристики ванн, оборудование

Толщина гальванического покрытия зависит от химического состава электролита и плотности тока на единицу площади. Если через ванну пропускается ток силой 300 А, а площадь поверхности покрываемых деталей 100 дм², то плотность тока составляет 3 А/дм². Параметры слоя определяются формулой

m=k×I×t, где:
m – масса покрывного слоя на катоде;
k – масса осажденного вещества в граммах, осаждаемого в течение одного часа при плотности тока 1 А/дм²;
I – фактическая сила тока;
t – длительность процесса покрытия.

Главным оборудованием для покрытия металлами является гальваническая ванна. Изготавливается из химически устойчивого пластика, размеры и геометрический вид отвечают требованиям стандарта и техническим условиям заказчика. Наша компания предлагает как готовую продукцию стандартных размеров, так и изготовление по эскизам клиентов.

Химические эквиваленты металлов, часто применяемых в гальванических покрытиях, приведены в Табл. №1.

Табл. №1. Химические эквиваленты металлов

Гальванический способ покрытия металлов имеет несколько составляющих, влияющих на качество. Даже в ванных с оптимальной кроющей способностью слой металла осаждается неравномерно, в углублениях толщина меньше, чем на выпуклых участках, особенно на острых ребрах. Для достижения равномерной осадки металла следует применять такие аноды, форма которых максимально приближена к форме детали.

Правильное расположение и форма катодов

Глубокие механические повреждения поверхностей деталей нельзя скрыть за счет гальванических покрытий. Эти недостатки устраняются только механическим способом. Но дефекты глубиной в несколько микрон современная гальваника может устранить за счет добавления органических добавок. Они обеспечивают более толстый слой осаждения в углублениях, а на ровных поверхностях процесс происходит в обычном режиме.

Свойства гальванических покрытий

По своей функциональной особенности гальваническая обработка может иметь следующие физические свойства:

1. Защитное. Поверхности обрабатываются для исключения коррозионных процессов, увеличения сопротивляемости процессам трения. Такие покрытия применяются с целью повышения эксплуатационных характеристик различных металлических изделий.
2. Декоративное. Применяется в ювелирной промышленности для улучшения внешнего вида элементов декора или фурнитуры.
3. Декоративно-защитные. Применяются для обработки металлических изделий различного назначения, универсального использования.

Существующий ГОСТ регламентирует минимальную толщину покрытий с учетом конкретных условий эксплуатации. Различаются следующие условия эксплуатации:

1. Очень тяжелые. Металлические изделия работают в средах с агрессивными химическими соединениями и при высоких температурах.
2. Тяжелые. Условия эксплуатации отличаются длительным контактом с водой, возможно кратковременное воздействие различных неагрессивных химических соединений.
3. Умеренные. Условия пользования металлических изделий обыкновенные, нанесение гальванических покрытий может выполняться традиционным наиболее дешевым способом.
4. Легкие. В таких условиях работает бижутерия, изделия из драгоценных металлов и т. д.

Виды оборудования

Гальваническое оборудование подбирается с учетом особенностей покрытия, количества деталей и конечных требований к качеству поверхности. Наша компания изготавливает пластиковые ванны, которые используются для подготовки растворов, удаления с поверхностей различных типов загрязнений и гальваники. Предусматривается возможность монтажа специального дополнительного оборудования для автоматизации технологических процессов. При этом потребитель может давать свои технические условия, гальваническое оборудование будет изготовлено с учетом его пожеланий.

Кроме ванн во время созданий гальванических покрытий применяются подогреватели, вентиляционные системы рабочих мест и производственных цехов, электрическое оборудование для получения токов заданной величины, таймеры и контроллеры. В зависимости от комплектности линии гальваника может выполняться в ручном или автоматическом режимах.
Виды покрытий сталей и сплавовВ зависимости от назначения деталей и изделий, особенностей процесса и химического состава ванны покрытия могут быть нескольких типов.
МеднениеГальваническое покрытие медью значительно улучшает внешний вид поверхности сталей, под воздействием кислорода медь окисляется и покрывается темным налетом. Важное условие качественного покрытия – отсутствие глубоких пор. Медные покрытия часто применяются в качестве подложки под никелирование. Медь можно окрашивать химически, метод предполагает применение различных элементов.

Гальваническое покрытие происходит в цианидных и сульфатных ваннах. Первые ванны отличаются высокой токсичностью, но получили широкое распространение из-за дешевизны и простоты технологии. В современных ваннах есть возможность достигать высокой концентрации меди, за счет этого ускоряется скорость осаждения.

Табл. №2. Зависимость толщины меди от плотности тока и времени

Примерные составы цианидных ванн для омеднения

Составы цианидных ванн

Электролит для цианидных ванн нужно готовить в запасных пластиковых ваннах, компоненты вносятся согласно технологической схеме по очереди и перемешиваются до полного растворения. Если во время гальванического покрытия на поверхности анодов появился темный налет, то это следствие загрязнения состава ванных молекулами свинца. Свинец необходимо удалять электролитическим методом.

Сульфатные ванны дают возможность достигать 100% выхода по току, их легко приготавливать и обслуживать, они значительно безопаснее цианидных.

Первая ванна универсального использования, вторая применяется для омеднения печатных схем и деталей с металлическими отверстиями. Не допускается наличие в ванных органических примесей, они вызывают хрупкость слоя. Для очистки растворов применяется активированный уголь, состав ванны пропускается через специальный фильтр с этим очистителем.
НикелированиеОчень распространенные виды гальванических покрытий, имеют отличный вид поверхностей, отличаются высокими показателями физической и коррозионной устойчивости. Никель наносится на сталь катодным методом, технология не допускает образования пористости. Ванны состоят из сульфата никеля, хлорида никеля и борной кислоты.

Табл. №3. Зависимость толщины покрытия никелем от времени и плотности тока

Во время гальванического покрытия операторы должны постоянно контролировать показатели кислотности при помощи ареометров или индикаторной бумаги. При обнаружении отклонений от заданных параметров кислотность ванны должна немедленно восстанавливаться.

После длительной работы в запыленных цехах в ванну попадает пыль, оседая на поверхностях металла, она придает ему шероховатый вид. Для недопущения подобных явлений электролит должен постоянно очищаться от механических примесей, гальваника должна происходить только в чистом растворе.

Один из наиболее распространенных дефектов поверхностей – питтинг, микроуглубления, возникающие в результате прилипания атомов водорода. Для минимизации рисков появления таких дефектов ванны вначале нагревают до высоких температур и дают некоторое время для выстаивания. За этот период прекращается выделение водорода. Затем электролит охлаждается до рабочей температуры и в него погружаются детали. На образование питтинга оказывает влияние и состояние подложного слоя на металле. Для уменьшения этого влияния в ванну добавляют смачивающие или окисляющие вещества, поверхность деталей становится более восприимчивой к равномерному покрытию.

При необходимости никелевые покрытия снимаются в ванных с серной кислотой. Для понижения риска затравливания в раствор добавляется глицерин в расчете 50 г/л.
ХромированиеСамо гальваническое покрытие хромом не создает антикоррозионной защиты, в связи с этим создаются промежуточные слои из никеля или никель-меди. В зависимости от использования деталей покрытие может быть декоративным, функциональным или защитным, толщина функциональных покрытий может достигать 1–2 мм. Хромовая гальваника имеет широкое распространение в автомобильной промышленности, во время изготовления форм для литья пластика, при производстве различных инструментов и т. д.

Основой ванны для хромирования поверхностей является хромовый ангидрид, в качестве катализатора используется серная кислота. Количество хромового ангидрида в пределах 0,8–1,2%, серной кислоты 2,5 г/л. Кроме классических ванн, имеющих сульфатный катализатор, металлические изделия могут хромироваться в ванных с кремнийфтористоводородной кислотой. Такие ванны обладают саморегулирующими свойствами, что значительно упрощает технологический процесс покрытия. Недостаток – высокая агрессивность электролита, все гальваническое оборудование должно изготавливаться из особо устойчивых пластиков. Процессы могут протекать только при выполнении существующих требований по качеству материала изготовления.

Еще одна проблема таких ванн – высокая токсичность. Во время покрытия следует строго придерживаться правил техники безопасности. На производстве в обязательном порядке монтируется эффективная система вентиляции и очисти отработанных технологических жидкостей.

Рекомендуемая плотность хромового ангидрида при t°=+15°С

Для снятия хромовых покрытий используются ванны с 50% хлорной кислотой, после промывки поверхности их можно повторно покрывать слоем хрома.
ЦинкованиеНаносятся как с целью антикоррозионного, так и декоративного покрытия. Для технического процесса требуются цианидистые соединения, что вызывает трудности в связи с их высокой агрессивностью и опасностью для окружающих. В состав ванн входит едкий натр, цианид натрия и оксид цинка.

Первая ванна характеризуется хорошей кроющей способностью, но низкой производительностью, вторая наоборот, отличается повышенной производительностью, но недостаточной кроющей способностью. Во время длительного использования электролитов в растворе повышается содержание CO₂ и карбоната натрия в результате значительно ухудшаются показатели электропроводности. Удаление избытков компонентов делается вымораживанием. После понижения температуры до -2–3°С вещества оседают на дно и удаляются, а водород выводится естественным путем.

Толщина цинковых покрытий в зависимости от плотности тока и времени выдержки

Если возникает технологическая потребность увеличить концентрацию едкого натра и цинка, то в ванну добавляется оксид цинка. Наличие черного налета на анодах указывает на предельно низкую концентрацию цинка в ванне. Гальваническое покрытие цинком делать запрещается до восстановления требуемой концентрации всех компонентов.

Обильное выделение газов на поверхностях металлических изделий указывает, что процесс происходит при большой концентрации цианида и требует оперативного вмешательства оператора. Наличие органических загрязнений становится причиной появления на поверхности покрытия темных пленок. Загрязнений удаляются пергидролем с последующей промывкой в чистой воде. Недостаток высокоцинковыанных деталей – повышенная хрупкость. Для уменьшения рисков возникновения проблемы процесс обезжиривания должен исключать протравливание.
КадмированиеВ настоящее время применяется редко в связи с неудовлетворительными по существующим меркам эксплуатационными характеристиками. В состав ванны входит цианид натрия и солей кадмия.

Примерный состав ванны для кадмирования

В первой ванне получают блестящие слои, во второй матовые. Ванны работают при комнатных температурах, увеличивать нагрев электролита с целью ускорения покрытия не рекомендуется. На избыток карбонатов указывает образование на поверхности стали кристаллов.

Большое значение имеет чистота электродов, если они не отвечают требованиям, то на поверхности появляется трудноудаляемый шлам. Бракованные покрытия снимаются растворами, содержащими нитрат аммония или в концентрированной соляной кислоте. В большинстве случаев кадмиевые покрытия закрываются хромом, такая технология имеет широкое применение в промышленных масштабах.

Лужение

Олово хорошо сопротивляется атмосферным воздействиям и надежно защищает металлические поверхности от коррозионных процессов, на сплавах меди образует устойчивое анодное покрытие. Недостаток – во время хранения металл темнеет. Для лужения применяются кислотные и щелочные ванны. В качестве дополнительного компонента используется едкий натр.

Качество во многом зависит от точности соблюдение параметров. Из ванны запрещается вынимать сразу всю загрузку, а только частями с одновременным добавлением новых изделий. За счет такой технологи аноды длительное время содержатся в удовлетворительном состоянии.

Зависимость толщины олова и времени и плотности тока

По цвету ванна должна быть светло-серой, потемнение указывает на неправильную эксплуатацию электродов. В таких растворах запрещается продолжать гальваническое покрытие, необходимо добавлять пергидроль.
СеребрениеБлагородный металл, но по своим физическим показателям значительно уступает вышеперечисленным покрытиям. Для технологического процесса используются цианидные ванны, главным компонентом является соль серебра, в качестве катализаторов применяются цианиды натрия или калия. Для улучшения показателей применяется предварительное серебрение, за счет такой операции повышается коэффициент адгезии металла с покрываемой поверхностью.

Составы ванн для серебрения и параметры процесса

Составы ванн для серебрения и параметры процесса

Детали из стали необходимо предварительно активировать с помощью покрытия тонким никелевым слоем. Шероховатость поверхностей объясняется наличием в электролите механических примесей, ванну рекомендуется периодически очищать.
ЗолочениеДорогое гальваническое покрытие, применяется во время изготовления бижутерии, ювелирных изделий или ответственных электронных плат. В зависимости от химического состава ванн можно получать цветное, твердое и низкокаратное золочение. Обработка изделий производится в цианидных или слабокислых ваннах.
Покрытие поверхностей сплавамиЭлектролитические покрытия сплавами в настоящее время получают широкую популярность в связи с возросшими требованиями по качеству изделий и деталей. Осаждение сплавами – очень сложный процесс, требующий специального оборудования и высококвалифицированных сотрудников.

Гальваническое цинкование: особенности и этапы покрытия

Гальваническое цинкование: основы, преимущества и краткое описание техпроцесса. Виды электролитов и применяемого оборудования. Дефекты гальваники и их причины.

Гальваническое цинкование — это один из самых распространенных методов создания антикоррозионных и декоративных цинковых покрытий. Оно дешевле и проще горячего цинкования, но имеет некоторые ограничения по применению, поскольку не позволяет создавать защитных слоев толще 40 микрон. Основой этой технологии является электрохимический процесс осаждения цинка из электролитического раствора на деталь, подключенную к отрицательному полюсу источника питания. Для повышения коррозионной и механической стойкости, а также в декоративных целях цинковые покрытия подвергают кадмированию, хроматированию и обработке фосфатными соединениями.

Обычно гальваническим способом цинк наносят на поверхности изделий из углеродистых сталей и различных видов чугуна. Помимо этого существуют технологии электролитического цинкования алюминия и ряда других металлов, но они используются гораздо реже. Основная номенклатура цинковой гальваники — это разнообразные крепежные элементы, инструмент, кронштейны, опоры, подвески, внешние детали машин и оборудования, а также холоднокатаный тонколистовой прокат. Сегодня среди народных умельцев электролитическое цинкование является самой популярной гальванической технологией. Это связано с тем, что цинк и его соединения практически безвредны, недороги и их свободно может приобрести любой желающий. А для работы с этими реагентами требуются минимальные знания и простейшее оборудование.

Преимущества цинковых покрытий

В настоящее время оцинковка является самым массовым покрытием, используемым для антикоррозионной защиты черных металлов. Это связано с тем, что по совокупности экономических, экологических, технологических и физико-химических факторов у горячего и гальванического цинкования попросту нет конкурентов. К примеру, цинк дешевле никеля в четыре раза, а олова — в восемь раз. Сопоставимый с ним по цене кадмий и его соединения высокотоксичны и канцерогенны, а технология их применения гораздо сложнее.

Цинк прекрасно адгезируется к поверхности стали и чугуна. Кроме того, он является более активным металлом, поэтому легче окисляется и в паре с цинком не дает вступать железу в окислительные реакции. Эта его особенность проявляется даже в тех случаях, когда непрерывность покрытия нарушена, т. е. на поверхности металла имеются царапины, задиры, трещины или потертости. Гальванические цинковые покрытия пластичны и сохраняют непрерывность на деталях, работающих в режиме циклической деформации. К примеру, кадмированный цинк используется в качестве коррозионной защиты стальных пружин, работающих в режиме периодического сжатия и растяжения.

Описание процесса

Гальваническое цинкование выполняется методом электролиза с расходуемым анодом. В роли катода, как и во всей гальванике металлов, выступает обрабатываемое изделие, а в качестве анода используют пластины чистого цинка, размещаемые по ванне так, чтобы обеспечить равномерность потока анионов к покрываемой поверхности. Основными реагентами в составе электролита в общем случае являются сернокислый и хлористый цинк, а также фторборат цинка. Для улучшения параметров гальванического цинкования в раствор также вводят соли натрия, калия и алюминия. Скорость осаждения и максимальная толщина слоя цинка регулируется плотностью тока, которая зависит от состава гальванического раствора и его температуры.

В процессе гальванизации происходит электрохимическое растворение цинка в объеме электролита и перемещение его на катод (покрываемое изделие). Поэтому анодные пластины должны периодически контролироваться на истощение, а при необходимости очищаться от окислов солей.

Способы цинкования металлов

Кроме основанного на электролизе гальванического цинкования, существует еще несколько технологических методов нанесения цинковых покрытий. Каждый из них решает особые производственные задачи, а в совокупности они дополняют друг друга и охватывают весь спектр вариантов защиты изделий с помощью цинковых покрытий. Далее вкратце описываются главные разновидности цинкования, применяемые в современных промышленных производствах.

Горячее. При использовании этой технологии нанесение цинка на поверхность изделия проводится путем погружения его в расплавленный металл. Таким способом можно получить самые толстые защитные слои. По сравнению с гальваническим горячее цинкование является более затратным, но обеспечивает самую высокую скорость нанесения цинкового покрытия.

Холодное. Холодным цинкованием в обиходе называют покрытие металлических изделий и больших металлоконструкций с помощью кистей и пульверизаторов композитами, содержащими не менее 80% цинка (в сухой пленке). Это самая простая по нанесению технология цинкования, но она менее долговечна, чем горячая и гальваническая.

Газотермическое. При газотермическом цинковании защитный слой на поверхность детали наносится распыленной струей расплавленного цинка. Для этого используют цинковую проволоку, которая вместе с потоком воздуха автоматически поступает в пистолет, где под воздействием электрической дуги и горящего газа плавится и превращается в воздушный поток, насыщенный капельками металла. Таким методом наносят покрытия на объемные металлоконструкции (опоры линий электропередач, емкости нефтехранилищ и т. п.). К его достоинствам относят самую большую толщину напыляемого слоя, а к недостаткам — большой расход цинка, около трети которого теряется при распылении.

Термодиффузионное. Для цинкования этим методом применяют вращающиеся барабанные печи, в которые загружают обрабатываемые детали и специальные порошки, содержащие цинк и вспомогательные компоненты. При вращении в течение нескольких часов при температуре 350÷450 °C происходит диффузионное насыщение поверхностных слоев железа атомами цинка, в результате чего образуется устойчивое защитное покрытие.

Используемые материалы и оборудование

Оборудование для цинковой гальванотехники такое же, как и для других гальванических процессов. В его состав входят ванны для гальванического цинкования, а также емкости для химической подготовки изделий. Их объем зависит от вида производства и может варьировать от десяти литров до нескольких кубометров. К ваннам подведены трубопроводы для подачи и отвода воды и реагентов и электрические контакты для подвода напряжения к анодам и катодам.

В общем виде технологический процесс гальванического цинкования состоит из следующих этапов:

1. Механическая зачистка.
2. Травление изделия.
3. Промывка в проточной воде.
4. Обезжиривание.
5. Промывка, аналогичная п. 3.
6. Гальваническое цинкование.
7. Промывка, сушка и контроль.

В цехе оборудование гальванических линий цинкования располагается линейно, повторяя порядок описанного выше техпроцесса (см. рис. ниже). Для перемещения изделий между участками обработки используются мостовые или консольные краны с дистанционным управлением.

Современные ванны для гальванического цинкования изготавливают из кислотостойких пластмасс. Безопасность при работе с компонентами электролита аналогична правилам промышленного использования растворов кислот и щелочей. Никаких специальных требований, связанных с токсичностью или агрессивностью электролита, к гальваническому цинкованию не предъявляется.

Применяемые электролиты

При гальваническом цинковании состав и температура электролита при заданной плотности тока напрямую влияют на скорость осаждения и структуру цинкового покрытия. Кроме того, отдельные виды электролитных растворов могут содержать в своем составе блескообразующие и окрашивающие добавки, используемые в декоративных целях. Для гальванического цинкования применяют основные группы электролитов, каждая из которых имеет множество рецептурных разновидностей:

1. Кислые и слабокислые. Традиционные простые электролитические растворы на основе сульфатов, хлоридов, борфторидов или их смесей.
2. Аммиакатные. Нейтральные и щелочные гальванические растворы, которые получают путем растворения оксида цинка в растворе сульфата (или хлорида) аммония.
3. Цианидные и цинкатные. Щелочные электролиты, в которых применяют цианид и цинкат натрия, растворенные в едком натре.

Кроме того, существуют электролиты для гальванического цинкования на основе аминосоединений, но они имеют гораздо меньшее распространение.

Дефекты гальваники

Причины отклонений качества покрытий при гальваническом цинковании можно свести в три основные группы: недостатки в подготовке деталей, нарушения в рецептуре электролита и несоблюдение параметров гальванического процесса. Помимо этого на качество цинкования влияет конфигурация и пространственная ориентация детали в электролите, а также размещение и состояние плоскостей основных и вспомогательных анодов.

Недостаточная адгезия. Отслаивание и непрочность присоединения защитного слоя цинка после гальванического цинкования, как правило, связаны с нарушениями техпроцесса при очистке, травлении и обезжиривании поверхности изделия. Кроме того, причиной этого явления может быть засорение электролита солями других металлов и органическими соединениями.

Питтинг. Питтингом в гальванике называют образование на поверхности осаждаемого металла небольших точечных каверн или углубленных полосок. В гальваническом цинковании этот дефект может проявляться вследствие отсутствия или недостаточной интенсивности перемешивания, а также из-за наличия в электролите органических или гидрокисных примесей.

Шероховатость. Излишняя шероховатость защитного цинкового слоя обычно указывает на присутствие в гальваническом растворе избыточного количества сульфата цинка, различных гидроксидов и механических примесей. Это явление также может быть следствием слишком высокой плотности тока и недостаточной концентрации в электролите анионов цинка.

Неоднородность внешнего вида. При нарушении пропорции основных реагентов электролита и накоплении в гальванической ванне солей железа цинковая поверхность может приобретать неравномерный вид, причем как по окраске, так и по шероховатости. Другими причинами такого отклонения от нормы может быть слишком низкая температура раствора и слабое перемешивание.

Хрупкость покрытия. Если покрытие, полученное гальваническим цинкованием, имеет повышенную хрупкость, то в большинстве случаев это указывает на слишком высокую плотность тока в катодном пространстве. Другая причина этого дефекта — избыточное присутствие в электролите органических примесей.

Темный цвет. Причинами различных оттенков темных цветов (в основном, коричневого) обычно являются наличие органических загрязнений в гальванической ванне, завышенная температура электролитического раствора, а также снижение плотности тока в области катода.

В Интернете можно встретить описания и даже видеоролики с демонстрацией «наружного» гальванического цинкования без использования ванны. А что вы думаете по поводу этой технологии? Поделитесь, пожалуйста, своим мнением в комментариях к данной статье.

суть метода, изготовление химических растворов, меднение изделий своими руками

Гальваника представляет собой раздел электрохимической науки, которая изучает осаждение некоторых элементов на любую поверхность. С помощью гальваники в домашних условиях или в промышленности можно нанести на изделие тонкий слой металла, который будет выступать в роли защитного слоя или выполнять декоративные функции. В последнее время декоративное покрытие набирает популярность у тех, кто хочет сделать оригинальный подарок своим друзьям и родным.

Общие сведения

Покрытие гальваникой бывает технологическим или декоративно-защитным. Это тонкий металлический тонкий слой, который в зависимости от гальванических элементов может выполнять эстетические функции. Гальванопластика не увеличивает прочность изделия, поскольку в этом случае требуются большие производственные мощности, но для красоты и придания «свежести» вполне подойдет.

Гальванические реакции происходят с помощью постоянного электрического тока. В специальную емкость-диэлектрик наливают раствор — электролит, в который погружают два анода. Аноды должны быть изготовлены из металла, который будет осаждаться на покрываемом изделии.

Обрабатываемая деталь присоединяется к минусовому выводу и помещается между анодами. Она выполняет роль катода. Аноды, в свою очередь, присоединяются к плюсовому контакту источника питания. Они становятся частью цепи, проводя ток в электролит и отдавая ему свои металлические элементы. Электролит передает необходимые частицы обрабатываемой детали, они постепенно обволакивают её тонким слоем. Аноды по площади должны превышать в несколько раз размер заготовки.

Другими словами, гальванизация представляет собой перенос молекул металла раствора на изделие в момент протекания через них электротока.

Любой гальванический процесс можно разбить на общие этапы:

• Сборка гальванической установки.
• Подготовка электролитного раствора.
• Обработка и подготовка образца.
• Запуск гальванического процесса.

Необходимое оборудование

Оборудование можно подготовить самостоятельно. Сначала подбирается подходящий источник питания. Это может быть батарейка (для обработки изделий небольшого размера) или аккумулятор. Подойдет понижающий блок питания, который выдает на выходе постоянный ток до 12 вольт. Иногда используют инвертор от сварочного аппарата. Подбирается реостат для регулирования силы тока.

Из нейтрального, устойчивого к химически агрессивным веществам материала подбирается широкая и глубокая ванночка. Надо учитывать, что электролитический раствор при гальваническом процессе может нагреваться до девяноста градусов по Цельсию.

Подготавливаются две пластины, которые будут токопроводящими анодами.

Для нагрева ёмкости с электролитом нужен электрический прибор с возможностью плавной регулировки температурного режима. Чаще всего используют подошву утюга или небольшую электроплитку. С их помощью происходит нагрев раствора до необходимой температуры и ускорение реакции.

Химические реактивы необходимо хранить в плотно закупоренной стеклянной посуде. Желательно каждый предмет подписывать.

Потребуются весы для точного измерения массы веществ, поскольку необходимая точность веса компонентов составляет один грамм. Такие весы можно приобрести, а можно сделать самостоятельно, используя вместо гирек старые советские монеты. Вес «желтых» монет точно соответствует их номиналу.

Подготовка материала

После того как собраны необходимые вещества, найдены ёмкости, собрана электрическая схема с питанием и подготовлена система подогрева, можно заняться чисткой заготовки.

Если недостаточно хорошо почистить деталь, гальваническое покрытие непрочно осядет или будет неравномерным. Иногда хватает простого обезжиривания предмета. Раствор ацетона или спирта может хорошо обезжирить поверхность, можно использовать бензин.

Некоторые мастера держат изделия из стали в разогретом до 90 градусов по Цельсию растворе фосфорнокислого натрия. Цветные металлы можно очищать в том же растворе, не нагревая его.

​

Если на изделии есть коррозия или другие изъяны, то поверхность заготовки шлифуется наждачной бумагой.

Техника безопасности

Иногда про технику безопасности при различных работах в домашних условиях рассказывают вскользь. Но при выполнении любых гальванических работ нужно строго соблюдать безопасность.

Опасность заключается в использовании токсичных химических веществ, высокой температуре нагрева раствора и повышенными рисками, которые сопровождают электрохимические реакции.

Лучше всего гальванические работы проводить в гараже или мастерской при обязательном проветривании или вентилировании помещения. Особое внимание следует уделить заземлению оборудования. Нужно соблюдать меры личной безопасности, а именно:

• Дыхательные пути следует защитить респиратором.
• Руки и запястья должны быть спрятаны в высокие и прочные резиновые перчатки.
• Обувь должна защищать от ожогов, а одежда прикрыта клеенчатым фартуком.
• Обязательно ношение специальных защитных очков.

Во время работы не рекомендуется ни пить, ни есть, чтобы в пищевод не попали вредные и опасные вещества.

Меднение изделия

Перед началом работ по меднению в домашних условиях нужно подготовить необходимые материалы и оборудование. Надо позаботится об источнике напряжения и постоянного тока. Существует много рекомендаций касательно силы тока, разброс которого может быть большим. Поэтому желательно иметь реостат с возможностью плавной регулировки напряжения и для постепенного завершения процесса. Источником может служить автомобильный аккумулятор или выпрямитель с напряжением на выходе не больше 12 вольт. Для первых опытов будет достаточно обычной батарейки от 4.5 до 9 вольт.

Затем выбирается ёмкость для электролитического раствора, лучше всего из жаропрочного стекла. В любом случае все ёмкости для электролиза должны быть диэлектриками и выдерживать температуру не менее, чем 80 градусов по Цельсию.

В качестве анодов подойдут два больших медных листа. Они должны перекрывать по размеру заготовку. Из химических реактивов потребуются:

• Купорос медный.
• Кислота соляная либо серная.
• Вода дистиллированная.

Меднение в домашних условиях пользуется заслуженной популярностью, поскольку очень хорошо и надежно держится на стальных изделиях. Главное условие — правильно соблюдать технологию процесса.

Имеется два способа нанесения меди на поверхность:

1. Помещение заготовки в раствор электролита.
2. Неконтактный способ. В этом случае изделие не погружается в раствор.

Метод погружения

Подготавливается и обрабатывается поверхность изделия при помощи тонкого наждака и щеточки. После этого деталь моется в проточной воде, обезжиривается и еще раз промывается.

Этапы процесса омеднения следующие:

• Два медных анода подключают в сеть к положительным контактам и размещают их в стеклянную банку.
• К обработанному изделию подводят контакт с отрицательным значением напряжения и свободно подвешивают между анодами.
• Подключают реостат согласно электрической схеме для возможности регулирования силы тока.
• Подготавливается раствор в правильных пропорциях. На 100 г дистиллированной воды надо 20 г медного купороса и 2−3 г соляной кислоты. Вместо соляной кислоты можно использовать другую.
• Раствор выливается в посуду с медными пластинами и деталью таким образом, чтобы они полностью скрылись под поверхностью раствора.
• Подключается источник напряжения. Реостатом добиваются необходимой силы тока из примерного расчета 10−15 миллиампер на каждый квадратный сантиметр площади детали.

Весь процесс занимает примерно 15−20 минут. После обязательного выключения источника питания и остывания раствора готовое изделие с медным слоем на поверхности вынимается из банки.

Покрытие медью без погружения

Этот метод интересен тем, что его можно использовать для обработки не только стальных предметов, но и сделанных из других материалов. Например, алюминия и цинка. Порядок процесса следующий:

• Из многожильного медного провода изготавливается «кисточка». Конец провода оголяется. Из медных проводков создается подобие кисточки, чтобы затем прикрепить ее к деревянной ручке-держателю.
• Второй конец провода подключается к плюсовому контакту электрической цепи.
• В широкую ёмкость заливается стандартный электролитный раствор из медного купороса и соляной кислоты.
• Предварительно очищенная и промытая металлическая заготовка присоединяется к отрицательному контакту и размещается в пустой ёмкости.
• Импровизированная кисточка окунается в раствор электролита и проводится по поверхности заготовки без контакта. Это действие повторяется до получения результата.

Когда деталь полностью покроется слоем меди, выключается блок питания и процесс завершается. Деталь ополаскивается в воде и просушивается.

Обработка алюминия

Часто с помощью медного электролиза обновляют столовые приборы, сделанные из алюминия. Если нет опыта проведения этого процесса, то можно потренироваться нанести медь на алюминиевые пластинки. Порядок проведения процесса:

• Алюминиевую пластинку зачищают и обезжиривают.
• Наносят на неё небольшое количество раствора медного купороса.
• Подсоединяют отрицательную клемму от источника питания к алюминиевой пластинке. Удачным способом соединения является металлический зажим-крокодил.
• Положительный полюс питания подается на медную «щеточку». Это конструкция из медного провода, один конец которого освобожден от оплетки, а медные щетинки образовали кисточку. Зажим от питания присоединяется ко второму концу провода. Сечение провода должно быть от одного до полутора миллиметров.
• Медную щетину обмакивают в раствор сернокислой меди и водят на близком расстоянии от поверхности алюминиевой пластинки. При этом нужно стараться не прикасаться щеточкой к заготовке, чтобы не замкнуть цепь.
• Омеднение происходит буквально на глазах.
• После окончания работы с пластины удаляют остатки не закрепившейся меди и протирают спиртом.

Особенности гальванопластики

Гальванопластика — это электрохимический способ придания предмету определенной формы с помощью осаждения на него металла. Чаще всего этот метод используют при обработке металлом неметаллических предметов или при изготовлении копий ювелирных изделий.

Если при гальванопластике изделие не обладает электропроводящими свойствами, то его предварительно покрывают графитом, иногда бронзой. Затем мастер делает с копии слепок и начинает гальванический процесс. В качестве материала слепка используют гипс, графит или легко плавящийся металл.

Гальваника — это очень интересный и познавательный процесс, но он связан с активными веществами, которые могут навредить здоровью и нанести вред имуществу или окружающей среде. Поэтому перед тем как начинать гальванику своими руками, нужно принять все меры безопасности, изучить немного теории процесса и особенности поведения химических реактивов.

Что такое гальванический электролиз? (с иллюстрациями)

Гальванический электролиз — это постоянный процесс удаления волос, при котором электрический ток вызывает химическую реакцию, разрушающую волосяной фолликул. Во время процесса удаления волос электрический ток подается в волосяной фолликул с помощью небольшого игольчатого зонда, который создает новое вещество, называемое щелоком. После многократного воздействия этого едкого агента щелок необратимо повредит окружающую ткань фолликула, предотвращая повторный рост волос.

Гальванический электролиз разрушает волосяные фолликулы, в результате чего волосы выпадают.

Эта процедура удаляет волосы с помощью химического процесса, аналогичного тому, который используется в батареях. Как и в случае с батареей, гальванический электролиз инициируется постоянным электрическим током.Как только постоянный электрический ток вступает в контакт с раствором соленой воды, находящимся в волосяном фолликуле, происходит химическая реакция, вызывающая образование гидроксида натрия или щелочи, газообразного водорода и газообразного хлора. Со временем щелок, который является очень агрессивным веществом, растворяет основу волосяного фолликула, называемую дермальным сосочком.

Гальванический электролиз часто применяется в области бровей.

Ток, разрушающий волосы, доставляется игольчатым зондом, непосредственно подключенным к аппарату для электролиза, где технический специалист может контролировать количество тока, проходящего в фолликул. Перед началом сеанса лечения следует принять меры безопасности, такие как дезинфекция оборудования и кожи. После того, как будут соблюдены все меры безопасности, техник осторожно вставит игольчатый зонд в волосяной фолликул.Обычно устройство удерживают на месте около двух минут.

Чтобы добиться стойкого выпадения волос, необходимо проводить несколько сеансов лечения от нескольких месяцев до нескольких лет. На такие области, как подбородок и брови, может потребоваться до 10 часов за один сеанс, а на линию бикини — до 16 часов.Конкретный период времени, необходимый для достижения стойкого выпадения волос с помощью гальванического электролиза, в конечном итоге будет зависеть от области лечения, чувствительности кожи и гормонального баланса.

Несмотря на то, что гальванический электролиз на сегодняшний день является одним из самых эффективных методов стойкого удаления волос, он по-прежнему остается одним из самых медленных и болезненных методов.Обычные почасовые ставки за электролиз могут варьироваться от 45 до 125 долларов США (USD) в зависимости от специалиста и проблемной области. При использовании метода электролиза пациенты должны иметь возможность затратить много денег, усилий и времени.

Еще один недостаток, связанный с гальваническим электролизом, — это возможность повреждения кожи.Когда электролиз не выполняется правильно, у пациента могут остаться язвы и рубцы на коже. У пациентов с более темным оттенком кожи также могут наблюдаться изменения цвета кожи, такие как гиперпигментация или гипопигментация. Другими побочными эффектами гальванического метода являются струпья, небольшая припухлость и инфекция.

.

Что это такое и что измеряет?

Кожа — удивительный и универсальный орган. Он не только гладкий и часто приятный на вид, но также помогает регулировать многие функции организма. Он действует как барьер против угроз окружающей среды, содержит нервные клетки, которые обнаруживают такие изменения, как температура и давление, могут исцелять себя и (в идеале) поддерживают температуру тела в 98,6 градуса.

Еще одна замечательная особенность кожи, которая нас особенно интересует, заключается в том, что кожа реагирует на изменения или раздражители таким образом, который можно точно измерить с помощью гальванической реакции кожи.Этот термин может показаться немного странным, но мы считаем его довольно захватывающим, особенно если учесть невероятный объем информации, которую он может раскрыть о человеке.

Твоя кожа электрическая

Ваша кожа, да и большая часть остального тела, если на то пошло, проводят электричество. Если бы он не проводил электричество, прикосновение к высоковольтному забору или воткание ножа в электрическую розетку не повлияло бы на вас. Мы не были бы живы без электричества, потому что функции тела управляются электрическими сигналами.

В частности, кожа является хорошим проводником электричества, поэтому можно измерить даже слабый электрический сигнал, подаваемый на кожу. Подавая на кожу постоянный, невидимый уровень напряжения, мы можем получить базовое значение проводимости кожи. Кожная проводимость (SC) — это термин, который часто используется как синоним электродермальной активности (EDA) или кожно-гальванической реакции (GSR).

Измеримая реакция

Базовое значение проводимости кожи называется тонической проводимостью.Этот уровень проводимости у всех разный, но обычно он составляет от 10 до 50 очень маленьких единиц проводимости, называемых микросименсом. Уровни тонической проводимости кожи также различаются в зависимости от психологического состояния человека и вегетативной регуляции во время измерения.

В то время как тоническая проводимость кожи является базовым показателем, изменения фазовой проводимости являются результатом реакции организма на внешние раздражители. Это увеличение проводимости по сравнению с базовой линией можно наблюдать вскоре после появления слабого стимула, такого как запах, звук, изображение или вопрос.

Фазовые изменения могут наблюдаться, когда потовые протоки кожи заполняются в ответ на раздражитель. После того, как пот откладывается или впитывается кожей, проводимость возвращается к тоническому уровню. Согласно широко распространенной модели потоотделения Эдельберга, степень этого увеличения может быть измерена количеством пота и числом активированных потовых желез. ¹

Честно говоря

Наряду с измерением частоты сердечных сокращений, частоты дыхания и артериального давления полиграф или детектор лжи измеряет гальваническую реакцию кожи при задании вопросов.Полиграф обучен и квалифицирован, чтобы интерпретировать ответы на вопросы, но для получения точных результатов необходимо соблюдать стандартные процедуры опроса.

Сначала полиграф задает вопросы, которые явно верны или ложны, например: «У вас светлые волосы?» для установления базового значения. Затем задаются вопросы, ответы на которые неизвестны полиграфу, и показания сравниваются с базовыми показателями, чтобы определить, говорит ли испытуемый правду.

Что еще может сказать нам кожно-гальваническая реакция?

Полиграф — самый известный аппарат, использующий GSR, но есть и другие применения этой технологии, которые еще более важны. За последние сто лет эта технология также доказала свою эффективность в ряде других областей, в том числе:

• Психологические исследования
• Психотерапия
• Медиа и тестирование рекламы
• Юзабилити-тестирование
• Потребительская неврология
• Здравоохранение

Принимайте лучшие решения о здоровье с GSR

Подобно обнаружению правды и лжи при подключении к полиграфу, наша технология биосвязи может определять, находится ли реакция организма на цифровую подпись фактического стимула в диапазоне или вне диапазона (и на сколько) по сравнению с исходным показателем. .Цифровые сигнатуры определенных пищевых продуктов, например, задаются телу как вопросы, и организм напрямую отвечает через гальваническую реакцию кожи. Поскольку компьютер напрямую взаимодействует с телом, субъективность, которая возникает, когда вопросы задаются, воспринимаются и на которые отвечают (как при проверке на полиграфе), устраняется.

Благодаря GSR и тому, как мы интегрировали его в нашу систему биокоммуникаций, мы больше не ограничены субъективной интерпретацией при принятии решений, которые влияют на личное благополучие, и мы думаем, что это то, что вызывает воодушевление.

Источники:

1. «Эксперимент 33: Кожно-гальваническая реакция (GSR) и эмоции». В психофизиологии человека. Antipolygraph.org.

.

Гальванические элементы — Практический отчет — 065111 Химия 1

Гальванические элементы

Введение

Электрохимия — это исследование химических реакций, в которых происходит перенос электронов. Это
также включает изучение взаимосвязи между химическими реакциями и электричеством. В состоянии
для выполнения полезной электрической работы гальванические элементы связывают доступную электрическую энергию
от переноса электрона в окислительно-восстановительной реакции (SparkNotes Editors, n.d.). Это путем разделения
реакции окисления и восстановления, перенос электронов происходит через
внешний маршрут вместо прямого между реагентами.Две половинки ячейки связаны проволокой, поэтому
что электроны могут проходить через этот провод. Для того, чтобы схема была
достроен, нужен соляной мостик. Гальванические элементы также могут называться гальваническими элементами.
который обычно использует спонтанные окислительно-восстановительные реакции для выработки электричества.

Солевые мостики замыкают цепь и обычно состоят из солевых растворов, таких как NaNO 3 или KNO 3.
Они не мешают окислительно-восстановительным реакциям, и это позволяет потоку электронов
сохранение нейтральности полуэлементов, что позволяет избежать накопления заряда.Анионы текут к аноду
где отрицательные ионы направляются к отрицательному выводу, чтобы противодействовать потерянным электронам
в окислении. Катод — это место, где текут катионы, а положительные ионы направляются к
положительный вывод для нейтрализации электронов, получаемых при восстановлении.

Любой гальванический элемент, измеряющий потенциал элемента Ecell в вольтах с помощью вольтметра. Это
Невозможно напрямую измерить потенциал каждой отдельной половины клетки, однако химики
разработали метод измерения способности одного химического вещества восстанавливать другие
путем накопления таблиц стандартных потенциалов восстановления (SparkNotes Editors, n.г.). О в
Eo, показывает, что реакция находится в стандартном состоянии, субъективно выделяя заряд ровно
от нуля до потенциала стандартного электрода для измерения Eo любой полуреакции. В
несходство между
потенциалы двух данных
электроды, погруженные в
эквивалент или отличительный
решение могло бы быть
измерено (нижний период 2014 г.). An
окислительно-восстановительная полуячейка
сделано каждым электродом-
пара решений и сумма
два потенциала полуячейки тогда
измерено (нижний период 2014 г.).Это
называется гальваническим элементом. An
пример показан справа от
обычная установка гальванической
ячейка.

Материалы и методы

o 100 мл каждого металлического раствора (0,1 М ZnSO 4, 0,1 М CuSO 4 и 0,1 М Pb (NO 3) 2)
o Металлические электроды (Zn, Cu и Pb)
o Вольтметр с зажимами типа «крокодил»
o Три мензурки по 150 мл
o Фильтровальная бумага и 1.0M KNO 3 для солевого мостика

Использовали каждый стакан емкостью 150 мл, который заполняли по 100 мл каждого металлического раствора (0,1 М цинк
Сульфат, 0,1 М сульфата меди (II) и 0.1M нитрат свинца). Каждый из металлических электродов был
протереть наждачной бумагой, удалив любые остатки или загрязнения, которые они могли иметь. В
мензурки были помещены рядом с любой из комбинаций ниже.

Комбинация 1: Zn2 + / Zn (s) и Cu2 + / Cu (s)
Комбинация 2: Zn2 + / Zn (s) и Pb2 + / Pb (s)
Комбинация 3: Cu2 + / Cu (s) и Pb2 + / Pb (s)

Солевой мостик был приготовлен путем помещения полоски фильтровальной бумаги в 1,0 М раствор KNO 3.
быть впитанным. Подготовленный солевой мостик извлекали из раствора, в котором он пропитался.
и задрапированы, соединяя мензурки без их физического соприкосновения.Оба конца
Затем полоски погружали в стакан, наполненный выбранным раствором, создавая солевой мостик.
Каждый соответствующий металлический электрод был подключен к вольтметру через зажимы типа «крокодил».
подключите черный провод (-) к аноду, а красный провод (+) к катоду. Каждый
электрод был помещен в соответствующий стакан, не касаясь солевого мостика, избегая
короткое замыкание ячейки, если они соприкоснутся. Затем включили вольтметр, поставив его
на 20 вольт. Разность потенциалов ячейки была показана и записана после стабильного
показания на вольтметре.Камеру оставили отстояться примерно на пять минут, чтобы посмотреть, есть ли там
Были зафиксированы качественные наблюдения и любые визуальные изменения.

Процедура была повторена для остальных комбинаций путем соединения новых пар
электроды вместе. Были построены диаграммы, показывающие гальваническую ячейку
комбинации сделаны. Ниже приведен пример гальванического элемента, который обычно включает:

 Полуэлемент, который был катодом, и полуэлемент, который был анодом
 Металл, который был анодом, и металл, который был катодом
 Растворы в каждом стакане
 Направление, в котором электроны проходят через провод
 Направления миграции ионов в солевом мостике, когда ячейка работает
 Соответствующие сбалансированные полууравнения под каждой ячейкой.

Различные комбинации гальванических элементов показаны на рисунках 1-3. Таблица 1 показывает
теоретический потенциал (В) и измеренный потенциал (В). Клетки спонтанные, как
глядя на результаты расчетного напряжения, потенциал гальванической ячейки все больше
чем ноль. Это означает, что эти клетки могут быть проводниками электричества.

Ниже представлены различные комбинации, использованные в эксперименте —

Комбинация 1: Zn2 + / Zn (s) и Cu2 + / Cu (s)
Комбинация 2: Zn2 + / Zn (s) и Pb2 + / Pb (s)
Комбинация 3: Cu2 + / Cu (s) и Pb2 + / Pb (s)

Гальванический элемент
комбинация

Анодная половина
реакция (V)
(± 0.005)

Катодная половина
реакция (V)
(± 0,005)

Теоретическая
потенциал (В)
(± 0,005)

Измерено
потенциал (В)
(± 0,005)

Визуальный
изменение

Цинк и медь -0,763 0,337 1,1 1,06 Без изменений
Цинк и свинец -0,763 -0,126 0,637 0,60 Без изменений
Медь и свинец -0,13 0,34 0,47 0,47 Без изменений
Таблица 1 Теоретические и расчетные напряжения

Что касается таблицы 1, то разница между теоретическим потенциалом
измеренный потенциал.Однако для достижения наилучших результатов тщательная очистка
перед использованием необходимо убедиться, что на нем не осталось нежелательных остатков
оборудование. Если клетки оставались сидеть дольше, то, возможно, была вероятность
визуальное изменение, но не было никаких признаков изменений за то время, когда оно осталось.

Окислительно-восстановительная реакция является спонтанной, если стандартный электродный потенциал для окислительно-восстановительной
реакция Eo (окислительно-восстановительная реакция) положительна (AUS-e-TUTE).

Eo (окислительно-восстановительная реакция) = Eo (реакция восстановления) + Eo (реакция окисления)
Eo (окислительно-восстановительная реакция)> 0
то есть Eo (окислительно-восстановительная реакция) положительна

Различные комбинации элементов

Рисунок 1 Гальванический элемент из цинка и меди

Общая окислительно-восстановительная реакция в гальваническом элементе
Cu2 + + Zn (тв)  Zn2 + + Cu (тв)

На Рисунке 1 показана реакция между цинком и медью в гальваническом элементе.Анод в
в этом случае был цинк, и он окислялся. Это означает, что ионы цинка производились
из-за потери электронов. Катодом была медь, и она восстанавливалась, что означает
происходило получение электронов для образования атомов меди.

Рисунок 3 Гальванический элемент из меди и свинца

Общая окислительно-восстановительная реакция в гальваническом элементе
Pb2 + (водн.) + Cu  Cu2 + + Pb (тв.)

На рисунке 2 показана реакция между свинцом и медью. Анод в этом случае был свинцовым.
и он окислялся.ионы свинца образовывались из-за потери электронов. В
катодом была медь, и он был восстановлен, что означало, что электроны могли набирать
произвести атомы меди.

Реакции смещения включают перенос электронов, гальванические элементы используют обозначения ячеек и
использование таблиц стандартных восстановительных потенциалов. Позже были сделаны прогнозы, если
спонтанные реакции будут происходить с данным видом, и в этом случае все пары половин
клетки одновременно отреагировали. Потенциальная разница была заметна, но не было
значительный ток, который может протекать, а также отсутствие значительных химических изменений.Поток
электроны создают электрический ток.

Обычно электрохимическая ячейка представляет собой полуреакцию окисления, записанную на
слева и сокращение справа (нижняя часть 2014 г.).
Например:

Zn (тв) + Cu2 + → Zn2 + + Cu (тв)

пишем

Zn (ов) | Zn2 + (водн.) || Cu2 + (водн.) | Cu (т)

Заключение

Реакции гальванических элементов были спонтанными и способны проводить электричество.
Две полуячейки помещали в разные стаканы, соединенные солевым мостиком.В
анод был отрицательным, а катод — более положительным электродом. Реакция, которая
на аноде происходит окисление, а на катоде — восстановление. Электроны
доставляется окисляющимися веществами, когда они перемещаются от анода к
катод в цепи. Полураакции окисления и восстановления соединены проволокой, поэтому
что электроны текут через этот провод. Через цепь проходит ток,
объясняет, почему их можно использовать для ряда электрических целей.Когда две полуячейки
объединены солевым мостиком, который позволяет ионам проходить между двумя сторонами, сохраняя
электронейтральность (нижний уровень 2014 г.). Эти клетки необходимы, потому что они являются основой для
батареи, питающие современное общество. Две или более ячейки, соединенные вместе,
что образует батарею. Это принципы ячеек для производства электрических батарей.

.

Что такое гальванический элемент? (с изображением)

Гальванический элемент, также известный как гальванический элемент, является частью батареи, состоящей из двух металлов, соединенных соляным мостиком или пористым диском. Это специальный тип электрохимической ячейки, в которой используются химические реакции для генерации электродвижущей силы и электрического тока. Большинство батарей включает в себя несколько таких ячеек.

Батарея содержит несколько гальванических элементов.

В конце 18 века итальянский ученый Луиджи Гальвани обнаружил, что он может заставить мышцы ног мертвой лягушки сокращаться, соединяя два разных металла друг с другом и одновременно касаясь ими ноги. Гальвани назвал свое открытие «животным электричеством», а современники назвали его гальванизмом. Сегодня область науки, возникшая в результате исследований Гальвани, известна как биоэлектромагнетизм.

Гальванический элемент состоит из двух полуэлементов, каждый с металлическим электродом и раствором соли того же металла.Цинк и медь обычно используются в качестве двух металлов. Раствор содержит катион или положительно заряженный ион металла и анион, отрицательно заряженный ион, чтобы уравновесить заряд катиона. В каждой полуячейке происходит окислительно-восстановительная реакция, или окислительно-восстановительная, с производством электроэнергии.

В одной полуячейке металл окисляется, образуя в результате катионы; в другой ячейке катионы в растворе приобретают электроны, теряют свой отрицательный заряд и становятся стабильными молекулами металла, которые собираются на электроде.Если цепь подключена, с проводами, идущими от каждого электрода и контактирующими друг с другом напрямую или через какой-либо проводящий материал, происходит поток электронов из окислительной полуячейки в восстанавливающую полуячейку. Полуэлемент, который выделяет катионы, известен как анод, а тот, который притягивает катионы, называется катодом.

Две полуэлементы в гальваническом элементе должны быть разделены, чтобы сохранить состав солевых растворов, поэтому они соединены соляным мостиком или пористой пластиной.Солевой мостик служит не только для разделения растворов, но также для обеспечения потока анионов из восстановительной ячейки в окислительную ячейку для уравновешивания потока электронов. Напряжение ячейки — это сумма напряжений каждой полуячейки. Чтобы ячейка функционировала, должен происходить равный перенос электронов от одной полуячейки к другой. Он производит постоянный ток (DC) или поток электричества только в одном направлении, в отличие от переменного тока (AC), при котором поток движется в обоих направлениях.

.