1.1 Гальваническое производство

Защиту металлических изделий от коррозии, а также придание им требуемого декоративного вида или необходимых свойств поверхностному слою деталей (твердости, износостойкости, электропроводности, теплостойкости и т.д.) можно обеспечить с помощью гальванических покрытий. Гальваническое покрытие основывается на выделении металлов из водных растворов их солей под действием электрического тока, с последующим осаждением металла на детали, подключенной к отрицательному полюсу. С помощью гальванического способа достигается покрытие деталей чистыми металлами или сплавами при минимальных их потерях. Технологическая схема гальванического производства показана на рисунке 3.

Рисунок 3 – Технологическая схема гальванического производства

Нанесение гальванических покрытий обычно производится в специальных ваннах. Перед нанесением покрытий поверхность деталей подвергается предварительной механической обработке, обезжириванию, травлению и декапированию. Все стадии, которые включают как подготовительные операции, так и процессы нанесения покрытии, связаны с промывкой изделий в воде и образованием значительного количества стоков.

Обезжиривание – процесс удаления смазочных масел или консервирующей смазки с поверхности изделий [1]. Данная операция производится растворителями, а также химическим или электрохимическим путем. Чаще всего применяется химическое обезжиривание в горячих щелочных растворах. Мелкие детали обычно загружают в сетчатые корзины и погружают в ванны с раствором. Также состав раствора и режим обезжиривания зависят от материала и формы обрабатываемых изделий. Обычно в состав раствора входят каустическая или кальцинированная сода, тринатрийфосфат, жидкое стекло [3]. Обезжиренные изделия промывают в ваннах с горячей водой.

Для удаления с поверхности металла окислов (окалины, ржавчины, пленки) производят травление изделий в ваннах с раствором серной кислоты. Декапирование – процесс снятия налетов окислов перед покрытием, производят в растворах серной и соляной кислот. При травлении цветных металлов и сплавов применяют различные растворы, которые содержат смеси кислот (серной, соляной, азотной, фосфорной), хромового ангидрида и различных присадок. После травления и декапирования обрабатываемые детали тщательно промывают холодной водой.

Также для ускорения процесса травления и для повышения прочности сцепления основного металла с гальваническим покрытием применяют специальные виды обработки изделий: электрохимическое травление и декапирование, электролитическое полирование металлов.

В зависимости от металла, который наносится на поверхность изделия, выделяют несколько видов гальванических покрытий.

Хромирование – электролитическое нанесение хромового покрытия на поверхность изделий. Хромовое покрытие обладает следующими ценными физико-химическими свойствами:

– высокой твердостью (значительно превышает твердость стали);

– низким коэффициентом трения;

– высокой коррозионной стойкостью;

– отличными декоративными качествами.

Благодаря выше перечисленным преимуществам хромирование изделий широко применяется в промышленности. Хромирование обычно осуществляется в ваннах, изготовленных из пластмасс (поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена) или облицованных ими. Основным рабочим раствором является хромовая кислота, при снижении концентрации в ходе процесса раствор необходимо систематически корректировать.

Цинкование является довольно распространенным защитным покрытием стальных деталей приборов, машин, конструкций. Также оно служит подосновой для других покрытий (хрома, никеля и др.). Цинк, обладая более высоким отрицательным зарядом, чем железо в образующейся гальванической паре цинк-железо, подвергается разрушению, а основной металл сохраняется. Гальваническое цинкование осуществляется с помощью кислых, цианистых, цинкатных и аммикатных электролитов [3].

Кадмиевое покрытие по своим свойствам близко к цинковому, однако коррозионная стойкость кадмия выше. Кадмирование деталей осуществляется в кислых, цианистых и аммикатных электролитах. Обычно цинкование и кадмирование осуществляются в пластмассовых или облицованных пластмассами ваннах. Иногда для создания защитной пленки оцинкованные и кадмированные изделия хромируют.

В некоторых случаях применяются покрытия никелем, медью, оловом, свинцом, драгоценными металлами. Покрытие никелем и драгоценными металлами (серебром, золотом, платиной) обычно имеет защитно-декоративное назначение, меднение используют в качестве подосновы, лужение и свинцевание распространено в электротехнической и приборостроительной промышленности.

Таким образом, мы видим, что гальваническое производство использует большое количество воды. Это происходит потому, что в процессе электролитической обработки изделия многократно промываются водой после каждой стадии обработки для того, чтобы отмыть их поверхность от растворов реагентов и предотвратить занесение нежелательных веществ в последующие растворы. В связи с этим образуется достаточно большое количество сточных вод, требующих эффективной очистки и по возможности извлечение из них ценных компонентов.