31. Гальванопластика. Назначение, виды форм. Нанесение электропроводных и разделительных слоев. Затяжка и электроосаждение толстых слоев. Электролиты и режимы электролиза.

Гальванопластика, как раздел гальваностегии, известна более 150 лет. В прошлом веке гальванопластика, применялась в электротехнике, очень широко применялась для изготовления копий художественных произведений: скульптур, барельефов, медалей. Методом гальванопластики можно с большой точностью, чем любым другим способом, воспроизвести предметы до мельчайших подробностей (яркий пример - матрицы граммофонных пластинок).

Особое место занимает использование гальванопластики при изготовлении технологической оснастки (лит-форм и пресс-форм) для изготовления изделий из пластических материалов.

Модели, используемые в гальванопластике, бывают постоянные и одноразовые. После осаждения металла гальваническим способом на поверхность выплавляемой модели легкоплавкие модели выплавляются из гальвано копий. Растворяемые модели изготавливаются из металлов, хорошо растворяющихся в кислотах или щелочах - сплавов алюминия, магния, цинка. В отличие от выплавляемых моделей, эти модели после получения гальвано копий растворяются в растворах кислоты или щелочи.

Затяжка - нанесение первичного слоя металла перед наращиванием основного его слоя. От качества затяжки в большой степени зависит качество всей копии. Разделительный слой - слой на поверхности формы, препятствующий «срастанию» ее с копией. Электропроводящий слой - слой металла или графита, обеспечивающий электропроводность поверхности неметаллических форм.

СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ СЛОЕВ НА МОДЕЛЯХ

В тех случаях, когда в качестве материала модели используются неметаллические материалы (кроме случая использования электропроводящих пластмасс), для обеспечения возможности электролитического осаждения металла необходимо создание на поверхности моделей специальных электропроводящих слоев.

Традиционно самым распространенным способом создания электропроводных слоев является графитирование поверхности модели. Графитирование осуществляется широкой мягкой беличьей кистью. Для графитирования используется чешуйчатый графит, называемый иногда «карандашным». Для нанесения электропроводящего слоя перспективно использование смеси графита и цинкового порошка. В сернокислом электролите меднения, цинк покрывается слоем контактно осажденной меди, что существенно увеличивает электропроводность слоя и уменьшает время затяжки.

Наилучшим электропроводящим слоем для моделей из диэлектриков является химически осажденное серебро. Для этих целей применяют известную реакцию серебряного зеркала, сущность которой заключается в том, что аммиачный раствор оксида серебра [Ag(NH3)2]OH при лёгком нагревании с альдегидами окисляет альдегид в кислоту с образованием аммониевой соли этой кислоты и свободного металлического серебра.

CH3 - CHO + 2[Ag(NH3)2]OH = CH3 - CO2NH4 + 3NH3 + H2O + 2Ag

Иногда серебро восстанавливают из раствора его азотнокислой соли под действием ультрафиолетового излучения. В промышленности при необходимости массового производства гальвано-копий по пластмассовым моделям или при металлизации пластмасс в качестве электропроводящего слоя используют химически осажденные сульфиды свинца и других тяжелых металлов.

В тех случаях, когда к точности воспроизведения копии предъявляются очень высокие требования, электропроводный слой наносится химическим методом. Первоначально на поверхность формы химическим методом наносят тончайший слой металла – катализатора, а затем проводят каталитическое восстановление никеля или меди из растворов солей этих металлов и подходящего восстановителя, например, гипофосфита натрия.

4. ЭЛЕКТРОЛИТЫ В ГАЛЬВАНОПЛАСТИКЕ

В практике гальванопластики наибольшее применение получили электро-литы меднения, в частности простой сернокислый электролит примерного состава:

Сульфат меди……………. 200-250 г/л

Серная кислота…………... 70-100 г/л

Этиловый спирт…………. 10-50 г/л

Плотность тока ………….. до 2,5 А/дм2

Температура……………… 20-25 ºС

Преимущества этого электролита в том, что катодный и анодный выходы

по току равны 100%, что способствует длительной стабильной работе электро-лита. Кроме того, электролит малочувствителен к примесям тяжелых металлов, ионы которых могут попадать в раствор в технологическом цикле получения гальвано копией. Электролит нетоксичен, не имеет летучих компонентов, вредных для здоровья людей.

К недостаткам электролита следует отнести склонность его к дендрит образованию, особенно при температурах ниже 15ºС, низкую рассеивающую

способность и невысокие предельно допустимые значения катодной плотности тока.

Два последних недостатка в большой степени компенсируются возможностью применения при осаждении меди различных приспособлений, улучшающих распределение тока первого рода: диэлектрических экранов, дополнительных катодов и анодов.

Из других металлов в гальванопластике достаточно широко используются никель, кобальт, железо, золото, серебро. Последние два металла обычно применяют при изготовлении многослойных металлических волноводов.

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ГАЛЬВАНОПЛАСТИЧЕСКИХ КОПИЙ

В качестве примера использования разрушаемых форм коротко рассмотрим технологию с применением гипсовых форм, которая применялась для изготовления скульптур для Исаакиевского собора.

Первоначально изготавливают скульптуры из какого-либо материала

(предпочитают глину). Затем на скульптуре намечают отдельные элементы таким образом, чтобы на отдельных элементах не было замков.

Далее, с отдельных элементов снимают гипсовые копии, причём, после

нанесения гипса (строго на отдельный элемент) гипс не снимают, а после затвердевания на его поверхность наносят слой, препятствующий слипанию с гипсовой копией следующего элемента. Это делается для того, чтобы в последующем можно было снять по отдельности гипсовые копии каждого элемента с глиняной скульптуры, а потом вновь сложить, и получить полую гипсовую копию. Для того, чтобы иметь доступ к внутренней рабочей поверхности гипсовой копии, гипсовые элементы складывают не полностью, а отдельными фрагментами, например, голова, торс и конечности. Сложенные гипсовые фрагменты скрепляют между собой, тщательно сушат и пропитывают восковой композицией.

После пропитки внутреннюю поверхность фрагмента гипсовой копии тщательно графитизируют, погружают в гальваническую ванну, внутрь вводят анод и на внутреннюю поверхность электролизом наносят слой меди толщиной 3 - 4 мм. По окончании электролиза гипсовую форму либо механически разрушают, либо отделяют от металла отдельными элементами (если это возможно). Далее, полученные металлические фрагменты монтируют, соединяя их друг с другом, завершая создание гальванопластической скульптуры. Для соединения отдельных фрагментов можно использовать серебряные, медные, латунные и оловянные припои, а также точечную и сплошную сварку.

По окончании монтажа проводится ручная доводка и декоративная заделка сварных или паяных швов соответствующими припоями по линии шеи и примыкания конечностей к туловищу. И, в заключение, поверхность металлической скульптуры пассивируют для придания более высоких антикоррозионных свойств и желаемого оттенка.

32.Электрохимическая размерная обработка. Назначение технологии. Сущность способа, составы растворов и режимы процесса. Циклограмма движения электрода-инструмента и импульсов тока при работе с использованием постоянного и переменного тока.

Электролит