Гальванотехника

ГАЛЬВАНОТЕХНИКА (от гальвано... и техника), область прикладной электрохимии, охватывающая процессы электролитического и химического (автокаталитического) осаждения металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий. Процессы гальванотехники изобрёл Б. С. Якоби (1838). Гальванотехника  включает гальваностегию - получение на поверхности изделий прочно сцепленных с ней тонких (до 100 мкм) металлических покрытий (плёнок) и гальванопластику - получение относительно толстых (до нескольких миллиметров) покрытий, легко отделяющихся от катодной основы (покрываемое изделие) и являющихся точными копиями изделий.

Гальванотехника  основана на электролизе водных растворов или расплавов электролитов. Электролиз проводят в гальванической ванне с погружёнными в электролит электродами. При пропускании постоянного электрического тока через электролит на катоде происходит восстановление металлсодержащих ионов до металла, т. е. электроосаждение металла. В гальванотехнике применяют: аноды двух типов - нерастворимые (из графита, свинца, платины, платинированного титана, коррозионностойкой стали и др.) и растворимые (из металлов, осаждаемых в качестве покрытия, например цинка, никеля, олова, меди, кадмия); катоды - из материала изделия (неметаллические или металлические, преимущественно из стали). Структура и свойства покрытий зависят от условий электроосаждения - состава электролита и режима электролиза (плотности тока, температуры электролита и др.). Убыль ионов металлов в электролите компенсируется в результате растворения анодов или периодическим введением в электролит солей осаждающихся металлов (в случае применения нерастворимых анодов). Для повышения электропроводности, регулирования концентрации ионов водорода в электролиты вводят также соединения, существенно влияющие на структуру электроосаждённых металлов (кислоты, щёлочи, комплексообразующие агенты, буферные добавки, ПАВ и др.). При осаждении из электролитов, содержащих простые соли (например, сульфаты, хлориды), металлы группы Fe образуют покрытия с достаточно тонкой мелкокристаллической структурой; Cu, Zn, Cd, Sn - с более грубой структурой; Pb, Ag, Au и др. образуют структуру, непригодную для гальванотехнического покрытия. В гальванотехнике (особенно в гальваностегии) применяют преимущественно растворы комплексных солей, которые дают осадки с тонкой структурой. Методом электроосаждения наносят покрытия металлами [например, Zn, Ni, Cr, Sn, Cu, Au, Ag; соответственно процессы называются: цинкование, никелирование, хромирование, оловянирование (лужение), меднение, золочение, серебрение], сплавами металлов (латунь, бронза, сплавы цинка и др.; электролиты должны содержать соединения двух или большего числа металлов, входящих в состав сплава), композиционными материалами (помимо основного металла электролиты содержат порошки оксидов, карбидов, боридов, сульфидов и др.).

Нанесению гальванического покрытия предшествует подготовка изделия (обезжиривание, травление, полирование и др.). Между операциями покрываемые детали промывают в ваннах с непроточной и проточной водой; после заключительной промывки детали высушивают в сушильных камерах, центрифугах, печах или под струёй тёплого воздуха.

При гальванопластике (в отличие от гальваностегии) дополнительно проводится обработка поверхности, заключающаяся в нанесении на неметаллические изделия электропроводящих слоёв, а на металлические - антиадгезионного разделительного слоя (например, из оксидов), препятствующего прочному сцеплению между основой и электролитическим осадком.

Электролиты в гальванических процессах используются длительное время; их фильтруют, очищают адсорбционными или химическими методами, корректируют состав по результатам химического анализа. Промывные растворы, в которые попадают электролиты, также подлежат обязательной очистке. Токсичные соединения переводят на установках по очистке сточных вод в утилизируемые сухие шламы, а часть воды возвращают в производственный цикл. Для повышения экологической безопасности предусматривается снижение концентрации тяжёлых металлов в электролитах, использование малотоксичных компонентов взамен токсичных – хромa (VI), цианидов и др.; всё большее применение получают гальванические покрытия на основе сплавов Zn - Ni, Zn - Со, Zn - Sn и др. (вместо токсичных кадмиевых покрытий).

Гальванические покрытия повышают коррозионную стойкость изделий, улучшают их декоративный вид, а также изменяют физические и механические свойства (электропроводность, магнитные и оптические свойства, твёрдость, пластичность, жаропрочность и жаростойкость, износоустойчивость, паяемость и др.). Гальванотехнический процесс, направленный на получение покрытий с необходимыми свойствами, называется функциональной гальванотехникой. Благодаря высокой экономической эффективности и технологичности процесса гальванотехника широко применяется в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении, электронике и др.

Лит.: Кудрявцев Н. Т. Электролитические покрытия металлами. М., 1979; Гальванотехника. М., 1987; Виноградов С. С. Организация гальванического производства: Оборудование, расчет производства, нормирование. М., 2002.