§ 46. Гальванические покрытия

Гальваностегия - процесс покрытия поверхности одного металла другим при помощи осаждения его из водных растворов солей под действием электрического тока (или без него). Впервые электрохимический способ был изобретен русским ученым Б. С. Якоби - основателем гальванопластики - в 1836 г.

В 1837 г. в Петербурге в Академии наук демонстрировались первые его опыты, за которые он получил Демидовскую премию Петербургской Академии наук и большую золотую медаль Французской Академии наук.

Это было первое применение электричества в промышленности, первое электрохимическое производство. С тех пор гальваностегия широко применяется во многих областях самых различных производств и особенно в художественной промышленности.

В настоящее время гальваническим способом можно осаждать любые металлы и сплавы. Особенно часто в области художественной промышленности применяются следующие покрытия: медные, латунные, никелевые, хромовые, серебряные и золотые.

Покрытия, полученные гальваническим способом, отличаются высокой декоративностью, прочностью и экономичностью, так как толщина покрытия обычно не превышает нескольких микрон.

Сущность электрохимического осаждения металлов из водных растворов солей заключается в следующем. При растворении солей в воде они распадаются на положительные и отрицательные частицы, которые называются ионами. Если через такой раствор пропустить электроток (одного направления - постоянный), то положительно заряженные ионы будут стремиться к отрицательному полюсу, а отрицательные - к положительному полюсу. Электрод, соединенный с положительным полюсом, называется анодом, а с отрицательным - катодом. Так как ионы металлов заряжаются положительно, то они направляются к отрицательному полюсу и осаждаются на изделии, которое служит катодом (рис. 102).

Рис. 102. Схема гальванической установки: R - реостат; А - амперметр; V - вольтметр; + - анод; - - катод (изделие)

Практически в гальванической ванне в качестве анодов используются пластины из того металла, которым необходимо покрыть изделие, а в качестве катодов служат изделия, которые покрывают этим металлом.

Исключение составляют хромирование, где аноды употребляют свинцовые, а иногда и золочение, когда из экономических соображений пользуются нерастворимыми (угольными, платиновыми или стальными) анодами. Аноды изготовляются из металлов высших марок, в которых количество посторонних примесей минимально.

Подготовка поверхности изделий под покрытия. Поверхность изделия перед покрытием должна быть совершенно чистой - это обеспечивает нормальное сцепление основного металла с осажденным, а также хорошее качество самого осаждаемого металла.

Для очищения поверхности применяют три вида обработки, которые дополняют друг друга: механическую, химическую и электрохимическую.

Механическая обработка. Эта обработка включает шлифование и полирование, если надо иметь гладкую поверхность; кроме того, применяют пескоструйную обработку и крацевание для более или менее матовой поверхности.

Однако после шлифования и полирования на изделии остаются жировые пленки и другие загрязнители, в том числе остатки стеариновых и олеиковых кислот и окиси хрома, которые наносятся на изделие в виде пасты во время полирования.

Химическая обработка. Цель этой обработки - удаление с поверхности изделия оксидных пленок путем травления, остатков флюса (буры) - путем отбеливания, жировых пленок и загрязнений - путем обезжиривания.

При травлении применяются сильные кислоты - серная, азотная, соляная или их смеси. Их составы бывают различны. Наиболее распространены для меди и медных сплавов "отравы" следующего состава: 5 л азотной, 1 л серной кислоты и 50 г поваренной соли; смесь азотной и серной кислот в равных количествах с добавкой 5-10% поваренной соли; иногда к ней добавляют еще сажу (она восстанавливает окислы азота).

Приготовление "отравы". В азотную кислоту добавляют небольшими порциями серную; этот раствор перемешивают и охлаждают, затем в совершенно остывший раствор вводят соль и сажу.

При отбеливании пользуются слабым раствором серной кислоты - холодным или горячим (для ускорения). При отбеливании удаляется главным образом бура, если она осталась после пайки, так как при травлении бура не удаляется.

Приготовление отбела. Серную кислоту добавляют в нужное количество воды, не следует воду лить в серную кислоту, так как в противном случае кислота разбрызгивается и может обжечь работающего.

На 100 г воды добавляют 5-15 г серной кислоты.

Обезжиривание. Этот процесс осуществляется последовательным применением следующих операций:

1. изделие промывают в бензине, ацетоне, дихлорэтане;
2. протирают при помощи щетки венской известью (тонко размолотый свежеобожженный известняк);
3. промывают в горячих (95-100°С) щелочах в течение 3-10 мин (после обезжиривания изделия тщательно промывают в горячей воде).

Раствор составляется так: 10-20 г едкого кали на литр горячей воды.

Электрохимическая обработка. Электрохимическая обработка дает наиболее тщательную очистку наиболее загрязненных изделий. Она применяется для обезжиривания поверхностей. Для этого изделия загружаются на катоде; анодом служит лист нержавеющей стали; анод не растворяется.

При прохождении тока в растворе возникают ионы водорода. Они движутся по направлению к катоду и механически сбивают частицы жира с изделия. При прохождении водорода раствор перемешивается и тем ускоряется обезжиривание. Кроме того, под действием водорода жир частично омыляется в эмульсию (эмульгирование жиров).

Недостатками этой обработки является то, что водород может поглощаться металлом и он приобретает хрупкость. Чтобы предупредить это явление, необходимо на несколько минут переключать катод на анод, при этом водород выходит из металла. Кроме того, электролит имеет малую рассеивающую способность, поэтому глубоко профилированные изделия и детали с отверстиями не могут быть обезжирены этим путем.

Состав раствора для обезжиривания (на один литр воды): едкий натр - 15-25 г, углекислый натрий - 15 г, тринатрийфосфат - 15 г, жидкое стекло - 3 г (напряжение тока 6-9 В, плотность тока 3-10 А/дм2). Процесс длится 3-5 мин (из них 2-4 мин на катоде и 0,5-1 мин на аноде). Поверхности анода и катода должны быть примерно равными по площади.

Для обезжиривания меди и ее сплавов применяется холодная ванна, а для стали - нагретая до 90-95°С.

Применяются также и приемы гальванического травления. Они разработаны главным образом для черных металлов. При этих процессах исключается "водородная хрупкость", которой трудно избежать при простом (химическом) травлении. В качестве электролита применяются растворы серной кислоты, для анодов - свинец.

Кроме того, для получения блестящих поверхностей применяется электрополирование. В настоящее время электрополирование находит широкое распространение и в некоторых областях оно вытесняет механическое полирование благодаря своей экономичности и простоте работы, например в области ювелирного, галантерейного и посудного производства. Электрополирование придает изделию не только декоративный внешний вид, но и способствует устойчивости против коррозии.

Сущность этого процесса заключается в следующем. Изделие помещают в электролит в качестве анода. Поверхностные выступающие участки изделия растворяются, и общая поверхность сглаживается и приобретает глянец, так как в электролите поверхность изделия покрывается вязкой пленкой, обладающей очень низкой электропроводностью. Эта пленка образуется из продуктов поверхностного растворения изделия и располагается по поверхности неравномерно - в углублениях она более толстая, а на выступах тоньше. Это вызывает концентрацию силовых линий на выступающих частях и их быстрое растворение.

В качестве электролитов применяют смеси серной и ортофосфорной кислот в различных отношениях и концентрациях с небольшими добавками - от 3 до 20% хромового ангидрида. Процесс протекает при повышенных температурах (до 70-90°С) для полирования стальных изделий и при обычной комнатной температуре (без подогрева) для изделий из меди и ее сплавов. Продолжительность процесса 2-15 мин.

Источники тока. Для гальваностегии пригоден только постоянный ток, т. е. ток, идущий в одном направлении. Источниками тока служат генераторы постоянного тока, выпрямители (селеновые или купроксные), аккумуляторы, а также элементы или батареи.

Гальванические ванны для электролита. Для гальванических ванн употребляются сосуды из различных материалов в зависимости от состава растворов, для которых они предназначаются.

Размеры ванн зависят от размера покрываемых изделий. При этом соблюдаются следующие условия:

1. расстояние между дном ванны и изделием не менее 5-10 см;
2. толщина слоя электролита над изделием не менее 5 см;
3. расстояние от зеркала электролита до края ванны не менее 10 см.

Материалы, рекомендуемые для футеровки ванны, приведены в табл. 41.

Таблица 41

Обогрев ванн. Многие процессы гальваностегии, например золочение, хромирование, требуют повышенной температуры. Существуют следующие способы подогрева электролита.

Электрические приборы с электроспиралями укрепляются на дно ванны или опускаются непосредственно в электролит. В этом случае спирали изолируются от электролита защитными кожухами. В зависимости от электролита кожухи изготовляются из стали для щелочных ванн или из фаянса и фарфора для кислых ванн.

Парообогрев осуществляется посредством трубопроводов и змеевиков, которые укладываются на дно ванны, и по ним пропускают горячий пар. Для щелочных ванн применяют стальные трубы, для кислых - свинцовые.

Обогрев горячей водой (ванны с водяной рубашкой). Для этого ванны делаются с двойными стенками и между ними циркулирует горячая вода. Этот способ очень удобен, не требует частой очистки, легко регулируется.. Недостатком этого способа является то, что он не позволяет поднять температуру в ванне выше 80°С.

Перемешивание электролита. Для нормальной работы ванны необходимо, чтобы концентрация электролита была везде одинаковой. Но так как в процессе осаждения металла электролит вокруг изделия приобретает меньшую концентрацию, его необходимо перемешивать. Существует несколько способов перемешивания электролита.

Работа с анодом в руке. Это простейший прием, пригодый для золочения и серебрения. Передвигая анод в электролите, последний перемешивают, и осаждение металла происходит из различных участков ванны.

Поступательно-возвратное движение катода. Изделия подвешиваются к штангам, которые соединены с эксцентриком, вращающимся от мотора. При этом изделие двигается вдоль ванны вперед и назад, перемешивая электролит.

Перемешивание механическими мешалками, приводимыми в движение от мотора.

Продувание воздухом. По дну ванны прокладываются трубы с отверстиями; в трубы подается под давлением воздух. Проходя через электролит, воздух перемешивает его.

Перемешивание полуавтоматами и автоматами - специальными приспособлениями, которые движут катод (изделие) вдоль ванны. Перемешивание происходит за счет трения катода (изделия) об электролит. При перемешивании изделие проходит мимо целого ряда анодов, повертываясь к ним различными сторонами. Этим достигается большая равномерность покрытия, чем в обычных ваннах. Приспособления представляют собой транспортер, который передвигает катоды вдоль длинной ванны или нескольких ванн из одной в другую. Специальный автоматический регулятор обеспечивает прерывистый ход транспортера при переходе из одной ванны в другую, его скорость - 0,2-2,5 м в минуту.

Электролитические покрытия

В зависимости от условий, в которых будет находиться изделие, подлежащее гальваническому покрытию, толщина наращенного слоя металла бывает различна.

Имеются три группы условий работы:

• жесткие - это наружная атмосфера, загрязненная промышленными газами, испарением морской воды или воздействием грязи, пыли;
• средние - закрытые помещения, но с повышенной влажностью, неотапливаемые помещения или атмосфера сельской местности, где отсутствуют вредные газы;
• легкие - в сухих отапливаемых помещениях.

Меднение. Медные покрытия для антикоррозионных и декоративных целей применяют редко, так как на воздухе медь легко окисляется и теряет цвет и блеск. При действии сернистых соединений медные покрытия быстро темнеют и чернеют; при действии углекислых и хлористых соединений они зеленеют.

Для защиты стали от коррозии в жестких условиях медь совершенно не годится, так как при повреждении медного слоя омедненное железо ржавеет быстрее, чем не омедненное.

Медные покрытия обычно применяют при многослойных покрытиях декоративного характера - никелирование, хромирование, серебрение, золочение - как подслой. Применение медного подслоя позволяет получать лучшее сцепление между покрытием и изделием.

Меднение производят в цианистых или кислых электролитах.

Меднение в цианистых электролитах имеет следующие преимущества:

1. медь осаждается непосредственно на сталь, а в кислых ваннах на изделие осаждается так называемая контактная медь, имеющая очень непрочное сцепление со сталью;
2. медно-цианистые ванны обладают хорошей рассеивающей способностью, а осадки из кислых ванн плохо покрывают углубления;
3. дают мелкий кристаллический плотный осадок меди.

Недостатки цианистых медных ванн:

1. электролиты сильно ядовиты;
2. малый выход металла по току;
3. не допускают использования высоких плотностей тока;
4. малоустойчивы в работе.

Состав ванны (на 1 л воды) и режим работы:

• цианистая медь - 106 г;
• цианистый калий - 90 г;
• углекислый натрий - 50-80 г.

Напряжение 3-6 В. Температура раствора 25-30°С. Плотность тока для меднения цинка 0,7-0,8 А/дм², меднения стали - 1 А/дм² до 1,5 А/дм².

Процесс меднения в цианистых ваннах протекает медленно, поэтому целесообразно в этих ваннах получать тонкие слои 5-10 мкм, а окончательное наращение производить в кислых ваннах.

Аноды применяют из чистой меди, так как присутствие посторонних металлов - цинка, свинца и др.- портит ванну.

Толщина анодов от 3 до 10 мм; перед употреблением их отжигают и травят в азотной кислоте. Аноды оставляют в ванне постоянно. Расстояние между анодом и катодом (изделием) не меньше 100 мм.

Процесс идет хорошо, если поверхность анодов больше поверхности катода или во всяком случае не меньше. Если ванна в порядке, то предмет начинает покрываться медью спустя 0,5-1 мин после погружения и через 15-30 мин процесс можно закончить.

Обычно через 10 мин предмет вынимают, крацуют и, промыв, затем вновь опускают в ванну. Перед опусканием в ванну первый раз предмет следует обезжиривать, хотя процесс идет и без обезжиривания, так как цианистый калий "съедает" жир, но ванна быстро портится от загрязнения. При нормальной работе получаются ровные, плотные розовые осадки меди, а на катоде происходит спокойное, еле заметное газовыделение.

Неполадки в работе медно-цианистых ванн и их устранение.

1. Осадки получаются пористые, при этом осаждение идет очень медленно. Это происходит, если плотность тока слишком высокая или содержание металла в ванне незначительно. Следует понизить плотность тока или добавить в ванну цианистую медь.
2. Темно-красные пятнистые осадки на изделии и серые и зеленоватые налеты на анодах указывают на недостаток цианистого калия или малую поверхность анодов; электролит около анодов при этом становится голубым. Следует добавить цианистый калий, а аноды протравить в пятипроцентном растворе азотной кислоты и увеличить их число.
3. На анодах появляется белый осадок - не хватает цианистого калия и истощился электролит возле анодов; требуется перемешать электролит и, если белый осадок не исчезнет, добавить цианистый калий.
4. Если осаждение идет очень медленно, а аноды все время сохраняют цвет чистой меди (все время травятся), то следует добавить цианистую медь (предварительно растворив ее в малом объеме электролита).
5. Осадок становится темным, зернистым или вовсе ничего не осаждается - ванна содержит слишком много цианистого калия; следует добавить цианистой меди небольшими порциями, предварительно растворив в небольшом объеме электролита (сухая несмоченная соль не растворяется в электролите).

По окончании меднения предмет очень тщательно промывают в воде, так как каждая капля электролита, оставшаяся в порах изделия, вызывает появление пятна, которое очень трудно удаляется.

Сернокислые электролиты имеют следующие преимущества:

1. не ядовиты;
2. очень просты по составу;
3. дают высокий выход по току;
4. устойчивы в работе;
5. позволяют работать на высоких плотностях тока.

Недостатки:

1. нельзя осаждать медь непосредственно на сталь, так как сталь травится в серной кислоте.

Состав сернокислого электролита (на 1 л воды) и режим работы:

• медный купорос - 200-250 г;
• серная кислота 50-70 г.

Температура раствора без перемешивания - комнатная, с перемешиванием 30-40°С. Плотность тока без перемешивания 1-2 А/дм². Плотность тока с перемешиванием 3-5 А/дм².

Неполадки и их устранение.

1. Осадки грубые, шероховатые, неравномерные - ванна загрязнена мелкими посторонними частицами (пылью). Необходимо электролит профильтровать.
2. Темные рыхлые осадки, особенно в углубленных местах,- недостаток серной кислоты. Следует добавить серной кислоты.
3. Бурное газовыделение, осадки рыхлые губчатые, пятнистые- недостаток медного купороса (или избыток кислоты). Необходимо добавить медного купороса, предварительно растворив его в небольшом объеме подогретого электролита.

Латунирование. Этот процесс применяется как подслой (вместо меди) и как самостоятельное покрытие.

Состав ванны (на 1 л воды) и режим работы:

• цианистая медь - 27 г;
• цианистый цинк - 9 г;
• цианистый натрий - 54 г.

Температура 20-40°С, плотность тока 0,1-0,3 А/дм, выход по току 60-80%. Аноды из латуни.

Неполадки и их устранение.

1. Бледные осадки - излишки цинка или велика плотность тока. Следует добавить цианистой меди или уменьшить силу тока.
2. Красные осадки - избыток меди. Необходимо добавить в ванну цианистого цинка.
3. Бледные осадки и бурное газовыделение - избыток циана. Следует небольшими порциями добавлять в ванну обе соли, предварительно растворив их в воде.

Никелирование. Никелевые защитно-декоративные покрытия применяют очень широко как в технике, так и в художественных изделиях из металла благодаря следующим достоинствам: красивый внешний вид; легко принимают полировку.

Толщина покрытия в зависимости от условий работы для изделия установлена следующая:

• при легких условиях (закрытое сухое, отапливаемое помещение) медный подслой - 10 мкм, слой никеля 5 мкм;
• при средних условиях (на открытом воздухе) подслой меди 20 мкм, слой никеля - 10 мкм^*. Наиболее прочно никелевое покрытие на меди или латуни; на стали осажденный никель держится непрочно, поэтому применяют многослойные покрытия, т. е. поверхность стального изделия сначала омедняется, а затем полируется и никелируется.

^* (Для жестких условий применение никелевых покрытий нерентабельно, так как они малопрочны, В этих случаях целесообразнее применять хромирование.)

Состав электролита (на 1 л воды) и режим работы:

• сернокислый никель - 140 г;
• сернокислый магний - 30 г;
• сернокислый натрий - 50 г;
• борная кислота - 20 г;
• хлористый натрий - 5 г.

Температура электролита 20-30°С; плотность тока 1 А/дм². Скорость осаждения: слой толщиной в 1 мкм осаждается за 5 мин.

Основной химикат - это сернокислый никель, но из одной этой соли нельзя сделать ванну, так как такая ванна очень плохо проводит ток. Для лучшей проводимости тока применяют сернокислый натрий и сернокислый магний.

Для регулирования постоянной кислотности (ванна имеет тенденцию делаться щелочной) используют борную кислоту.

Для облегчения растворения анодов и защиты их от пассивирования служит хлористый натрий.

Неполадки в работе и их причины:

1. Предметы не никелируются:
   • слаб ток,
   • ванна холодна (ниже 15°С); необходимо усилить ток или подогреть ванну
2. Слой никеля темный с пятнами:
   • ванна недостаточно кислая - добавить борной кислоты (осадок отсвечивает желтым цветом);
   • ванна слишком концентрированна - разбавить водой (на анодах зеленые кристаллы);
   • ванна недостаточно электропроводна - добавить сернокислого магния или сернокислого натрия;
   • ванна бедна металлом - добавить сернокислого никеля;
   • плохая подготовка и обезжиривание - протереть изделие венской известью.
3. Отслаивание, растрескивание и хрупкость осадка:
   • плохая подготовка;
   • низкая температура ванны;
   • ток слишком велик (подгар на углах и выступающих частях - серый цвет);
   • велика кислотность - нейтрализуется аммиаком.

Никелевые покрытия применяют главным образом для отделки изделий интерьерного характера; они заменяют серебрение. Никелевые покрытия очень декоративны, они имеют серебряный цвет с теплым желтоватым оттенком (в отличие от хрома - холодный голубовато-сероватый оттенок). Их с успехом применяют для меди и ее сплавов, стали и в последнее время для алюминия.

Хромирование. Покрытие хромом занимает особое место среди гальванических процессов. Нет ни одной отрасли техники, где бы не применялось хромирование. Это обусловлено следующим:

1. высокой твердостью хромовых покрытий, превосходящей твердость закаленной стали;
2. жаростойкостью и прочностью против химической коррозии;
3. в художественных изделиях хромирование, кроме указанных причин, обусловливается и красивым блеском и холодным серо-голубым цветом хромового покрытия.

Практика покрытия хромом - самая сложная из всех гальванопокрытий, так как она имеет следующие особенности:

1. очень плохая рассеивающая способность электролита, т. е. плохо покрывает углубление;
2. требуется высокая плотность тока - от 35 до 60 А/дм² (обычно для других покрытий плотность тока не превышает 4-5 А/дм²);
3. вместо обычных растворимых анодов применяют нерастворимые свинцовые или свинцово-сурьмяные, которые при электролизе помогают проводить ток, а хром осаждается полностью из раствора.

Для декоративных покрытий применяют обычно хромирование (не толще 1 мкм) по медно-никелевому подслою: слой меди цианистой толщиной 3 мкм, слой меди кислой - 12 мкм, слой никеля - 10 мкм, всего 25 мкм.

Перед хромированием медно-никелевый подслой тщательно полируют.

Состав ванны (на 1 л воды) и режим работы:

• хромовый ангидрид 300-350 г;
• серная кислота 3-3,5 г.

Температура хромирования 40°С, плотность тока 15-20 А/дм. Суммарная поверхность анодов должна быть меньше катодной в два раза.

Неполадки и их устранение.

1. Хром не осаждается в углубленных местах:
   • недостаточна плотность тока;
   • избыток серной кислоты.
   Чтобы увеличить плотность тока в углубленных местах, дают толчок тока на одну минуту, т. е. увеличивают плотность тока в два-три раза больше нормальной, а затем снижают ее до нормального размера.
2. Матовый или пригорелый осадок, особенно на выпуклых местах:
   • велика плотность тока;
   • запассивировались аноды;
   • изделия завешены под током без предварительного подогрева их в электролите.
   Устранение недостатков:
   • увеличить расстояние между анодом и катодом или применить защитные катоды;
   • запассивированные аноды протравить в соляной кислоте и зачистить стальной щеткой;
   • перед включением тока детали прогреть в электролите.
3. Темные полосы и точки на осадке или темный осадок сплошь - недостаток серной кислоты.
4. Зернистые, вздутые, отслаивающиеся осадки - плохая подготовка изделий или загрязненный электролит.

Серебрение. Серебрение применяют в ювелирном деле, в производстве столовых приборов и т. п. Толщину серебряного покрытия берут различной - в зависимости от назначения: для столовых приборов 15-30 мкм; для ювелирных изделий и галантереи - 60-100 мкм. Стальные изделия перед серебрением омедняют на толщину 30-50 мкм. Серебрение производится в бесцианистых ваннах следующего состава (на 1 л воды):

• серебро хлористое 6-8 г;
• желтая кровяная соль - 18 г;
• кальцинированная сода - 18 г.

Плотность тока 0,1-0,3 А/дм², температура 18-25°С.

Аноды применяют или из чистого серебра, или угольные; наращение ведут два-три раза, в промежутках изделие обрабатывают мягкой латунной крацовочной щеткой со слабым раствором поташа или кваса (с обязательной тщательной промывкой после крацования в проточной воде).

Перед серебрением детали полезно амальгамировать, т. е. покрывать ртутью (50 г азотнокислой ртути на 10 л воды).

Цвет осажденного серебра снежно-белый. Хранить и применять электролит следует в темноте под крышкой или при красном свете. В свежей только что составленной ванне осаждение идет без тока.

Неполадки:

1. Отслаивание осадка - плохая подготовка.
2. Желтоватые или розовые осадки - присутствие меди.
3. Темные, пятнистые осадки - загрязнение электролита, недостаток серебра.

Золочение. Золочение - это наиболее красивый и дорогой способ отделки художественных изделий из металла; применяется в основном в ювелирном деле. В прошлом золотили и крупные изделия- посуду, бра, люстры, решетки и т. д. Стальные изделия перед золочением покрывают медью толщиной 30-50 мкм. Толщина золотого слоя 2-5 мкм, редко 10-20 мкм. Производится в бесцианистых ваннах.

Состав электролита (на 1 л воды) и режим работы:

• хлорное золото - 2-3 г;
• желтая кровяная соль - 7,5 г;
• кальцинированная сода - 7,5 г.

Плотность тока 0,1-0,2 А/дм²; температура 60-80°С. Аноды - чистое золото, платина, уголь (сталь). Для получения матовой или полированной поверхности изделия его соответственно матуют или полируют ручным полировником. Интенсивность цвета осадка зависит от плотности тока, которую удобно регулировать большим или меньшим погружением анода в электролит.

Неполадки:

1. Бледные осадки:
   • недостаток в электролите золота;
   • низкая температура ванн;
   • малая плотность тока.
2. Красноватый цвет:
   • высокая концентрация золота в ванне;
   • высокая температура ванны;
   • наличие в ванне меди.
3. Зеленоватый оттенок: присутствие серебра в ванне.

Гальваническая отделка алюминия

По своей химической природе алюминий и его сплав значительно отличаются от других металлов и сплавов, наиболее часто применяемых в промышленности (меди, латуни, бронзы, стали, чугуна и др.). Вследствие этого гальванические приемы, пригодные для большинства сплавов и металлов, для алюминия не годятся.

В настоящее время различают два типа гальванической художественной обработки алюминиевых изделий:

1. покрытие медью или латунью;
2. анодирование.

Гальваническое омеднение и латунирование алюминиевых художественных изделий. Последовательность операций:

1. Изделие обезжиривают в растворителях - бензине, керосине, ацетоне.
2. После этого изделие травят в горячем 8-10%-ном растворе едкого натра и промывают в горячей, а затем холодной проточной воде. При травлении на изделии появляется черный налет.
3. Затем изделие переносят в крепкую азотную кислоту.
4. После обработки в кислоте изделие тщательно промывают в холодной воде.
5. Подготовленное изделие переносят в кислую медную ванну обычного состава (на 1 л воды 250-300 г медного купороса и 20-25 г серной кислоты) и, поместив на катод, дают напряжение 3-6 В. Процесс протекает при комнатной температуре.

Изделие в течение 2-3 мин покрывается ровным слоем меди. В этой ванне изделие находится до тех пор, пока не нарастет слой меди нужной толщины (обычно около одних суток).

Покрытое медью изделие можно оксидировать серной печенью в темно-коричневые и черные тона, напоминающие чугун, копченую медь и т. п.

Кроме того, по медному слою алюминиевые изделия можно серебрить, никелировать, золотить и др.

Анодирование. Подготовка изделия для анодирования такая же, как и для омеднения.

Сущность процесса заключается в следующем. Изделие подвешивается в ванну на анод; катодами служат свинцовые пластины. При прохождении тока поверхностная пленка изделия разрыхляется.

Состав ванны: 20%-ный раствор серной кислоты; температура 13-23°С; плотность тока 1-1,5 А/дм²; напряжение 12-18 В.

После промывки изделия в горячей воде производят наполнение пленки или окрашивание ее в растворах анилиновых красителей.

В настоящее время анодирование применяется очень широко; при этом чем чище алюминий, тем прочнее пленка.

При анодировании операции выполняются в такой последовательности: механическая обработка - шлифование, полирование; промывка в бензине; электрополирование; промывка в воде (два раза); разрыхление пленки на аноде в течение 30 мин; промывка в воде (два раза); наполнение пленки (окрашивание) в течение 2-5 мин; температура раствора 70°С; промывка в воде; закрепление и уплотнение пленки кипячением в дистиллированной воде 30 мин.

Приготовление красителя (анилинового): 1 г на 1 л воды. Раствор готовится следующим образом: в кипящую воду небольшими дозами добавляют краситель и раствор все время перемешивают; пену, появляющуюся на поверхности, снимают.

На рис. 103 представлены декоративные стаканы из алюминия, отделанные травлением с последующим анодированием.

Рис. 103. Декоративные стаканы из анодированного алюминия. Художник Л. X. Линакс