Procesy galwanotechniczne

W poniższej sekcji przedstawiono różne metody galwanotechniki, a także podstawowe narzędzia pracy potrzebne do każdej z nich. Zasadniczo wyróżnia się trzy metody galwaniczne: galwanizację w kąpieli, galwanizację stykową/tamponową oraz galwanizację bębnową.

Przegląd metod

Wyróżnia się 3 sposoby galwanicznego osadzania metali: galwanizację w kąpieli, galwanizację stykową (zwaną też tamponową) oraz galwanizację bębnową. Każda z tych metod ma swoje zalety i wady.

Metoda galwanizacji w kąpieli

W galwanizacji w kąpieli zarówno obrabiany detal, jak i anoda zanurzone są w elektrolicie. Po przyłożeniu prądu następuje osadzanie metalu na powierzchni detalu.

To metoda często stosowana w przemyśle. Zazwyczaj elementy są chromowane, złocone lub niklowane w bardzo dużych wannach. Często używa się stelaży, na których zawiesza się części do powlekania. Aby zwiększyć dopuszczalną gęstość prądu i przyspieszyć osadzanie, warto wprowadzić ruch kąpieli: napowietrzanie, cyrkulację pompą lub ruch stelaża.

Zaletą jest prostota prowadzenia procesu i możliwość pracy przy dużych prądach, co umożliwia osadzanie grubych warstw. Wadą są duże ilości elektrolitu potrzebne do napełnienia wanien. Dlatego w warunkach hobbystycznych metoda ta najlepiej sprawdza się przy mniejszych elementach.
 

Wymagane wyposażenie podstawowe

Do galwanizacji w kąpieli potrzebne są: regulowane źródło prądu stałego, wanienka/zbiornik oraz przewody połączeniowe.

Źródłem prądu może być zasilacz laboratoryjny z wyświetlaniem napięcia (V) i prądu (A). Zbiornik powinien umożliwiać całkowite zanurzenie przedmiotu i być odporny na alkalia oraz kwasy; poza tworzywami sztucznymi dobrze sprawdza się szkło. Do podłączenia zasilania do anody i detalu służą przewody – by uniknąć pomyłek, używaj czerwonego przewodu dla bieguna (+) i czarnego dla bieguna (−).
  

Powierzchnia anody

Zasada ogólna: powierzchnia anody powinna możliwie odpowiadać powierzchni obrabianego detalu. Zbyt mała anoda może prowadzić do nierównomiernego osadzania.

Dzieje się tak, ponieważ prąd w elektrolicie nie rozkłada się równomiernie (tzw. rozproszenie) i wybiera najkrótszą drogę. Tam, gdzie odległość jest mniejsza, gęstość prądu rośnie i warstwa osadza się grubsza. Kształt i rozmieszczenie anod muszą więc sprzyjać równomiernemu rozkładowi prądu.

Większa anoda nie pogarsza wyniku, jednak w zależności od elektrolitu może dochodzić do silniejszej pasywacji przy niekorzystnej gęstości prądu anodowego (wydajności anodowej), co ogranicza przepływ prądu. W takim przypadku anodę należy wyczyścić.

Metoda galwanizacji stykowej / tamponowej

Do galwanizacji elementów zamontowanych na stałe lub o dużych gabarytach najlepiej nadaje się galwanizacja stykowa. Używa się prętowej anody (+) z końcówką z tamponem z tkaniny lub gąbką (dla uproszczenia: „tampon”). Tampon nasiąka elektrolitem. Przy podłączeniu detalu jako katody (−) prowadzi się tampon po powierzchni ruchem kolistym. W ten sposób powstaje przepływ prądu, a po kilku sekundach w miejscu kontaktu osadza się metal.

Ruch kolisty jest kluczowy, ponieważ na małym polu kontaktu płyną duże prądy. Zatrzymanie się w jednym miejscu może powodować matowienie i lokalne ściemnienie (przypalenia) – tym szybciej, im większy prąd. Wymagane jest więc nieco praktyki, którą łatwo zdobyć. Ruch tam i z powrotem jest mniej korzystny, bo krótkie zatrzymania przy wysokiej gęstości prądu sprzyjają przypaleniom.

Preferowanymi materiałami anod są materiały obojętne, np. platyna lub grafit (czasem również stal nierdzewna) albo metal zgodny z danym elektrolitem.
 

Wymagane wyposażenie podstawowe

Do galwanizacji stykowej/tamponowej potrzebne są: regulowany zasilacz z cyfrowym odczytem napięcia i prądu, anoda prętowa z uchwytem (pisak galwaniczny), zestaw przewodów oraz tampon lub gąbka. Anodę (uchwyt anody) podłącza się do bieguna (+) zasilacza. Następnie montuje się tampon/gąbkę – pisak jest gotowy do pracy. Detal, jak w innych metodach, podłącza się do bieguna (−).
 

Gąbka i tampon

Gąbki/tampony to końcówki chłonące elektrolit. To konieczne, aby w czasie procesu utrzymać elektrolit między anodą a detalem i dostarczać jony metalu. Idealne tampony mają bardzo wysoką chłonność i są wytrzymałe. Nie powinny być zbyt cienkie – punktowy nacisk może powodować izolację i przerwy w przewodzeniu. Niewskazane są też szwy na powierzchni, bo mogą rysować metal.
 

Zagęszczacz / środek żelujący

Zagęszczacz (środek żelujący) to specjalny dodatek zagęszczający. Dodaje się go do elektrolitu, aby zwiększyć lepkość. Istnieją preparaty przeznaczone do konkretnych elektrolitów – użycie przypadkowych środków zwykle unieczynnia kąpiel. Dzięki zagęszczeniu elektrolit nie kapie, praca jest czystsza i oszczędniejsza. Nie należy jednak zbyt mocno zagęszczać.

Aby zagęścić elektrolit, odmierz potrzebną ilość do naczynia i przy równomiernym mieszaniu dodawaj żelator do uzyskania oczekiwanej konsystencji. Postępuj powoli i ostrożnie. W przypadku proszków unikaj pylenia. Jeżeli przesadzisz z zagęszczeniem, rozrzedź, dolewając niezagęszczonego elektrolitu.

Metoda galwanizacji bębnowej

Do galwanizowania dużych ilości drobnych elementów najlepiej nadaje się galwanizacja bębnowa, zwłaszcza dla części, których trudno montować na stelażach. Zasadniczo proces odpowiada galwanizacji w kąpieli, lecz detale znajdują się luzem w wolno obracającym się bębnie. Kontakt elektryczny realizuje pręt kontaktowy w osi bębna, swobodnie poruszające się bijaki (przewody z przewodzącą końcówką) lub odpowiednie punkty kontaktowe w ściankach bębna; napęd zapewnia silnik z przekładnią. Równomierny ruch daje dość równą powłokę, choć występują różnice – niektóre części dłużej pozostają w kontakcie i otrzymują grubszą warstwę, inne cieńszą.

Zaletą jest szybkie załadowanie – elementy wsypuje się luzem. Wadą są drobne ślady uderzeń na detalach wskutek mieszania, więc metoda mniej nadaje się do powłok lustrzanych (dla śrub itp. nie ma to znaczenia). Konieczna jest też minimalna liczba sztuk, by zapewnić nieprzerwany kontakt.
 

Wymagane wyposażenie podstawowe

Potrzebny jest bęben galwaniczny. Podstawowe komponenty instalacji to bęben, silnik z przekładnią oraz mechanika napędu – razem tworzą urządzenie do galwanizacji bębnowej. Podobnie jak przy galwanizacji w kąpieli, wymagany jest odpowiednio mocny regulowany zasilacz oraz zestaw przewodów.
 

Napełnianie bębna

Zasada ogólna: bęben należy napełniać w ok. 40–50% objętości wsadu. Zapewnia to swobodę ruchu elementów i zapobiega zakleszczeniom czy blokadzie. W przeciwnym razie punkty kontaktu mogą być niekorzystne i powłoka wyjdzie nierównomierna. Należy też dopilnować, by elementy miały kontakt z prętem kontaktowym.

Wskazówka: Kulki są idealnym materiałem wsadowym – nie klinują się, swobodnie się poruszają i sprzyjają uzyskaniu równomiernej powłoki.