Galwanotechnika: co to składa, procesy, zastosowania i przykłady

Galwanizacja to technika polegająca na elektroosadzaniu metali w powłoce elektrody w celu utworzenia na niej powierzchni o właściwościach innych niż właściwości metalu w stanie czystym. Galwanotechnika wykorzystuje również procesy galwaniczne i zanurzeniowe, które nie wymagają użycia prądu elektrycznego.

Elektroosadzanie, technika stosowana w galwanotechnice, składa się z procesu elektrochemicznego, który jest używany do tworzenia metalicznej powłoki na powierzchni przewodzącej, poprzez wytrącanie kationów metali obecnych w roztworze wodnym.

Chociaż galwanotechnika stosowana jest od wielu lat, na początku była używana głównie do celów dekoracyjnych, aż po pierwszej i drugiej wojnie światowej zaczęto ją wykorzystywać jako technologię w przemyśle elektronicznym, metalurgii, elektrochemii, iw wielu innych dziedzinach.

Co to jest galwanizacja?

Jak opisano wcześniej, galwanizacja polega na modyfikacji właściwości powierzchni pewnych materiałów poprzez gromadzenie na nich metali przez osadzanie.

W ten sposób właściwości są modyfikowane przez tworzenie warstwy lub powłoki na materiale, przy użyciu tej samej zasady ogniw elektrolitycznych, gdzie powierzchnia, która ma być ocynkowana, działa jako katodowa część obwodu, podczas gdy anoda jest utworzona dla metalu, który zostanie osadzony elektrolitycznie na kawałku.

Zarówno anoda, jak i katoda są zanurzone w roztworze, który składa się z jednej lub kilku soli rozpuszczonych metali, a także niektórych gatunków jonowych, które przyczyniają się do przepływu prądu elektrycznego.

Gdy źródło zasilania jest podłączone, obwód jest zakończony i na anodzie i na katodzie zachodzą dwa różne procesy, które znajdują się w roztworze zwanym elektrolitem.

Z jednej strony anoda odbiera przepływ prądu, a utlenianie wytwarza metaliczne cząsteczki, z których się składa, pomagając im rozpuścić się w elektrolicie.

Z drugiej strony, w katodzie powstaje redukcja jonów metali, które rozpuściły się w granicy między katodą a elektrolitem, tak że mogą one „rozciągać się” w kierunku katody.

Procesy związane z galwanizacją

Elektroosadzanie przez zamiatanie

Jest to technika ściśle związana z galwanizacją, w której konkretne obszary, a nawet całe obiekty są powlekane pędzlem nasyconym roztworem powlekającym.

Ta szczotka jest wykonana ze stali nierdzewnej i pokryta chłonną szmatką, która utrzymuje roztwór powlekający wewnątrz i zapobiega bezpośredniemu kontaktowi z powlekanym materiałem. Jest nasączany roztworem i równomiernie nanoszony na materiał.

Elektroosadzanie impulsowe

Metoda ta jest prostą zmianą w koncepcji elektroosadzania i polega na szybkiej zmianie prądu lub potencjału między dwiema różnymi wartościami, z których wynika łańcuch impulsów o tej samej polaryzacji, czasie trwania i amplitudzie, i że są one podzielone przez prąd, którego wartość jest równa zero.

Jeśli szerokość lub amplituda impulsu jest modyfikowana podczas stosowania tej metody, grubość i nawet skład warstwy powłoki, która jest osadzona, może być również zmieniona.

Osadzanie elektrochemiczne

Podobnie, osadzanie elektrochemiczne jest zwykle stosowane do przewodzenia tlenków metali i do akumulacji metali na pewnych powierzchniach ze względu na zalety, które on przedstawia, takie jak niski koszt w stosunku do innych technik lub że nie wymaga wysokiej temperatury przetwarzania.

Jest on powszechnie stosowany w syntezie stosunkowo zwartych i jednolitych powłok pewnych struktur opartych na modelu, a także w celu uzyskania wyższych szybkości osadzania metalu, między innymi.

Strajk

Istnieje proces zwany strajkiem, który opiera się na wykorzystaniu osadu o specjalnych właściwościach do powlekania, w celu wytworzenia cienkiej powłoki, która dobrze przylega do podłoża i przedstawia wysoką jakość.

Ta technika stanowi dobrą podstawę dla kolejnych powłok, a z kolei można ją łączyć z innymi metodami, aby uzyskać lepszy wynik.

Zastosowania galwanotechniki

Znana jest duża liczba zastosowań, które zostały poddane temu procesowi galwanizacji. Następnie opiszemy najbardziej wyjątkowe:

- Zwiększenie grubości obiektów lub elementów o niewystarczających wymiarach dla funkcji określonych w branży.

- Wzmocnienie właściwości, takich jak twardość lub odporność niektórych metali poprzez kolejne powłoki.

- Produkcja elementów metodą galwanoplastyki (metoda tworzenia części metalowych przez akumulację metali na określonych wzorach).

- Reprodukcja elementów dekoracyjnych przy użyciu technik elektrochemicznych z użyciem różnych metali.

- Ochrona różnych materiałów poprzez pokrywanie jej powierzchni przez folie ochronne ze stopów metali.

Przykłady

W życiu codziennym istnieje kilka zastosowań galwanotechniki, z których jedną z najbardziej powszechnych jest produkcja monet (które są kute cynkiem) z powłoką miedzianą, aby chronić je przed korozją.

Innym przykładem, który często można zaobserwować, jest powlekanie kawałków żelaza warstwami cynku, aby zapobiec ich utlenianiu po wystawieniu na działanie tlenu obecnego w powietrzu.

W przypadku elementów ozdobnych istnieje pokrycie klejnotów metalami szlachetnymi, takimi jak złoto lub srebro, a także inne trudniejsze do uzyskania w zależności od pożądanego celu.

Wreszcie, oprócz istnienia wielu innych przykładów wykorzystania tej użytecznej techniki, mamy niklowanie (powłoka niklowa) obiektów stalowych w celu zwiększenia ich zdolności antykorozyjnych.