Гальванопластика

 

Сущность процесса гальванопластики заключается в осаждении металла из гальванических ванн на снятую с оригинала форму для получения металлической копии. Причем с абсолютной точностью воспроизводят все подробности оригинала. Процесс изготовления гальванокопий состоит из следующих операций:

• изготовление форм;

• нанесение электропроводящего слоя на формы и зарядка;

• загрузка форм в гальванованну и процесс наращивания;
Изготовление форм. Формы для снятия гальванопластических

копий изготовляют из различных материалов. Они должны отвечать следующим требованиям: давать точный отпечаток; иметь мини­мальную усадку; не растворяться в электролите и не загрязнять его; легко связываться с электропроводящим слоем.

Гипсовые формы. Эти формы изготовляют обычным приемом, но перед завешиванием в ванну тщательно просушивают и затем пропитывают специальным составом из воска и парафина с добав­кой канифоли. Гипсовые формы легко снимаются с глиняных и с пластилиновых оригиналов. Это их преимущество, но в работе они не очень хороши, так как в электролите часто размокают и разру­шаются.

Восковые формы. Эти формы можно легко снять только с ме­таллических изделий и сырых гипсовых моделей. Наименьшую усадку при затвердевании дает следующий состав (%): канифоль — 70, воск пчелиный — 20, парафин — 10. Температура плавления 80— 90° С. Существуют и другие рецепты (в весовых частях):

воск пчелиный — 17, скипидар — 2, графит — 1;

воск пчелиный — 6, церезин — 9, графит — 1;

воск пчелиный — 45, церезин — 45, парафин — 5, скипидар — 3,графит—18.

Процесс снятия форм сводится к следующему: модель тщатель­но очищают от пыли и, смочив ее слегка водой, укладывают на ров­ную поверхность. Окружив модель рамкой из металлической по­лоски, ее заливают растопленным воском, дав ему предварительно слегка остыть. При заливке струю направляют не на модель, а ря­дом, чтобы избежать образования в форме пузырей. Готовую фор­му следует снимать с модели еще теплой.

Формы из высокополимеров. Сюда относятся: различные элас­тичные пластмассы, каучуковый латекс, хлорвинил; эти формы эла­стичны, легко снимаются со сложных оригиналов. При наращивании их укладывают в гипсовые кожухи; они могут быть использованы многократно. Целлулоидные и акриловые формы изготовляют пу­тем тиснения или прессовки с невысоких рельефов.

Металлические формы. Их можно изготовить из листового свин­ца путем тиснения или из листовой латуни, или меди методом че­канки. С металлического оригинала (модели) можно снять также гальванопластическую форму.

Нанесение электропроводного слоя на формы и зарядка. Мате­риалы, из которых изготовляют формы (гипс, воск, пластмассы) — диэлектрики, т. е. не проводят ток и поэтому для того, чтобы сде­лать их электропроводными, требуется их специальная обработка: механическое натирание графитом или металлическим порошком (медным, серебряным); химическое — осаждение или выделение металлического слоя меди, серебра или других металлов из солей.

Зарядка форм, т. е. снабжение их проводниками, имеющими контакт с электропроводящим слоем и катодной штангой. Провод­ники для зарядки форм изготовляют из мягкой, отожженной мед­ной или латунной проволоки толщиной 0,15—0,5 мм. Сечение про­волоки не должно быть очень малым, так как такие провода нагре­ваются при максимальных плотностях тока. Контактирующие прово­да прокладываются на расстояние 0,5—1 см от границ готового из­делия. Это позволяет легко удалять облой и производить обработ­ку готового изделия.

Подвески, на которых формы завешиваются в ванне, делают из одножильных изолированных проводов с крючком на одном конце для соединения ее с катодной штангой; другой конец соединяют с проводником. В сложных формах делают дополнительные провод­ники, цель которых — увеличить площадь соприкосновения токоведущих проводников с электролитом и тем ускорить процесс за­тяжки.

Загрузка форм в ванну и процесс наращивания. Формы с про­водящим слоем из серебра загружают в ванну под током. Формы, обработанные графитом, можно опускать в ванну без тока, а затем его включать. При загрузке необходимо следить, чтобы в поднутре­ниях не оставался воздух (пузырьки); для этого изделия загружают медленно, чтобы воздух успел выйти из формы, или смазывают формы спиртом; необходимо также следить, чтобы не смылся графит, что происходит, если форма завешивается слишком по­спешно, небрежно.

Если удельный вес материала, из которого сделана форма, меньше, чем у электролита (воск и др.), то к форме необходимо привешивать грузы (например, свинец), иначе формы будут всплы­вать. Свинцовые грузы следует предварительно покрыть слоем воска, погрузив их в растопленный воск, чтобы на грузах не осаж­далась медь.

Для гальванопластики применяют ванны из различных материа­лов и размеров. Наибольшее распространение сейчас имеют сталь­ные сварные ванны, обложенные листовой резиной или виниловым пластиком. Можно применять также в качестве материала для ванн свинец, керамику, стекло. Источником тока обычно служит либо низковольтная динамо-машина, либо выпрямитель (купроксный или селеновый), обеспечивающий напряжение 3—12 В и плотность тока 1,5—2 А/дм 2.

Состав обычных медных электролитов и режи­мы отложения:

Медный купорос — 200—250 г/л

Серная кислота — 30—35 г/л

Плотность тока — 1,5—2 А/дм 2;температура 18—20° С. Она мо­жет повышаться до 25—28° С за счет джоулева тепла.

Аноды — чистая красная медь МО и M 1; недопустимо присут­ствие в анодах мышьяка и сурьмы (вредная примесь) — от них оса­док делается хрупким; примесь других металлов — железа, цинка, никеля — заметно не вредит.

Неполадки и их причины.

• Осадок неровный, поверхность покрыта шишками (дендритами) — электролит загрязнен графитом, анодным шламом и т. п. Электролит необходимо профильтровать.

• Крупнокристаллический осадок на катоде и осадок сернокис­лой меди на аноде свидетельствуют об избытке купороса. Электро­лит следует разбавить водой.

• Осадок темно-бурого красноватого цвета, грубошершавый, рыхлый, хрупкий — недостаток кислоты. Следует ее добавить.

• Красный цвет осадка на углах и краях — «горелости» — велика плотность тока.

Равномерное отложение меди на сложных, сильно профилиро­ванных формах — наиболее трудная задача. Даже на ровной плос­кой поверхности толщина слоя не бывает одинаковой, — она толще по краям и тоньше в середине, на ребрах, углах, выступах — толще, а в углублениях — тоньше; в очень глубоких и поднутренных местах формы осаждения иногда не происходит. Причина — неравномер­ное распределение силовых линий, которое зависит от формы элект­родов, расстояния между ними, от состава электролита и т. п.

Средоточие силовых линий вызывает неравномерность в плот­ности тока по поверхности сложно профилированной формы. На выступах плотность тока возрастает, а на углубленных местах па­дает, и от этого слой осажденной меди неодинаков. Главная задача технологии гальванопластики — стремиться к равномерному осаж­дению металла по всей поверхности формы. Для этого обычно при­меняют различные экранные кассеты, цель которых — изменить направление силовых линий и, следовательно, улучшить процесс осаждения, сделать его более равномерным.

Применяется также способ постепенного погружения формы с последующим экранированием уже наращенных участков (рис. 100) или установка дополнительных анодов в местах глубоко профилиро­ванных и поднутренных, куда не достигают силовые линии от ос­новного анода. На дополнительные аноды надевают шламозадерживающие чехлы из тонкой капроновой или стеклянной ткани; аноды приклеивают при помощи церезина к просушенным частям формы. Можно также периодически изменять направления постоянного то­ка при помощи реле времени. Реверсирование тока замедляет рост металла на выступах и углах, так как анодное растворение металла идет наиболее интенсивно именно на выступающих участках.