Файл: Одноралов Н.В. Гальванотехника в декоративном искусстве [учеб. пособие].pdf

стоянного тока, либо селеновый или купроксный выпрямитель пе­ ременного тока с трансформатором, понижающим городское напря­ жение до требуемого.

Электродом, соединенным с положительным полюсом источника тока (анодом), для медной ванны служит медная пластина, для серебряной — серебряная и т. д., так как анод является не только электродом, подводящим электрический ток в электролит, но и ис­ точником осаждаемого в форме металла.

Электродом, к которому присоединяется отрицательный полюс постоянного источника тока (катодом), служит форма. Если форма изготовлена из непроводника, ее поверхность, как мы уже знаем, предварительно делают электропроводной, покрывая слоем прово­ дящего материала, который и присоединяют к отрицательному по­ люсу.

Для электролиза при данном напряжении требуется определен­ ная сила тока. Потребная сила тока в амперах рассчитывается по площади формы и применяемой плотности тока (обычно 1,5— 2 а/дм2 покрываемой площади формы). Применяемая плотность тока зависит от режима осаждения. Регулировка тока осуществля­ ется реостатами.

Вспомогательным оборудованием гальванической установки яв­ ляются приспособления для перемешивания электролита (механи­ ческие мешалки, компрессоры для продувки воздуха, насосы для перекачки электролита и пр.), а также фильтровальные устройст­ ва, обеспечивающие поддержание чистоты электролита.

Составы медных электролитов и режимы отложения

Основным электролитом для наращивания металла толстыми слоями является медный электролит, нашедший наиболее широкое применение в процессах гальванопластики. Медный электролит для гальванопластических работ приготовляют на основе серно­ кислой меди (CuS 0 4-5H20) с добавкой серной кислоты (H2 SO4 ), повышающей электропроводность.

Количество сернокислой меди для электролита обычно берут в пределах от 130 до 160 г/л. При этом, чем выше рабочая плотность тока, тем выше должна быть концентрация медного купороса. В медных сернокислых ваннах содержание серной кислоты поддер­ живают на уровне 30—35 г/л для ванн, работающих без перемеши­ вания, и 60—70 г/л для ванн перемешиваемых.

Растворимость медного купороса значительно снижается с уве­ личением содержания серной кислоты свыше 50 г/л (таблица 6).

В случае применения электролитов с повышенной концентрацией купороса последний выкристаллизовывается на бортах ванны и, что еще хуже, на аноде, затрудняя процесс электролиза.

Избыток кислоты в электролите вызывает хрупкие и недобро­ качественные отложения меди из-за включений водорода, интен­ сивно выделяющегося на катоде, особенно при работе с повышен-

80

ными плотностями тока. При недостаточной концентрации серной кислоты в электролите образуется рыхлый и пористый осадок ме­ ди, непригодный для практических целей.

Вхудожественной гальванопластике обычно применяют ванны

ссодержанием серной кислоты 30—35 г/л. Высокая концентрация серной кислоты (60—70 г/л) применяется только в тех случаях, ког­ да электролит прокачивается через формы с одновременным меха­ ническим перемешиванием, достигаемым вращением анода.

Кроме медного купороса и серной кислоты для повышения ка­ чества гальванопластической меди применяют добавки в виде эти­ лового спирта, сульфированного нафталина, сульфированного ант­ рацена и др. Сульфіосоед'инения значительно улучшают качество меди, делая ее мелкокристаллической, более твердой и упругой.

Такие добавки надо вводить весьма осторожно, так как добав­ ки в чрезмерно большом количестве делают медь хрупкой.

Введение добавок, например сульфированного нафталина, пер­ воначально может вызывать полосатость меди, которая, однако, исчезает после некоторого времени работы ванны. Такую «прора­ ботку» ванны ведут с ненужными катодами.

Обычно количество добавок незначительно, например 0,05 г/л. Сульфированный нафталин приготовляют следующим образом:

берут 32 г нафталина и вводят в него 45 мл серной кислоты (уд. ве- / са 1,84) на холоде. Затем медленно нагревают до 180° при непре-/ рывном перемешивании, повышая температуру постепенно в тече- j ние 1 —1,5 часа. Достигнув температуры в 180°, поддерживают ее ] в течение 18—20 часов. Процесс сульфирования считается закончен-/ ным, когда жидкость становится вязкой и черной, загустевающей при охлаждении. После охлаждения сульфированный нафталин разбавляют горячей водой до объема 250 мл и тщательно перемри шивают.

При пользовании для анодов недоброкачественной медью, со­ держащей мышьяк и сурьму, в электролит попадают вредные при­ меси, наличие которых делает медь хрупкой, растрескивающейся. Признаком попадания таких примесей служит появление на тальванопластической меди коричневых полос.

Попадающие с анодов примеси других металлов — железа, цин­ ка, никеля — не оказывают влияния на качество медного отло­ жения.

81

Кроме примесей металлов в электролит могут заноситься с галь­ ванопластическими формами органические вещества, вредно влия­ ющие на работу электролита. К таким веществам относится клей, некоторые сорта резины и пр.

Для устранения органических примесей окисляют подогретый электролит перманганатом, вводимым из расчета 2—3 г на 1 л электролита, а затем фильтруют.

В обычных гальванопластических электролитах поддерживают температуру на уровне 18—20°. Она может повышаться до 25—28° за счет выделения джоулева тепла. Для повышения интенсивности электролиза работают с высокими плотностями тока: при этом медные электролиты подогревают до 30—40°. Подогрев осущест­ вляют паром, пропускаемым через освинцованные змеевики, или электроспиралями, заключенными в асбестовую изоляцию и поме­ щенными в свинцовую оболочку.

Для повышения электропроводности электролита при работе с повышенными плотностями тока вводят значительные количества серной кислоты, обычно 60—70 г/л.

Примерные составы гальванопластических ванн и соответствую­ щие режимы приведены в таблице 7.

чаще в случае применения тихих ванн и непрерывно при переме­ шивающихся электролитах.

Фильтрование электролита дает возможность удалять из ванн осадок — шлам, накапливающийся в электролите в виде порошко­ образной меди, графита и пыли.

Чем выше плотность тока и чем интенсивнее растворяются ано­ ды, тем больше шлама собирается в ванне, особенно при использо­ вании низкосортной анодной меди. При тихих электролитах шлам оседает на дно ванны, но более легкие его частицы, находясь во взвешенном состоянии, вследствие конвенции перемещаются к като­ ду. В перемешиваемых электролитах шлам не оседает на дно, как в тихих ваннах, а находится во взмученном состоянии, что может вызвать еще более сильное засорение гальванопластической меди.

«2

ѣ

Шлам, соприкасаясь с отлагающейся медью на катоде, включа­ ется в металл и вызывает образование шероховатостей и шишек, которые мешают дальнейшему равномерному отложению металла. Кроме того, графит, применяемый как электропроводящий слой для форм, также загрязняет электролит, что вызывает вкрапления гра­ фита в металл и также приводит к получению шероховатостей по­ верхности. Поэтому фильтрование электролита имеет важное зна­ чение для получения доброкачественных отложений меди.

Обычно фильтрование производится сифонным переливанием электролита через фильтр из сукна, стеклянного или асбестового волокна. В случае применения шинельного сукна его надо вымо­ чить в отработанном электролите или в 10—20-процентном раство­ ре серной кислоты для удаления тех органических веществ, кото­ рые способны реагировать с кислотой.

Перемешиваемый электролит фильтруют непрерывно, а перекач­ ку производят при помощи кислотоупорного насоса или путем по­ дачи электролита на фильтр аэролифтом.

Наиболее типичные случаи нарушений гальванопластического процесса и способы борьбы с ними приведены в таблице 8.

Для предупреждения и устранения ненормальностей в работе необходим постоянный контроль состава электролита и поддержа­ ние его в соответствии с принятой рецептурой. Только высококаче­ ственное медное отложение дает возможность получать гальвано­ пластическую скульптуру, удовлетворяющую как требованиям точ­ ности репродуцирования, так и необходимым физико-механическим требованиям. Анализ медных кислых ванн должен систематически

Нанесение разделительного слоя

Выше уже было сказано, что наращивание, при котором рабо­ чей поверхностью служит сторона, примыкающая к форме, назы­ вается гальванопластическим, в отличие от гальваностегического наращивания, при котором рабочей является сторона, не примыкаю­ щая к модели. Ясно, что точную копию может дать только гальвано­ пластическое, а не гальваностегическое наращивание.

. Чтобы снять гальванопластическую копию формы из непровод­ ника, на него приходится наносить проводящий слой, а чтобы снять копию с проводника, необходимо создать возможность от­ деления от него отложенного слоя металла.

Если формой служит легкоплавкий сплав, то отделение, его про­ изводится выплавлением. Но для нас представляет особый инте­ рес другой случай: снятие копии с рельефа, полученного гальва­ ническим отложением меди.

ва

/

%

Т а б л и ц а 8

Ненормальности, наблюдаемые при работе медного электролита, и меры их устранения

84