Гальваника в домашних условиях

Характеристики гальванических элементов

Гальванические элементы характеризуются электродвижущей силой (ЭДС), ёмкостью; энергией, которую он может отдать во внешнюю цепь; сохраняемостью.

  • Электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента зависит от материала электродов и состава электролита. ЭДС описывается термодинамическими функциями протекающих электрохимических процессов в виде уравнения Нернста.
  • Электрическая ёмкость элемента — это количество электричества, которое источник тока отдаёт при разряде. Ёмкость зависит от массы реагентов, запасённых в источнике, и степени их превращения; снижается с понижением температуры или увеличением разрядного тока.
  • Энергия гальванического элемента численно равна произведению его ёмкости на напряжение. С увеличением количества вещества реагентов в элементе и до определённого предела, с увеличением температуры, энергия возрастает. Энергию уменьшает увеличение разрядного тока.
  • Сохраняемость — это срок хранения элемента, в течение которого его характеристики остаются в заданных пределах. Сохраняемость элемента уменьшается с ростом температуры хранения.

Область использования

Электрохимия имеет множество важных применений, особенно в промышленности. Ее процессы используются для изготовления электрических батарей. Они имеют множество применений, включая:

  1. Топливный элемент преобразует химическую потенциальную энергию, получаемую при окислении топлива, например, газа, водорода, углеводородов, спиртов в электрическую энергию.
  2. Различные виды пьезозажигалок для газа.
  3. Электрические приборы, такие как мобильные телефоны.
  4. Цифровые камеры-литиевые.
  5. Слуховые аппараты (оксидно-серебряные).
  6. Электронные часы (ртутные/оксидно-серебряные).
  7. Военные источники тока (тепловые).
  8. Батарейки A, AA, AAA, D, C и другие.

Использование химических реакций для производства электричества в настоящее время является приоритетом для многих исследователей. Возможность адекватно использовать химические реакции в качестве источника энергии в значительной степени поможет решить проблемы загрязнения окружающей среды.

Гальванопластика, гальваностегия, патинирование

Гальванопластикой называют технологию копирования. Суть процессов не отличается от приведенных выше описаний. Однако адгезия снижена, чтобы упростить отделение готового изделия от заготовки.

Гальваностегия – это улучшение механических параметров комбинированного слоя. Хром, например, предотвращает повреждение стальных изделий за счет высокой прочности.

Патинирование применяют для изменения декоративных свойств поверхности. В частности, создают искусственно состаренный внешний вид.

Стрелками отмечены участки, созданные по технологии «радужного» патинирования

Виды электролит

Применение данной технологии предусматривает соблюдение состава электролита и температурного режима. Это обусловлено тем, что эти параметры при требуемой плотности тока оказывают прямое воздействие на структуру наносимого покрытия и скорость осаждения цинка. Чтобы получить желаемый декоративный эффект, в электролит добавляют окрашивающие и блескообразующие компоненты. Метод гальванического оцинкования предполагает использование нескольких групп электролитов, которые отличаются составом рецептуры:

  • Слабокислые и кислые – наиболее простые составы, при создании которых применяются сульфаты, хлориды, борфториды и их смеси;
  • Цинкатные и цианидные – это щелочные вещества, в составе которых присутствует цианид натрия и цинкат натрия, которые растворяют в едком натре;
  • Аммиакатные – нейтральные и щелочные составы, полученные посредством растворения оксида цинка в смеси хлорида или сульфата аммония.

Также технологи используют электролиты, создаваемые на основе аминосоединений. Однако такие растворы применяются крайне редко.

Гальванизация и лекарственный электрофорез

В санаторно-гостиничном комплексе «Бобачевская роща» для отпуска физиопроцедур, использующих постоянный ток (гальванизация и лекарственный электрофорез), используется отечественный аппарат «ПОТОК-1».ГальванизацияГальванизация представляет собой применение с лечебной целью воздействий постоянным электрическим током малого напряжения (до 80 В) и силы (до 50 мА). Для гальванизации используется ток, получаемый при выпрямлении и сглаживании переменного сетевого тока.  Проходя через тело человека, гальванический ток встречает большое сопротивление поверхностных слоев кожи — эпидермиса. На преодоление этого сопротивления тратится значительная часть энергии и поэтому именно здесь развиваются основные реакции на процедуру — гиперемия, чувство жжения, покалывание под электродами. Эти явления обусловлены изменениями обычного соотношения тканевых ионов, рН среды, выделением тепла, стимуляцией выработки биохимически активных веществ, ферментов, а также рефлекторным усилением местного кровотока.   Ток расходится в основном по крови и тканям с хорошей электропроводностью, и его плотность в глубине тканей быстро уменьшается.  Под влиянием гальванизации усиливается крово- и лимфообращение, стимулируется резорбция, ускоряется обмен веществ и секреторная функция желез, проявляется болеутоляющее действие.Физиотерапия — Показания и противопоказания

Лекарственный электрофорез  При лекарственном электрофорезе воздействие гальванического тока сочетается с действием лекарственных веществ, вводимых с помощью этого тока. Известно, что растворы многих веществ, в том числе лекарств, хорошо проводят электрический ток. Это касается веществ с ионным характером связи в молекулах. Под действием приложенного напряжения ионы лекарств приходят в движение, и это может быть использовано для их введения в организм человека с помощью тока.   В течение процедуры ионы лекарственного вещества внедряются лишь в эпидермис, образуя в нем своеобразное депо. Из депо лекарственное вещество постепенно вымывается крово- и лимфотоком и разносится по организму. Поэтому эффект от электрофореза обычно не бывает быстрым, а, как правило, развивается постепенно и продолжается долго.  В механизме лечебного действия этого метода ведущее значение принадлежит току, который одновременно повышает чувствительность тканей к действию лекарства. Оно же в свою очередь усиливает действие тока. К достоинствам лекарственного электрофореза относят:

  • возможность «прицельного» введения вещества, например, в область сустава;

  • большая продолжительность действия процедур — депо лекарственного вещества сохраняется в течение нескольких дней;

  • исключение влияния лекарственных веществ на органы пищеварения, в том числе на печень, а также на другие системы и исключение связанных с этим побочных эффектов;

  • поступление лекарств в организм в виде ионов, то есть, в активной форме;

  • возможность обойтись без нарушения целостности кожи, как при инъекциях, и избежать риска инфекционных осложнений.

  Для электрофореза нередко вместо гальванического тока используют импульсные токи, например, выпрямленные синусоидальные модулированные токи (СМТ). За счет подбора определенных импульсных форм удается повысить специфичность эффекта, несмотря на то, что количество вещества, вводимое импульсными токами, обычно меньше, чем при гальваническом электрофорезе.

Техника безопасности

Иногда про технику безопасности при различных работах в домашних условиях рассказывают вскользь. Но при выполнении любых гальванических работ нужно строго соблюдать безопасность.

Опасность заключается в использовании токсичных химических веществ, высокой температуре нагрева раствора и повышенными рисками, которые сопровождают электрохимические реакции.

Лучше всего гальванические работы проводить в гараже или мастерской при обязательном проветривании или вентилировании помещения

Особое внимание следует уделить заземлению оборудования. Нужно соблюдать меры личной безопасности, а именно:

  • Дыхательные пути следует защитить респиратором.
  • Руки и запястья должны быть спрятаны в высокие и прочные резиновые перчатки.
  • Обувь должна защищать от ожогов, а одежда прикрыта клеенчатым фартуком.
  • Обязательно ношение специальных защитных очков.

Во время работы не рекомендуется ни пить, ни есть, чтобы в пищевод не попали вредные и опасные вещества.

Особенности процесса

Основными видами гальванической обработки, применяемой на промышленных предприятиях и домашних мастерских, считаются:

  • хромирование;
  • цинкование;
  • серебрение и золочение;
  • гальваника алюминия;
  • покрытие медным или латунным слоем;
  • травление.

Реализация подобного электрохимического процесса зависит от многих факторов. К ним относятся:

  • материал заготовки, которая должна подвергнуться обработки (тип металла, неметаллические поверхности);
  • геометрические размеры изделия;
  • заданная глубина гальванизации;
  • состав выбранного электролита;
  • применяемое оборудование;
  • стоимость всех работ (в том числе подготовительных).

В зависимости от материала процесс гальванизации может протекать двумя способами:

  • гальваническое катодное напыление;
  • термическая обработка.

Первый способ предполагает воздействие на поверхность заготовки электролита под воздействием электрического тока. Скорость и глубина проникновения наносимого металла зависит от концентрации электролита и величины пропускаемого тока

Особое внимание следует уделить показателям совмести различных металлов. Это связано с ускоренными процессами коррозии, которые возникают между несовместимыми металлами

Например, для гальванизации стали целесообразно применять цинк (получаются оцинкованные поверхности с хорошими антикоррозийными свойствами).

Для гальванизации изделий из алюминия применяют нанесение комбинированных покрытий. К ним относятся соединения никеля с хромом или трёх металлов: меди, никеля, хрома. Кроме антикоррозийной защиты с помощью цинкатного метода и декоративного оформления, нанесение другого металла необходимо для улучшения пайки алюминия.

Технологически процесс гальванизации состоит из трёх этапов. Первый этап является подготовительным. Он достаточно трудоёмкий и предполагает тщательную обработку поверхности самого изделия. Она предполагает механическую и химическую обработку. Необходимо удалить все остатки механических воздействий на поверхность, затем убрать с поверхности остатки грязи, жирных и маслянистых образований. Только в этом случае на поверхности будет образован ровный и надёжный слой поверхностного покрытия.

Второй этап – это этап непосредственной обработки. Подготовленное изделие опускается в ванну с электролитом, в которой находятся два электрода. Перед погружением необходимо нагреть электролит до температуры, позволяющей достаточно стабильно протекать химической реакции. Для каждого электролита разработаны специальные таблицы с указанием необходимых физико-химических характеристик.

В качестве катода выступает сама обрабатываемая деталь. После погружения анода и катода пропускают электрический ток, величина которого контролируется в ходе всего процесса. Продолжительность действия определяется качеством и толщиной нанесённого слоя металла.

На заключительном этапе производят три операции: осветление, пассивирование, промасливание. С этой целью готовую деталь опускают в специальные реактивы, производящие действия над поверхностью детали.

Для термической гальванизации поверхности используют более мягкий металл с относительно невысокой температурой плавления, например, латунь или олово. При помощи паяльника или расплавленной ванны наносят эти металлы на поверхность всей детали или только части. Этот процесс называется лужением и используется для подготовки контактов к последующей пайке (например, на печатных платах).

Особое место в этом процессе занимает гальванопластика. Это более трудоёмкий и технологически сложный метод изготовления детали.

Назначение гальванического покрытия металла

Наносимое гальванопокрытие позволяет решить две основные задачи:

  1. Повышение защитных свойств поверхностного слоя детали от вредного внешнего воздействия.
  2. Улучшение внешнего вида детали (придания её более высоких эстетических свойств).
  3. Создание подробных копий готовых деталей самой сложной геометрической формы.

В первом случае для покрытия поверхности выбирают металл с более высокими механическими и антикоррозийными свойствами. Он препятствует прямому механическому воздействию на основной материал детали и замедляет коррозию. Применение цинка позволяет повысить коррозийную устойчивость, покрытие хромом кроме этого повышает твёрдость и износоустойчивость. Цинкование или никелирование придаёт деталям высокую декоративную привлекательность.

Решение третьей задачи называется гальванопластикой. С её помощью получают копии деталей с повышенными потребительскими свойствами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector