galvanotehnika

ilustracija
GALVANOTEHNIKA, jednostavni reaktor za elektroplatiranje – 1. bazen, 2. katodni priključak, 3. anodni priključak, 4. fleksibilni vodič, 5. radna šipka, 6. izolator, 7. anodna šipka, 8. anode, 9. nosač s izradcima, 10. spirala za hlađenje ili grijanje, 11. spojna šipka, 12. sporohodni elektromotor za vibriranje
ilustracija1ilustracija2ilustracija3

galvanotehnika (galvan[izacija] + tehnika), skup elektrokemijskih postupaka za nanošenje metalnog sloja na površinu nekog predmeta, najčešće uz istodobno elektrolitsko otapanje metala na anodi i njegovo taloženje na katodi. Razlikuju se dva osnovna galvanotehnička postupka: elektroplatiranje i elektroformiranje. Elektroplatiranje (galvanostegija) nanošenje je tankog sloja nekog metala na površinu predmeta izrađenog od drugog metala radi zaštite, uljepšavanja ili postizanja određenih površinskih svojstava. Elektroformiranje (galvanoplastika) nanošenje je metala na električki vodljiv model radi proizvodnje složenih konstrukcijskih dijelova, kalupa, matrica i sl.

Uređaj za provedbu galvanotehničkih postupaka sastoji se od kupke s uronjenim elektrodama (anodom i katodom), koje su spojene s vanjskim izvorom galvanske struje. Kupku čini otopina elektrolita, tj. otopina soli onog metala koji se želi istaložiti na katodi. Od tog su metala najčešće građene i anode, a kao katode stavljaju se predmeti na koje se metal treba nataložiti. Predmeti mogu biti od nekoga drugog metala ili od drugih materijala (plastika, vosak, gips) kojima se površina učini vodljivom nanošenjem električki vodljivog laka ili redukcijom metalnih soli. Zatvaranjem kruga istosmjerne struje zbivaju se elektrokemijske reakcije: na anodi metal otpušta elektrone (anodno otapanje) i u obliku pozitivnih iona (kationa) prelazi u otopinu svoje soli (→ elektrolitska disocijacija). Kation putuje kroz otopinu do katode, gdje prima elektrone i izlučuje se iz otopine (katodno taloženje). Može se raditi i s anodom koja se ne otapa, ali tada istaložene katione treba nadoknađivati dodavanjem elektrolita u kupku. Temperatura kupke obično je oko 80 °C, gustoća struje 1 do 10 A/dm², a napon 1 do 15 V. Debljina je slojeva istaloženih elektroplatiranjem 1 do 50 μm, a elektroformiranjem 5 do 10 mm.

Kako se na galvanotehnici zasniva i elektrolitičko dobivanje i rafinacija metala, galvanotehnika se katkad promatra i kao grana elektrometalurgije. Međutim, galvanotehnički se procesi razlikuju od elektrometalurških time što iscrpak i čistoća slojeva nisu najvažniji u galvanizaciji, već se pritom postavlja niz teže zadovoljivih zahtjeva. Gotovo uvijek galvanski slojevi moraju biti fine, sitnozrnaste strukture, homogeni i čvrsti, moraju se lako polirati, biti jednolične debljine i, pri elektroplatiranju, dobro prianjati na podlogu. Za to su osobito mjerodavni procesi kristalizacije za vrijeme galvaniziranja. Međusobno djelovanje tih i elektrokemijskih procesa katodnoga taloženja pri galvaniziranju toliko je isprepleteno da se oni ne mogu promatrati odvojeno jedni od drugih. Zbog toga se za katodno taloženje galvanskih slojeva u suvremenoj tehnologiji sve više upotrebljava naziv elektrokristalizacija.

Da bi se procesi elektrokristalizacije mogli odvijati tako da im rezultat budu galvanski slojevi tražene kakvoće, među ostalim je potrebno da se podloga prije galvaniziranja nalazi u prikladnu fizikalno-kemijskom stanju: da joj je površina dovoljno glatka, tj. da je bez ogrebotina, pukotina i rupa te da je dovoljno čista kako bi se mogao uspostaviti prikladan kontakt između nje i kupke. Obično je pri galvaniziranju potrebno površinu izradaka tek dovesti u takvo stanje. Također je za postizanje potrebne kakvoće galvaniziranih proizvoda obično nužna i doradba. Zbog toga galvaniziranje u širem smislu obuhvaća i niz operacija predobradbe i naknadne obradbe.

Elektroplatiranje ili galvanostegija

S gledišta indiustrijske prakse najčešće se elektroplatira kositrom (bijeli lim za limenke u konzerviranju hrane), cinkom (zaštita željeza i čelka od korozije; → cinčanje), kromom (dekoracija, zaštita, tvrdoća površine; → kromiranje), bakrom (povećanje el. i toplinske vodljivosti, zaštita; → bakrenje), niklom (zaštita, dekoracija; → niklanje) i plemenitim metalima (→ pozlata).

Uz aparate za napajanje strujom i izvođenje temeljnih operacija, i najjednostavnija postrojenja za elektroplatiranje moraju imati još i filtre za čišćenje otopina, uređaje za sušenje (koji mogu biti vrlo različiti, od običnih za sušenje mlazom komprimiranog zraka, do velikih peći), tankove za otapanje neispravnih galvanskih slojeva s izradaka, tankove za rekuperaciju otpadnih voda koje se još mogu iskoristiti, prenosive crpke za transport otopina i, ako je potrebno, najmanje jedan spremnik za prihvat kupke za galvaniziranje.

Elektroformiranje ili galvanoplastika

Elektroformiranje se može podijeliti na proizvodnju konstrukcijskih dijelova (npr. cijevi, folija, limova) i na pojedinačno dobivanje alata za oblikovanje, npr. kalupa, kalibara, matrica, patrica i drugih dijelova za preradbu polimernih materijala, negativa, pozitiva, matrica i patrica za proizvodnju gramofonskih ploča i proizvodnju mjernih naprava za ispitivanje drugih proizvoda.

Danas se najviše elektroformira niklom, osobito radi dobivanja proizvoda s vrlo tvrdom površinom (trostruko tvrđom od površine masivnoga nikla) i drugim povoljnim mehaničkim svojstvima (bliskim mehaničkim svojstvima čelika), a vrlo otpornih prema koroziji. Bakrom se elektroformira najviše radi dekoracije, a u tehnici uglavnom radi dobivanja proizvoda s visokom vodljivošću i drugim svojstvima važnima za elektrotehniku. Za neke specijalne namjene elektroformira se i drugim metalima (npr. srebrom, kromom, željezom).

Opći postupak pri elektroformiranju obuhvaća izradbu modela, nanošenje vodljivih, odnosno razdvojnih slojeva, mehaničku pripremu, galvaniziranje, pojačavanje galvanskih slojeva, mehaničku obradbu prije odvajanja, odvajanje proizvoda i naknadnu obradbu.

Da bi se dobila dovoljno vjerna reprodukcija nekoga tijela, model za elektroformiranje mora biti dovoljno točno izrađen, a promjene njegova oblika ne smiju prekoračiti granice određene tolerancijama, pa mora biti dovoljno postojan u uvjetima procesa. Za to je najvažnije da materijal modela ima malen koeficijent toplinskog istezanja, da je dovoljno čvrst kako bi odolio unutrašnjim naprezanjima galvanskih slojeva i dovoljno otporan prema koroziji u kupkama. Elektroformiranje je često najprikladniji postupak za dobivanje vrlo tankih limova i metalnih folija. Od tih proizvoda najvažniji su bakreni limovi za elektrotehniku, osobito za tiskane spojeve. Takvi se limovi izrađuju komadno, na plosnatim ili cilindričnim modelima ili u neprekidnoj traci, pri čemu za modele služe rotirajući bubnjevi.

Postupci anodizacije

Osim elektroplatiranja i elektroformiranja, u područje galvanotehnike ubrajaju se gdjekad i postupci u kojima se procesi bitni za proizvod odvijaju na anodi, a procesi na katodi samo su nužno prateći. Pritom se ne radi o anodnom otapanju, već o stvaranju filma specijalnih svojstava (prvenstveno kemijski otpornoga, često i s poroznošću prikladnom za apsorpciju naliča, bojila itd.) od spojeva (većinom oksida, soli) metala anode, koja je u tom slučaju izradak, na njezinoj površini. Iako manje brojni, ti tzv. postupci anodizacije vrlo su značajni za suvremenu zaštitu od korozije.

galvanotehnika. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 17.12.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=21148>.