Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электр тогымен басқа металлдың қорғаныш немесе сәндік металл қабатын жасау.
Creation of protective or decorative metallic coating on other metal with electric current
Электрлептеу, сондай-ақ электрохимиялық шөгінді немесе электродепозиция деп аталады, – бұл қатты дененің бетіне сол металдың катиондарын тікелей электр тогы арқылы тотығуға ұшырату арқылы металл қабатын жасайтын процесс. Жабылатын бөлшек электролиттік жасушаның катоды (теріс электрод) ретінде әрекет етеді; электролит – жабылатын металдың тұзының ерітіндісі, ал анод (оң электрод) әдетте сол металдың тікелей блогы немесе инертті өткізгіш материал болып табылады. Ток сыртқы қуат көзімен қамтамасыз етіледі. Электрлептеу өнеркәсіпте және сәндік өнерде заттардың беттік қасиеттерін жақсарту үшін кеңінен қолданылады – мысалы, тозуға және коррозияға төзімділік, жылдамдық, жарықтандыру, электр өткізгіштігі немесе сыртқы түрі. Бұл жеткіліксіз өлшемді немесе тозығы жеткен бөлшектердің қалыңдығын арттыруға және күрделі пішіндегі металл пластиналарды жасауға қолданылады. Ол басылған тізбектерді және интегралдық схемалардағы мыс қосылыстарын жасау үшін мыс және басқа өткізгіштерді шөгіндіруге қолданылады. Ол сондай-ақ мыс сияқты металдарды тазарту үшін де қолданылады. Аталған металдарды электрлептеу процесі электрототығу процесін пайдаланады (яғни, жұмыс электродында теріс немесе катодтық ток болады). "Электрлептеу" термині кейде электрототығу кезінде (яғни, жұмыс электродында оң немесе анодтық ток) жүретін процестер үшін де қолданылады, бірақ мұндай процестер көбінесе электрлептеу емес, анодтау деп аталады. Мұндай мысалдың бірі – күміс/күміс хлориді (AgCl) электродтарын жасау үшін хлорид ерітінділерінде күміс сымдарында күміс хлоридінің түзілуі. Электрлік жылтырату – металл заттың бетінен сыртқы қабатты селективті түрде жою үшін электр тогын пайдаланатын процесс, ол электрлептеу процесіне кері процесс болып табылады. Жабылу қабілеті – бұл электролиттік ток пен, демек, жабылған металл қалыңдығының біртектілігін анодқа жақын және одан алыс орналасқан бөлшектердің аймақтарында өлшейтін маңызды параметр. Ол көбінесе электролиттік ерітіндінің құрамы мен температурасына, сондай-ақ жұмыс тогының тығыздығына байланысты. Жабылу ваннасының жоғары жабылу қабілеті біртекті жабылуға әкеледі.
Electroplating, also known as electrochemical deposition or electrodeposition, is a process for producing a metal coating on a solid substrate through the reduction of cations of that metal by means of a direct electric current. The part to be coated acts as the cathode (negative electrode) of an electrolytic cell; the electrolyte is a solution of a salt of the metal to be coated, and the anode (positive electrode) is usually either a block of that metal, or of some inert conductive material. The current is provided by an external power supply. Electroplating is widely used in industry and decorative arts to improve the surface qualities of objects—such as resistance to abrasion and corrosion, lubricity, reflectivity, electrical conductivity, or appearance. It is used to build up thickness on undersized or worn out parts and to manufacture metal plates with complex shape, a process called electroforming. It is used to deposit copper and other conductors in forming printed circuit boards and copper interconnects in integrated circuits. It is also used to purify metals such as copper. The aforementioned electroplating of metals uses an electroreduction process (that is, a negative or cathodic current is on the working electrode). The term "electroplating" is also used occasionally for processes that occur under electro oxidation (i. e positive or anodic current on the working electrode), although such processes are more commonly referred to as anodizing rather than electroplating. One such example is the formation of silver chloride on silver wire in chloride solutions to make silver/silver chloride (AgCl) electrodes. Electropolishing, a process that uses an electric current to selectively remove outermost layer from the surface of a metal object, is the reverse of the process of electroplating. Throwing power is an important parameter that provides a measure of the uniformity of electroplating current, and consequently the uniformity of the electroplated metal thickness, on regions of the part that are near to the anode compared to regions that are far from it. It depends mostly on the composition and temperature of the electroplating solution, as well as on the operating current density. A higher throwing power of the plating bath results in a more uniform coating.
Процесс
Электролиттік жалату ұясында жалануға тиіс металдың оң иондары (катиондар) болуы керек. Бұл катиондар катодта нөлдік валенттілік күйге дейін тотығуға ұшырайды. Мысалы, мыс жалату үшін электролит мыс(II) сульфатының ерітіндісі болуы мүмкін, ол Cu2+ катиондарына және SO42- аниондарына ыдырайды. Катодта Cu2+ екі электронды қабылдап, металл мысқа айналады. Егер анод катодқа жалануға арналған металдан жасалған болса, анодта кері реакция жүріп, ол еріген катионға айналуы мүмкін. Мысалы, мыс анодта екі электронын жоғалтып, Cu2+ иондарына тотығады. Бұл жағдайда анодтың еріу жылдамдығы катодтың жалану жылдамдығымен тең болады, сондықтан электролиттік ваннадағы иондар анод арқылы үнемі толықтырылады. Нәтижесінде металл анодтан катодқа тиімді түрде өтеді. Анод электрохимиялық тотығуға төзімді материалдан, мысалы, қорғасын немесе көміртектен жасалуы мүмкін. Одан кейін анодта оттегі, сутек пероксиді және басқа да қосалқы өнімдер пайда болады. Бұл жағдайда ваннадағы металл иондарын толықтыру қажет (ерітіндіден алынған кезде үнемі немесе мерзімік). Жалану көбінесе жеке металл элементінен, қорытпадан емес жасалады. Дегенмен, кейбір қорытпаларды, әсіресе мыс және қосымша жалатуға болады. Жаланған "қорытпалар" – "нағыз қорытпалар" (қатты ерітінділер) емес, олар жалану кезінде пайда болатын металл элементтерінің ұсақ кристалдары. Жаланған қосымша үшін кейде нағыз қорытпа қажет деп есептеледі, сондықтан жаланған қосымшаны балқытып, қалайы мен қорғасынның нағыз қорытпаға бірігуіне мүмкіндік береді. Нағыз қорытпа жалану кезінде пайда болған қоспаға қарағанда коррозияға төзімді. Көптеген жалату ванналарында металл иондарының тұрақты деңгейін сақтауға, анодтың коррозиясын жеңілдетуге және өткізгіштікті арттыруға көмектесетін басқа металдардың цианидтері (мысалы, калий цианиді) де қосылады. Сонымен қатар, өткізгіштікті арттыру үшін карбонаттар мен фосфаттар сияқты металл емес химиялық заттар да қосылуы мүмкін. Субстраттың белгілі бір бөліктерін жаламайтын болса, ваннаның осы бөліктермен жанасуын болдырмау үшін тоқтаулар қолданылады. Типик тоқтауларға таспа, фольга, лак және балауыз жатады.
The electrolyte in the electrolytic plating cell should contain positive ions (cations) of the metal to be deposited. These cations are reduced at the cathode to the metal in the zero valence state. For example, the electrolyte for copper plating can be a solution of copper(II) sulfate, which dissociates into Cu2+ cations and SO42 anions. At the cathode, the Cu2+ is reduced to metallic copper by gaining two electrons. When the anode is made of the metal that is intended for coating onto the cathode, the opposite reaction may occur at the anode, turning it into dissolved cations. For example, copper would be oxidized at the anode to Cu2+ by losing two electrons. In this case, the rate at which the anode is dissolved will equal the rate at which the cathode is plated, and thus the ions in the electrolyte bath are continuously replenished by the anode. The net result is the effective transfer of metal from the anode to the cathode. The anode may instead be made of a material that resists electrochemical oxidation, such as lead or carbon. Oxygen, hydrogen peroxide, and some other byproducts are then produced at the anode instead. In this case, ions of the metal to be plated must be replenished (continuously or periodically) in the bath as they are drawn out of the solution. The plating is most commonly a single metallic element, not an alloy. However, some alloys can be electrodeposited, notably brass and solder. Plated "alloys" are not "true alloys" (solid solutions), but rather they are tiny crystals of the elemental metals being plated. In the case of plated solder, it is sometimes deemed necessary to have a true alloy, and the plated solder is melted to allow the tin and lead to combine into a true alloy. The true alloy is more corrosion resistant than the as plated mixture. Many plating baths include cyanides of other metals (such as potassium cyanide) in addition to cyanides of the metal to be deposited. These free cyanides facilitate anode corrosion, help to maintain a constant metal ion level, and contribute to conductivity. Additionally, non metal chemicals such as carbonates and phosphates may be added to increase conductivity. When plating is not desired on certain areas of the substrate, stop offs are applied to prevent the bath from coming in contact with the substrate. Typical stop offs include tape, foil, lacquers, and waxes.
Шабуылдау
Бастапқыда, жоғары сапалы және негізге жақсы жабысатын өте жұқа (әдетте 0,1 мкм-ден кем қалыңдығы) жалатылымды қалыптастыру үшін «соққы» немесе «жарқырау» деп аталатын арнайы жалатылым қолданылуы мүмкін. Бұл келесі жалатылым процестері үшін негіз болып табылады. Соққы жасау үшін жоғары ток тығыздығы және төмен иондық концентрациясы бар ванна қолданылады. Бұл процесс баяу болғандықтан, қажетті соққы қалыңдығына жеткеннен кейін тиімді жалатылым процестері қолданылады. Соққылау әдісі әртүрлі металдарды жалатумен бірге қолданылады. Егер коррозияға төзімділігін арттыру үшін металға белгілі бір жалатылым қажет болса, бірақ бұл металдың негізге нашар жабысу қабілеті болса, онда екеуімен де үйлесімді соққы алдымен жалатылады. Мұның бір мысалы – мырыш қорытпаларындағы электролиттік никельдің нашар жабысуы, онда екеуіне де жақсы жабысатын мыс соққысы қолданылады. Импульстік электрожалатылымның эксперименталдық параметрлері әдетте ең жоғары ток/потенциал, жұмыс циклы, жиілік және тиімді ток/потенциалдан тұрады. Ең жоғары ток/потенциал – электрожалатылым тогының немесе потенциалының максималды мәні. Жұмыс циклы – белгілі бір электрожалатылым кезеңінде ток немесе потенциал қолданылатын уақыттың тиімді үлесі. Тиімді ток/потенциал жұмыс циклын және ток немесе потенциалдың ең жоғары мәнін көбейту арқылы есептеледі. Импульстік электрожалатылым жалатылған қабықшаның сапасын жақсартуға және жылдам жалатылым кезінде туындаған ішкі кернеуді азайтуға көмектеседі. Ықшам жұмыс циклы мен жоғары жиіліктің үйлесімі беткі жарықтардың пайда болуын азайтуы мүмкін. Дегенмен, тұрақты тиімді ток немесе потенциалды сақтау үшін жоғары ток/потенциалды және жылдам қосқышты қамтамасыз ететін қуатты қуат көзі қажет болуы мүмкін. Импульстік электрожалатылымның тағы бір жиі кездесетін мәселесі – анод материалының кері электрожалатылым кезінде, әсіресе платина сияқты қымбат, инертті электрод үшін жалатылып, ластануы мүмкін. Импульстік электрожалатылымға әсер ететін басқа факторларға температура, анод пен катод арасындағы қашықтық және араластыру жатады. Кейде импульстік электрожалатылымды жылытылған электрожалатылым ваннасында жүргізуге болады, бұл жалатылым жылдамдығын арттырады, себебі көптеген химиялық реакциялардың жылдамдығы температурамен экспоненциалды түрде өседі (Аррениус заңы бойынша). Анод пен катод арасындағы қашықтық анод пен катод арасындағы ток таралуымен байланысты. Үлгінің ауданына шамалы қашықтық токтың біркелкі таралуын қамтамасыз етпеуі және жалатылған үлгінің беткі топологиясына әсер етуі мүмкін. Араластыру металл иондарының көлемдік ерітіндіден электрод бетіне тасымалдану/диффузия жылдамдығын арттыруы мүмкін. Араластырудың оптималды параметрлері әртүрлі металдарды электрожалатылым процестері үшін өзгеше болады.
Initially, a special plating deposit called a strike or flash may be used to form a very thin (typically less than 0.1 μm thick) plating with high quality and good adherence to the substrate. This serves as a foundation for subsequent plating processes. A strike uses a high current density and a bath with a low ion concentration. The process is slow, so more efficient plating processes are used once the desired strike thickness is obtained. The striking method is also used in combination with the plating of different metals. If it is desirable to plate one type of deposit onto a metal to improve corrosion resistance but this metal has inherently poor adhesion to the substrate, then a strike can be first deposited that is compatible with both. One example of this situation is the poor adhesion of electrolytic nickel on zinc alloys, in which case a copper strike is used, which has good adherence to both. The experimental parameters of pulse electroplating usually consist of peak current/potential, duty cycle, frequency, and effective current/potential. Peak current/potential is the maximum setting of electroplating current or potential. Duty cycle is the effective portion of time in a certain electroplating period with the current or potential applied. The effective current/potential is calculated by multiplying the duty cycle and peak value of the current or potential. Pulse electroplating could help to improve the quality of electroplated film and release the internal stress built up during fast deposition. A combination of the short duty cycle and high frequency could decrease surface cracks. However, in order to maintain the constant effective current or potential, a high performance power supply may be required to provide high current/potential and a fast switch. Another common problem of pulse electroplating is that the anode material could get plated and contaminated during the reverse electroplating, especially for a high cost, inert electrode such as platinum. Other factors that affect the pulse electroplating include temperature, anode to cathode gap, and stirring. Sometimes, pulse electroplating can be performed in a heated electroplating bath to increase the deposition rate, since the rate of most chemical reactions increases exponentially with temperature per the Arrhenius law. The anode to cathode gap is related to the current distribution between anode and cathode. A small gap to sample area ratio may cause uneven distribution of current and affect the surface topology of the plated sample. Stirring may increase the transfer/diffusion rate of metal ions from the bulk solution to the electrode surface. The ideal stirring setting varies for different metal electroplating processes.
Электропластика және щеткамен пластикалау
Бұл процеске ұқсас процесс – щеткамен электрлеп жабу, онда белгілі бір аймақтар немесе бүкіл заттар жабынмен қаныққан щетка арқылы жабылады. Щетка, әдетте, жабын ерітіндісін ұстап тұратын және жабылатын затпен тікелей жанасуды болдырмайтын сіңіретін матамен оралған тот баспайтын болаттан жасалған корпус болып табылады. Ол төмен вольтты тұрақты ток көзінің анодына қосылады, ал жабылатын зат катодқа қосылады. Оператор щетканы жабын ерітіндісіне мақтап, содан кейін оны затқа жағады, жабын материалының тегіс таралуын қамтамасыз ету үшін щетканы үздіксіз жылжытады. Щеткамен электрлеп жабу, ыдыстарда жабуға қарағанда бірнеше артықшылықтарға ие, оларға көшіруге ыңғайлылығы, кейбір себептермен ыдыстарда жабу мүмкін емес заттарды жабу мүмкіндігі (мысалы, ғимаратты қалпына келтіру кезінде өте үлкен сәндік тірек бағаналарының бөліктерін жабу), минималды немесе жабын қабатын қажет етпеуі және салыстырмалы түрде аз жабын ерітіндісін қажет етуі жатады. Ыдыстарда жабумен салыстырғанда кемшіліктеріне оператордың үлкен қатысуы (ыдыстарда жабу көбінесе минималды назармен жасалуы мүмкін) және жабын қалыңдығының жеткіліксіздігі кіруі мүмкін.
A closely related process is brush electroplating, in which localized areas or entire items are plated using a brush saturated with plating solution. The brush, typically a stainless steel body wrapped with an absorbent cloth material that both holds the plating solution and prevents direct contact with the item being plated, is connected to the anode of a low voltage direct current power source, and the item to be plated is connected to the cathode. The operator dips the brush in plating solution and then applies it to the item, moving the brush continually to get an even distribution of the plating material. Brush electroplating has several advantages over tank plating, including portability, the ability to plate items that for some reason cannot be tank plated (one application was the plating of portions of very large decorative support columns in a building restoration), low or no masking requirements, and comparatively low plating solution volume requirements. Disadvantages compared to tank plating can include greater operator involvement (tank plating can frequently be done with minimal attention), and the inability to achieve as great a plate thickness.
Шымды қаптау
Электрожақтаудың осы әдісі өнеркәсіпте көптеген ұсақ заттарды жақтау үшін ең көп қолданылатын әдістердің бірі болып табылады. Заттар цилиндр тәрізді, тоқ өткізбейтін қоршауға салынады, содан кейін оларға жабылатын металлдың ерітілген иондары бар химиялық ваннаға батырылады. Цилиндр айналдырылады, ал цилиндр ішіндегі әртүрлі бөліктер арқылы электр тогы жүргізіледі, олар бір-біріне тигенде тізбек толықтанады. Нәтижесінде өте біркелкі және тиімді жақтау процесі пайда болады, бірақ дайын өнімдердің беті жақтау процесінде сызаттан зардап шегуі мүмкін. Бұл әдіс әсемдікке аса мән беретін немесе өте дәл жасалған заттарға қолайсыз.
This technique of electroplating is one of the most common used in the industry for large numbers of small objects. The objects are placed in a barrel shaped non conductive cage and then immersed in a chemical bath containing dissolved ions of the metal that is to be plated onto them. The barrel is then rotated, and electrical currents are run through the various pieces in the barrel, which complete circuits as they touch one another. The result is a very uniform and efficient plating process, though the finish on the end products will likely suffer from abrasion during the plating process. It is unsuitable for highly ornamental or precisely engineered items.
Тазалық
Электрожақтаудың сәтті болуы үшін тазалық өте қажет, себебі майдың молекулалық қабаттары жақтаманың жабысуына кедергі келтіруі мүмкін. ASTM B322 – электрожақтау алдында металдарды тазалау жөніндегі стандартты нұсқаулық. Тазалауға еріткішпен тазалау, ыстық сілтілі жуғышпен тазалау, электрлік тазалау және қышқылмен өңдеу кіреді. Тазалықты тексерудің ең көп таралған өндірістік тәсілі – су үзу тесті, онда бет мұқият шайылып, тік ұсталады. Май сияқты гидрофобты ластаушылар судың тамшыланып, бөлінуіне себеп болады, соның салдарынан су тез ағып кетеді. Абсолютті таза металл беттері гидрофильді болады және тамшыланбай немесе ағып кетпей, үздіксіз су қабатын сақтайды. ASTM F22 осы тестінің бір түрін сипаттайды. Бұл тест гидрофильді ластаушыларды анықтамайды, бірақ электрожақтау оларды оңай ығыстыра алады, себебі ерітінділер су негізінде дайындалған. Сабын сияқты беттік белсенді заттар тестің сезімталдығын азайтады және оларды мұқият шаю қажет.
Cleanliness is essential to successful electroplating, since molecular layers of oil can prevent adhesion of the coating. ASTM B322 is a standard guide for cleaning metals prior to electroplating. Cleaning includes solvent cleaning, hot alkaline detergent cleaning, electrocleaning, and acid treatment. The most common industrial test for cleanliness is the waterbreak test, in which the surface is thoroughly rinsed and held vertical. Hydrophobic contaminants such as oils cause the water to bead and break up, allowing the water to drain rapidly. Perfectly clean metal surfaces are hydrophilic and will retain an unbroken sheet of water that does not bead up or drain off. ASTM F22 describes a version of this test. This test does not detect hydrophilic contaminants, but electroplating can displace these easily, since the solutions are water based. Surfactants such as soap reduce the sensitivity of the test and must be thoroughly rinsed off.
Атқаратын күші
Алып тастау қуаты (немесе макро алып тастау қуаты) — электрожабын тогының біркелкілігін сипаттайтын маңызды параметр, соның салдарынан анодқа жақын және алыс орналасқан бөліктердегі электрожабын металл қалыңдығының біркелкілігін өлшейді. Ол негізінен электрожабын ерітіндісінің құрамы мен температурасына байланысты. Алып тастау қуатын өлшемсіз Вагнер саны арқылы сипаттауға болады:
Throwing power (or macro throwing power) is an important parameter that provides a measure of the uniformity of electroplating current, and consequently the uniformity of the electroplated metal thickness, on regions of the part that are near the anode compared to regions that are far from it. It depends mostly on the composition and temperature of the electroplating solution. Throwing power can be characterized by the dimensionless Wagner number:
мұнда R — әмбебап газ тұрақтысы, T — жұмыс температурасы, κ — жабын ерітіндісінің иондық өткізгіштігі, F — Фарадей тұрақтысы, L — жабыннанған нысанның эквиваленттік мөлшері, α — беру коэффициенті, ал i — беттік орташа (сутек бөлінуін қоса алғанда) ток тығыздығы. Вагнер саны кинетикалық және омикалық кедергілердің арақатынасын көрсетеді. Вагнер саны жоғары болғанда, жабын біркелкірек болады. Бұл жабыннанған нысанның мөлшерін (L) кішірейте отырып, ток тығыздығын |i| азайту, α-ны төмендететін (электр тогын кернеуге азырақ сезімтал ететін) химиялық заттар қосып, ерітіндінің өткізгіштігін арттыру (мысалы, қышқыл қосу) арқылы іс жүзінде қол жеткізіледі. Сутек бөлінуінің бір мезгілде жүруі, |i| ұлғайту арқылы электрожабынның біркелкілігін жақсартады; алайда, бұл әсер сутек көпіршіктері мен гидроксидтің жиналуынан туындайтын кедергілермен күшін жоғалтуы мүмкін. Вагнер санын дәл өлшеу қиын; сондықтан, стандартты жасушалармен тәжірибе жүзінде алу оңай болатын басқа байланысты параметрлер көбінесе қолданылады. Бұл параметрлер екі қатынастан туындайды: катодтың анодқа "жақын" аймағының қалыңдығы мен анодтан "алыс" аймақтың қалыңдығы арасындағы қатынас және электролит арқылы анодқа дейінгі осы аймақтардың арақашықтығы арасындағы қатынас. Мысалы, Харринг Блум жасушасында, оның екі тәуелсіз катоды үшін және жабын қалыңдығының қатынасы M = 6 болатын жасушада Харринг Блумның алып тастау қуаты бар. Осы анықтамалардың кез келгеніне сәйкес алып тастау қуатын үлкен (кем теріс) ету арқылы біркелкі қалыңдыққа қол жеткізіледі. Алып тастау қуаты сияқты жасушаның өнімділігін сипаттайтын параметрлер өндірістік жабын ваннасындағы жағдайларға ұқсас жағдайларды қайта жасайтын әртүрлі конструкциядағы шағын сынақ жасушаларында өлшенеді.
where R is the universal gas constant, T is the operating temperature, κ is the ionic conductivity of the plating solution, F is the Faraday constant, L is the equivalent size of the plated object, α is the transfer coefficient, and i the surface averaged total (including hydrogen evolution) current density. The Wagner number quantifies the ratio of kinetic to ohmic resistances. A higher Wagner number produces a more uniform deposition. This can be achieved in practice by decreasing the size (L) of the plated object, reducing the current density |i|, adding chemicals that lower α (make the electric current less sensitive to voltage), and raising the solution conductivity (e. g. by adding acid). Concurrent hydrogen evolution usually improves the uniformity of electroplating by increasing |i|; however, this effect can be offset by blockage due to hydrogen bubbles and hydroxide deposits. The Wagner number is rather difficult to measure accurately; therefore, other related parameters, that are easier to obtain experimentally with standard cells, are usually used instead. These parameters are derived from two ratios: the ratio of the plating thickness of a specified region of the cathode "close" to the anode to the thickness of a region "far" from the cathode and the ratio of the distances of these regions through the electrolyte to the anode. In a Haring Blum cell, for example, for its two independent cathodes, and a cell yielding plating thickness ratio of M = 6 has Harring Blum throwing power A more uniform thickness is obtained by making the throwing power larger (less negative) according to any of these definitions. Parameters that describe cell performance such as throwing power are measured in small test cells of various designs that aim to reproduce conditions similar to those found in the production plating bath.
Көлденең жасуша
Халл камерасы – электролық ваннаның жай-күйін жартылай сандық түрде тексеруге арналған сынақ камерасының бір түрі. Ол пайдалы ток тығыздығының диапазонын, қоспа концентрациясын оңтайландыруды, қоспалардың әсерін анықтауды және макро тарату қабілетін көрсетуге мүмкіндік береді. Халл камерасы зертханалық масштабта жалатылатын ваннаны қайталайды. Ол жалатылатын ерітіндінің үлгісімен және түзетушіге қосылған тиісті анодпен толтырылады. "Жұмыс" орнына ваннаның "денсаулығын" көрсету үшін жалатылатын Халл камерасының сынақ панелі қойылады. Халл камерасы – 267 миллилитр жалатылатын ванна ерітіндісін сыйыратын трапеция пішіндес контейнер. Бұл пішін сынақ панелін анодқа бұрыштап орналастыруға мүмкіндік береді. Нәтижесінде, жалану оның ұзындығы бойынша әртүрлі ток тығыздықтарында жүзеге асады, оларды Халл камерасының сызық өлшегішімен өлшеуге болады. Ерітіндінің көлемі қоспа концентрациясын жартылай сандық түрде өлшеуге мүмкіндік береді: 267 мл ерітіндіге 1 грамм қосу, жалату ваннасындағы 0,5 унция/галлонға тең.
The Hull cell is a type of test cell used to semi quantitatively check the condition of an electroplating bath. It measures useable current density range, optimization of additive concentration, recognition of impurity effects, and indication of macro throwing power capability. The Hull cell replicates the plating bath on a lab scale. It is filled with a sample of the plating solution and an appropriate anode which is connected to a rectifier. The "work" is replaced with a Hull cell test panel that will be plated to show the "health" of the bath. The Hull cell is a trapezoidal container that holds 267 milliliters of a plating bath solution. This shape allows one to place the test panel on an angle to the anode. As a result, the deposit is plated at a range current densities along its length, which can be measured with a Hull cell ruler. The solution volume allows for a semi quantitative measurement of additive concentration: 1 gram addition to 267 mL is equivalent to 0.5 oz/gal in the plating tank.
Әсерлер
Электрожақтау дайындаманың химиялық, физикалық және механикалық қасиеттерін өзгертеді. Химиялық өзгеріске мысал – никельмен жақтау коррозияға төзімділікті арттырады. Физикалық өзгеріске мысал – сыртқы түрінің өзгеруі. Механикалық өзгеріске мысал – созу беріктігінің немесе беткі қаттылығының өзгеруі, бұл құрал жасау саласында қажетті қасиет. Астыңғы мыс немесе никельмен жақталған тізбектерге қышқыл алтынмен электрожақтау контактілік кедергіні және беткі қаттылықты азайтады. Жұмсақ болаттың мыспен жақталған бөліктері, егер осы бөліктерді ауырту қажет болмаса, маска ретінде қолданылады. Қалаймен жақталған болат, қалайдың тотығуынан болатын беткейдің матоқтығын болдырмау үшін хроммен жақталады.
Electroplating changes the chemical, physical, and mechanical properties of the workpiece. An example of a chemical change is when nickel plating improves corrosion resistance. An example of a physical change is a change in the outward appearance. An example of a mechanical change is a change in tensile strength or surface hardness, which is a required attribute in the tooling industry. Electroplating of acid gold on underlying copper or nickel plated circuits reduces contact resistance as well as surface hardness. Copper plated areas of mild steel act as a mask if case hardening of such areas are not desired. Tin plated steel is chromium plated to prevent dulling of the surface due to oxidation of tin.
Тарих
Алғашқы электроқаптау Парфян империясы дәуірінде жасалған деп теорияландырылған. Вильгельм Кениг 1930 жылдары Ирактың Ұлттық мұражайындағы көмекші қызметінде ежелгі Ирактан алынған, өте жұқа алтын қабаты бар, өте әдемі күміс заттарды байқады және олардың электроқапталған болуы мүмкін деп болжады. Ол өзінің идеясын 1938 жылы Парфян империясының (б.з.д. 150 – 223 ж.) және Сасанид империясының (224–650 ж.) астанасы Ктесифон қаласының жанында табылған, мүмкін парфян батареясына сілтеме жасай отырып, растады. Алайда, зерттеушілер бұл пікірді жоққа шығарды. Қазіргі археологтар Кениг көрген заттардың электроқапталмағанын, керісінше, сынапты пайдаланып отпен алтын жалатқанын келіседі. Сондықтан, ежелгі Месопотамиядан алынған электроқаптау белгілері бар екенін сенімді түрде айтуға болатын ешқандай мысал жоқ. Электроқаптауды 1805 жылы итальяндық химик Луиджи Валентино Бругнателли ойлап тапты. Бругнателли өзінің әріптесі Алессандро Вольтаның бес жыл бұрынғы өнертабысы – вольта тірегін алғашқы электрлендіру процесін жеңілдету үшін пайдаланды. Бругнателлидің өнертабыстары Франция Ғылым академиясы тарапынан тоқтатылды және келесі отыз жыл бойы кеңінен қолданылмады. 1839 жылға қарай, Ұлыбритания мен Ресейдегі ғалымдар Бругнателлидің металл жабу процесіне ұқсас, баспа тақталарын мыспен электроқаптау процесін тәуелсіз түрде ойлап тапты. Ресейдегі Борис Якоби ғана гальванопластиканы қайта ашпады, сонымен қатар электротиптеу және гальванопластикалық мүсіндеме жасады. Гальванопластика Ресейде тез арада танымал болды, өнертапқыш Питер Багратион, ғалым Генрих Ленц және ғылыми-фантастикалық жазушы Владимир Одоевский сияқты адамдар технологияны одан әрі дамытуға үлес қосты. 19 ғасырдың ортасында Ресейдегі электроқаптаудың ең танымал мысалдарының бірі – Санкт-Петербургтегі Санкт-Исаак соборының алып гальванопластикалық мүсіндері және Мәскеудегі Құтқарушы Мәсіх соборының алтынмен электроқапталған күмбезі, бұл әлемдегі үшінші ең биік православие шіркеуі. Содан кейін, Англияның Бирмингем қаласынан Джон Райт калий цианидінің алтын мен күмісті электроқаптау үшін қолайлы электролит екенін анықтады. Райттың серіктестері Джордж Элкингтон мен Генри Элкингтон 1840 жылы электроқаптауға алғашқы патенттерді алды. Осы екеуі кейін Бирмингемде электроқаптау өнеркәсібін құрды, ол бүкіл әлемге тарады. 1844 жылғы Вулрич электр генераторы, қазір Бирмингем ғылым мұражайындағы Thinktank-те сақталады, өнеркәсіпте қолданылған ең алғашқы электр генераторы болып табылады. Оны Элкингтондар қолданды. Гамбургтегі Norddeutsche Affinerie 1876 жылы өндірісті бастаған алғашқы заманауи электроқаптау зауыты болды. Электрохимия ғылымы дамыған сайын, оның электроқаптаумен байланысы түсінікті болды және декоративтік емес металл электроқаптаудың басқа түрлері жасалды. Никель, мыс, қалайы және мырышқа коммерциялық электроқаптау 1850 жылдары дамыды. Элкингтонның патенттеріне негізделген электроқаптау ванналары мен жабдықтар көптеген ірі нысандарды қаптау және арнайы өндірістік және инженерлік қолданбалар үшін кеңейтілді. 19 ғасырдың соңында электр генераторларын дамыту электроқаптау өнеркәсібіне үлкен серпін берді. Жоғары ток болғандықтан, коррозиядан қорғау және тозуға төзімділігін арттыру қажеттігімен қатар, жақсы көрініс талап ететін металл машина бөлшектері, жабдықтар және автомобиль бөліктерін жаппай өңдеуге болады. Екі дүниежүзілік соғыс және авиация өнеркәсібінің өсуі одан әрі даму мен жетілдіруге, соның ішінде қатты хромды қаптау, қола қорытпасын қаптау, сульфаматты никель қаптау және басқа да көптеген қаптау процестеріне серпін берді. Қаптау жабдықтары қолмен басқарылатын, қайыңмен қапталған ағаш резервуарлардан сағатына мыңдаған килограмм бөліктерді өңдеуге қабілетті автоматтандырылған жабдықтарға айналды. Американ физигі Ричард Фейнманның алғашқы жобаларының бірі металлдан пластикке электроқаптау технологиясын әзірлеу болды. Фейнман өзінің досының бастапқы идеясын табысты өнертабысқа айналдырды, бұл оның жұмыс берушісіне (және досына) жасаған, бірақ басқаша орындай алмайтын коммерциялық уәделерін орындауға мүмкіндік берді.
It has been theorized that the first electroplating was done in Parthian Empire era. Wilhelm König, while an assistant at the National Museum of Iraq in the 1930s, had observed a number of very fine silver objects from ancient Iraq, plated with very thin layers of gold, and speculated that they were electroplated. He corroborated his idea by referring to a possible Parthian battery discovered in 1938 near the metropolis of Ctesiphon, the capital of the Parthian (150 BC – 223 AD) and Sasanian (224–650 AD) empires of Persia. However, this has been widely debunked by researchers. Modern archaeologists now generally agree that the objects seen by König were not, in fact, electroplated at all, but rather fire gilded using mercury. There are therefore no known examples of objects from ancient Mesopotamia that can be reliably described as showing signs of electroplating. Electroplating was invented by Italian chemist Luigi Valentino Brugnatelli in 1805. Brugnatelli used his colleague Alessandro Volta's invention of five years earlier, the voltaic pile, to facilitate the first electrodeposition. Brugnatelli's inventions were suppressed by the French Academy of Sciences and did not become used in general industry for the following thirty years. By 1839, scientists in Britain and Russia had independently devised metal deposition processes similar to Brugnatelli's for the copper electroplating of printing press plates. Boris Jacobi in Russia not only rediscovered galvanoplastics, but developed electrotyping and galvanoplastic sculpture. Galvanoplastics quickly came into fashion in Russia, with such people as inventor Peter Bagration, scientist Heinrich Lenz, and science fiction author Vladimir Odoyevsky all contributing to further development of the technology. Among the most notorious cases of electroplating usage in mid 19th century Russia were the gigantic galvanoplastic sculptures of St. Isaac's Cathedral in Saint Petersburg and gold electroplated dome of the Cathedral of Christ the Saviour in Moscow, the third tallest Orthodox church in the world. Soon after, John Wright of Birmingham, England discovered that potassium cyanide was a suitable electrolyte for gold and silver electroplating. Wright's associates, George Elkington and Henry Elkington were awarded the first patents for electroplating in 1840. These two then founded the electroplating industry in Birmingham from where it spread around the world. The Woolrich Electrical Generator of 1844, now in Thinktank, Birmingham Science Museum, is the earliest electrical generator used in industry. It was used by Elkingtons. The Norddeutsche Affinerie in Hamburg was the first modern electroplating plant starting its production in 1876. As the science of electrochemistry grew, its relationship to electroplating became understood and other types of non decorative metal electroplating were developed. Commercial electroplating of nickel, brass, tin, and zinc were developed by the 1850s. Electroplating baths and equipment based on the patents of the Elkingtons were scaled up to accommodate the plating of numerous large scale objects and for specific manufacturing and engineering applications. The plating industry received a big boost with the advent of the development of electric generators in the late 19th century. With the higher currents available, metal machine components, hardware, and automotive parts requiring corrosion protection and enhanced wear properties, along with better appearance, could be processed in bulk. The two World Wars and the growing aviation industry gave impetus to further developments and refinements, including such processes as hard chromium plating, bronze alloy plating, sulfamate nickel plating, and numerous other plating processes. Plating equipment evolved from manually operated tar lined wooden tanks to automated equipment capable of processing thousands of kilograms per hour of parts. One of the American physicist Richard Feynman's first projects was to develop technology for electroplating metal onto plastic. Feynman developed the original idea of his friend into a successful invention, allowing his employer (and friend) to keep commercial promises he had made but could not have fulfilled otherwise.