Урок 11.7ПокрыватьГлава 11 · Покрытия и отделка поверхности

Гальванопластика

Покрытие, выращенное толстым слоем на модели, затем снятое

Гальванопластика выращивает металлическую деталь атом за атомом на модели, а затем модель убирают. Это гальваническое покрытие (Гальваническое покрытие), которое продолжается, пока металл не сможет стоять сам. Так делают сетки бритв и матрицы для виниловых пластинок, потому что она копирует детали тоньше микрона (тысячной доли миллиметра).

Фото: Jotquadrat, CC BY-SA 3.0, через Wikimedia Commons

Гальванопластика · матрица, гальваническая ванна, снятая копияЧитайте три панели слева направо; цифры в кружках соответствуют шагам ниже.

Как это работает

Сделать оправку. Оправку (исходную форму, на которой растёт металл) обрабатывают резанием, отливают, печатают на 3D-принтере или вытравливают. Её поверхность — негатив нужной.
Сделать поверхность проводящей. Пластиковые, восковые или стеклянные оправки покрывают очень тонким проводящим слоем, например серебряной краской или графитом. Металлические оправки получают разделительный слой, чтобы копия потом отошла.
Погрузить и подключить. Оправку погружают в электролит (ванну с растворёнными солями металла) напротив анода (положительного электрода, никелевой или медной пластины). Источник постоянного тока делает оправку катодом (отрицательным электродом).
Вырастить металл. Ток притягивает ионы металла (электрически заряженные атомы) к оправке, где они превращаются в твёрдый металл. Анод медленно растворяется и пополняет ванну. Слой обычно утолщается на десятки микрон в час, поэтому деталь делается от часов до суток.
Отделить копию. Оболочку снимают или отделяют, либо оправку выплавляют или растворяют. Копию обрезают и доводят; многоразовую оправку ставят обратно для следующей.

Ключевые факты

Материалы: В основном никель и медь, также золото, серебро и железо; оправки из металла, стекла, кремния, пластика или воска
Типичные детали: Тонкие оболочки, фольга, мелкие сетки, бесшовные полые детали, мелкотекстурные формы
Размер детали: От микродеталей менее 1 мм до оболочек в десятки сантиметров; стенки от нескольких микрон до нескольких миллиметров
Точность: Копирует детали оправки менее 1 мкм (одной тысячной миллиметра); толщина стенки менее равномерна, толще на кромках и углах
Качество поверхности: Внутренняя сторона так же гладка, как оправка, зеркальная на полированной; наружная — матовая и менее чёткая
Подходящая партия: От единичных изделий до средних серий; одна оправка может сделать много копий
Стоимость оснастки и оборудования: От низкой до умеренной: сотни долларов за любительскую ванну, обычно десятки тысяч и выше за промышленную линию; главные затраты — долгое время в ванне
Скорость: Медленно: обычно десятки микрон в час, поэтому стенка 1 мм растёт примерно сутки и более

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Копирует чрезвычайно тонкие детали, даже поверхности оптического качества
Делает тонкие лёгкие бесшовные оболочки и сетки
Чистый металл с мелким прочным зерном
Одна оправка может сделать много одинаковых копий

Ограничения

Медленно: толстые детали делаются от часов до суток
Копия должна сниматься с оправки, что ограничивает формы
Наружная поверхность менее точна; металл нарастает на кромках и углах
Требует аккуратной химии ванны, частично опасной

Где применяется

Музыка и медиаМатрицы для виниловых пластинок, матрицы для CD и DVD
Потребительские товарыСетки электробритв, мелкие фильтры и сита
Печать и электроникаПластины сопел струйных принтеров, ротационные трафаретные сетки, микроформы
Космос и оптикаОболочки зеркал рентгеновских телескопов, рефлекторы, волноводы
АвиацияТонкостенные сопла, охлаждающие рубашки, сильфоны
Ювелирное дело и искусствоЛёгкие полые золотые и серебряные изделия, листья с металлическим покрытием

Как узнать процесс

Тонкая металлическая деталь, которая копирует текстуру с поразительной чёткостью, например крошечные отверстия сетки бритвы.
Лёгкое полое изделие без шва, внутренняя сторона которого повторяет форму модели.
Кромки и углы немного толще или скруглённее плоских участков из-за дополнительного нарастания металла.
Лист или оболочка, превращённые в металл, где видна каждая жилка и каждая складка.

Сравните с

Гальваническое покрытие11.5та же ванна и ток, но тонкий слой остаётся на своей детали; гальванопластика сохраняет слой и убирает модель.Литьё по выплавляемым моделям1.2тоже копирует модель в металле, но заливкой расплавленного металла; гальванопластика копирует гораздо более тонкие детали, ничего не плавя.LIGA13.7использует гальванопластику, чтобы заполнять крошечные формы, сделанные литографией, и выращивать микродетали.

Смотрите

Winovus · Как никель растёт на оправке, а затем отделяется

Well Made Music · Как мастер-диск превращается в никелевые матрицы

Guild's Garage · Установка в небольшой мастерской: проводящая краска, ванна, источник питания

Electroforming Artist · Настоящий лист: покрашен, покрыт и превращён в медь

Смотреть реальные фото

Википедия: гальванопластика — принцип, оправки и применение; в основном текст, мало фотографий
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

Гальванопластика — это гальваническое покрытие модели, пока металл не станет самостоятельным, затем модель убирают.
Она копирует детали тоньше микрона, но растёт лишь на десятки микрон в час.
Сетки бритв, матрицы пластинок и оболочки рентгеновских зеркал делаются гальванопластикой.