Подписаться ВК
 14.01.2022 в 15:54   3dmodeller

Гальваническое покрытие пластиковых деталей напечатанных на 3D принтере

Поделиться
с друзьями:

Металлическое покрытие для 3D модели может быть выполнено с помощью гальваники дома или на производстве. Правильное осаждение металлов требует глубокого знания материаловедения, а то, что можно сделать в домашних условиях, сильно ограничено по сравнению с тем, что можно сделать на производстве. Для получения превосходного металлического покрытия и широкого диапазона вариантов покрытия, включая хромирование, лучшим вариантом будет привлечение профессионалов. Для наглядности в этой статье будет описан процесс гальваники медью.

Гальваника — это процесс использования электро осаждения металлов на поверхности изделия. В процессе гальваники используют контролируемый электролиз для переноса желаемого металлического покрытия с анода (содержащий металл, который будет использоваться в качестве покрытия) на катод (на него будет нанесено покрытие).

Анод и катод помещают в электролитную химическую ванну. Электричество заставляет отрицательно заряженные ионы (анионы) двигаться к аноду, а положительно заряженные ионы (катионы) — к катоду, тем самым изделие покрывается ровным слоем металла.

Гальваника и гальванопластика

Оба процесса, гальваника и гальванопластика, выполняются методом электроосаждения. Разница в том, что при гальванопластике используется модель, которую удаляют после формирования детали. Гальванопластика используется для создания цельных металлических деталей, тогда как гальваническое покрытие для покрытия существующей детали тонким слоем металлом.

Материалы используемые в гальванике

Гальваническое покрытие может состоять как из одного, так и из комбинации металлов. Наиболее распространенные — это медь и никель, они обладают хорошей прочностью и проводимостью. Популярные материалы, используемые в гальванике:

  • Латунь
  • Кадмий
  • Хром
  • Медь
  • Золото
  • Железо
  • никель
  • Серебро
  • Титан
  • Цинк

Катод может быть изготовлен практически из любого материала, от нержавеющей стали и других металлов до пластика. Важно отметить, что непроводящие катоды, такие как пластик, дерево или стекло, необходимо сначала сделать проводящими, прежде чем начать процесс гальваники. 

Стереолитография (SLA) и DLP печать идеально подходит для гальванопокрытий, поскольку позволяет создавать отпечатки с очень точными мелко текстурированными элементами и хорошо прорисованным рельефом, поскольку даже небольшой изъян сразу будет виден на поверхности готового изделия.

С инженерной точки зрения сочетание 3D-печати и гальванического покрытия придает уникальные прочностные характеристики. 

Помимо улучшения механических свойств, гальваническое покрытие можно использовать для защиты пластиковых деталей от воздействия окружающей среды. В тех случаях, когда пластиковые детали подвергаются химическому воздействию или ультрафиолетовому излучению, металлическое покрытие обеспечивает защиту, которая может продлить срок службы ваших деталей.

Набор инструментов для домашней гальваники напечатанных на 3D принтере 3D моделей

  • Раствор для гальванопластики — его можно приготовить путем смешивания соли металла с кислотой и водой, но обязательно нужно соблюдать пропорции и использовать ингредиенты высокой чистоты в противном случае покрытие будет некачественное.
  • Материал анода должен соответствовать металлу раствора для гальванопластики, поэтому, если в растворе используется сульфат меди, необходимо использовать медный анод.
  • Электропроводящая краска или раствор графита в ацетон — поверхность отпечатка должна быть проводящей, чтобы покрытие работало, что может быть достигнуто с помощью токопроводящей краски или раствора графита в ацетоне в соотношении 1: 1. Электропроводная краска подойдет для любого материала для 3D печати, но раствор графита в ацетоне подойдет только для ABS-пластика.
  • Выпрямитель мощности — батарея может использоваться вместо выпрямителя мощности, но она не так эффективна и не дает быстрых и стабильных результатов, как выпрямитель. Выпрямитель также является более безопасным вариантом, поскольку его можно просто повернуть, чтобы прервать поступление тока во время гальваники, если что-то   пошло не так.
  • Проводящий винт или проушина
  • Непроводящий сосуд
  • Ведущий набор
  • Непроводящие перчатки и защитные очки
  • Растворы для гальванопластики являются кислыми и могут вызвать повреждение глаз при попадании брызг, поэтому необходимы соответствующие очки. Он также может раздражать кожу и проводить заряд во время гальваники, поэтому всегда следует использовать непроводящие перчатки и технику безопасности.

Процесс гальваники напечатанных на 3D принтере 3D моделей

Гальваника в домашних условиях может быть выполнена с использованием меди или никеля в качестве базовой пластины, на которую затем могут быть нанесены другие металлы. Чрезвычайно важно, чтобы поверхность печати была как можно более гладкой перед нанесением покрытия, любые неровности и линии слоев будут выделятся после нанесения покрытия. Подготовьте очищенный и отшлифованный отпечаток к нанесению покрытия, покрыв пластик тонким слоем высококачественной токопроводящей краски или раствором ацетона и графита, если отпечаток сделан из АБС-пластика. Дайте проводящему покрытию полностью высохнуть и при необходимости отшлифуйте, чтобы поверхность была гладкой. Крайне важно свести к минимуму контакт с отпечатком на этом этапе или надеть перчатки, так как кожный жир повлияют на процесс нанесения покрытия.

Вставьте винт или проушину на незаметную поверхность отпечатка и прикрепите к одному из выводов выпрямителя, он будет служить катодом и должен быть подключен к отрицательной клемме выпрямителя. Присоедините медный анод к положительной клемме выпрямителя с помощью второго кабеля питания и заполните выбранный сосуд достаточным количеством раствора для гальванопластики, чтобы полностью залить отпечаток и медный анод. Вставьте анод в ванну и включите выпрямитель мощности. Как только будет включен выпрямитель, погрузите отпечаток в резрвуар, убедившись, что он не соприкасается с анодом в какой-либо точке  (будьте очень осторожны на этом этапе, так как после того, как отпечаток окажется в ванне, система будет под напряжением и любой контакт с раствор или анод / катод могут вызвать травму). Установите выпрямитель мощности на 1-3 вольта, ждите до того момента пока модель полностью не покрывается металлическим слоем. Напряжение может быть увеличено для увеличения времени нанесения покрытия, но не должно превышать 5 вольт.

Далее просто отключите выпрямитель, удалите отпечаток после нанесения удовлетворительного покрытия и высушите его, используя полотенца из микрофибры. После высыхания нанесите на отпечаток металлический лак для защиты от коррозии.

Плюсы гальваники

  • Металлическое покрытие увеличивает прочность пластиковой детали, что значительно расширяет потенциальные области применения
  • Наружное металлическое покрытие очень тонкое, поэтому допуски могут быть жесткими, если покрытие выполнено правильно.
  • Создает красивый внешний вид, которая при правильном выполнении не будет выглядеть как объект, напечатанный на 3D-принтере.

Минусы гальваники

  • Как правило, профессиональная гальваника очень дорогое удовольствие, а гальваника в домашних условиях требует приличного количества оборудования и качественные материалы
  • Гальваника в домашних условиях может привести к поражению электрическим током, если не соблюдается техника безопасности.
Комментарии: