Малогабаритные гальванические установки для ювелирного производства

Малогабаритные гальванические установки для ювелирного производства

МАЛОГАБАРИТНЫЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЮВЕЛИРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

(Модельный и ценовой ряд, возможности и сравнительные характеристики)

 В настоящее время на рынке оборудования для ювелирного производства присутствует широкий ряд малогабаритных гальванических установок для катодного осаждения родия, золота, серебра, никеля и других металлов на ювелирные изделия и бижутерию для различных целей. Например, родирование применяется для повышения износостойкости, декоративной отделки, повышения отражательной способности (блеска) и др. целей. Так как эти гальванические установки предназначены для покрытия небольших партий изделий (до 24 шт. за один цикл), основные технические характеристики у них примерно одинаковы, объем резервуара колеблется от 0,4 до 3 л, мощность выпрямителя до 150 - 250 Вт. Основные различия заключаются в конструктивной реализации, технологичности (удобстве) применения и, следовательно, в стоимости установок. Однако, широкий спектр фирм производителей и значительный ценовой разброс установок существенно затрудняет потребителю проблему оптимального выбора. Попытаемся облегчить пользователю решение этой задачи с точки зрения требований точного соблюдения технологического процесса родирования, [1], а следовательно, качества покрытия и минимизации потерь благородного металла. С этой целью сформулируем требования к гальваническим установкам данного класса и сравним конструктивные, технологические возможности и стоимость наиболее популярных установок. 

Заметим, что требования к технологическому процессу родирования являются наиболее жесткими среди других процессов электрохимического, катодного осаждения и вполне могут служить основанием для формулирования общих требований для гальванических установок данного класса. 

Итак, процесс должен быть непрерывным, один цикл родирования занимает примерно 30 мин. (от одного до 25 изделий). Необходимая плотность тока при электрохимическом обезжиривании и непосредственно покрытии различается на порядок, что определяет невозможность параллельного проведения процессов. Эти два обстоятельства обуславливают тот факт, что установка должна обеспечивать контролируемую регулировку рабочего тока от 0,05 до 10 А, что само по себе является довольно сложной задачей. Остальные требования к конструкции гальванических установок логично вытекают из параметров рекомендуемого технологического процесса. 

ТРЕБОВАНИЯ К ПАРАМЕТРАМ КОНСТРУКЦИИ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

От способа реализации (или не реализации) каждой фирмой-производителем, сформулированных требований и зависит конечная стоимость установки. 

По конструкции резервуаров часть фирм-изготовителей отдает предпочтение стеклянным ваннам цилиндрической формы, другая часть ваннам из наиболее инертных пластиков (фторопласт, полипропилен), как правило прямоугольной формы. Пластиковые ванны требуют более тщательной предварительной подготовки - перед первым применением емкости необходимо залить на 24 часа 5%-ным раствором серной кислоты. Стеклянные ванны достаточно промыть дистиллированной водой, однако, они более хрупкие. 
По способу подогрева рабочих растворов установки можно разделить на два вида - непосредственного подогрева с помощью погружаемого кварцевого нагревателя и установки косвенного подогрева с помощью дисковых нагревателей, на которые устанавливаются ванны. Погружаемые нагреватели менее мощные (достаточно 150-200 Вт), для косвенного подогрева требуется большая мощность от 300 до 800 Вт в зависимости от объема. Кроме того, дисковые нагреватели менее безопасны т. к. подвергаются риску быть залитыми, например, при расколе стеклянной ванны. 
По способу термостабилизации в более дорогих установках для повышения точности в цепи обратной связи используются погружаемые температурные датчики. 
И наконец, для механического перемешивания раствора разные фирмы применяют разные способы. Наиболее популярным является метод качания катодных штанг в осевом направлении, которые одновременно являются держателем подвесной рамки с изделиями. Однако, фирмы применяющие такой способ перемешивания рекомендуют каждые 30 сек. встряхивать подвесную рамку для удаления пузырьков водорода, что ставит под сомнения эффективность данного способа. С нашей точки зрения, перемешивание раствора получается более эффективным при использовании для этой цели воздушной помпы. 

Сравним наиболее типичные гальванические установки. 
Установка PGG 10/3-В-1,5 (Германия) - один из самых дорогих, но надежных агрегатов. Построена по классической схеме моноблока с тремя прямоугольными ваннами по 1,5 л и погружаемым нагревателем в оболочке из кварцевого стекла. Система термостатирования содержит погружаемый датчик в цепи обратной связи. Индикаторы напряжения и тока - стрелочные. Таймер - пассивный (информирующий). Механизм перемешивания - качание катодных штанг. Выпрямитель - 10В/10А. Возможна комплектация поддоном с тремя дополнительными ваннами. Единственным заметным недостатком является малая цена деления амперметра - 0,2 А, что не позволяет надежно покрывать небольшое количество (менее 10) изделий. Также, отсутствует защита от короткого замыкания катода на анод, что несколько компенсируется жесткостью штанг, но все-таки требует повышенной внимательности. 
Гальванический агрегат НКС-2 (Турция). Конструктивно полностью повторяет установку PGG 10/3-В-1,5 за исключением объема ванн и выходного напряжения выпрямителя. Объем ванн увеличен до 2 л, а напряжение до 15 В. При этом, эта модель существенно дешевле предыдущей, что по видимому определяется более низкой котировкой торговой марки турецкой фирмы. 
Гальваническая установка КС-2/КС-3 (Турция), соответственно на два и три литра объема одной ванны. По конструкции радикально отличается от двух предыдущих. Установка выполнена в виде одного моноблока в корпус, которого почти полностью утоплены три стеклянные ванны по 3 л. Ванны устанавливаются на дисковые подогреватели температура, которых регулируется независимо друг от друга. Независимость регулирования температуры, в некоторых случаях, является полезной функцией, но необязательной. Однако, использование трех нагревателей по 800 Вт приводит к неоправданно высокой потребляемой мощности - 2,4 кВт. Стрелочные индикаторы заменены на цифровые дисплеи, что решает проблему точности при малых токах. Питание на катодные электроды подается через гибкие шланги с любой из трех запараллеленных клемм, что позволяет запитывать дополнительные устройства, например, карандаш для родирования. Основным недостатком данной установки является отсутствие механизма перемешивания электролита, что в некоторых случаях является решающим отрицательным фактором. 
Серия установок ВМ 5/400 - ВМ 5/2000 (Испания). По отдельным элементам конструкции во многом повторяет установки КС-2/3, но имеет широкий ряд типоразмеров ванн от 0,4 л до 2 л. 
Установка гальванического осаждения УГО-1/РМ-3 (Клио-Техника, Россия) 
является неким симбиозом из вышеперечисленных агрегатов в конструкции, которой была сделана попытка реализовать лучшие их стороны. Конструктивно установка состоит из двух блоков - блока регулятора мощности РМ-3 и блока термостата, в котором размещены 5 2-х литровых стакана из боросиликатного стекла. Такое построение конструкции позволяет по желанию заказчика гибко комплектовать установку выпрямителем различной мощности и набором функций, а следовательно и по разной цене.

Нагреватель - погружного типа с температурным датчиком в цепи обратной связи. Индикаторы напряжения и тока - стрелочные, а проблема малых токов решена с помощью переключателя диапазона индикации. Таймер - активного типа, т. е. напряжение с электродов автоматически снимается по окончании заданного времени процесса, но может работать и в информирующем режиме. Перемешивание раствора осуществляется с помощью внешней, воздушной помпы по гибкому силиконовому шлангу с перфорацией на конце. Регулятор мощности снабжен защитой от короткого замыкания электродов. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: 
Описанные выше установки предназначены для мелко - серийного производства. Одного литра раствора электролита достаточно для покрытия 400-600 колец [2], что соответствует, примерно суточной производительности установки. Учитывая, что стоимость концентрата на литр электролита составляет, примерно, 300$ себестоимость покрытия родием одного кольца составит 0,5-0,6$. 
Разработчики установки PGG 10/3-В-1,5 пошли по пути максимального использования в конструкции законченных узлов, в большинстве случаев, имеющих избыточные возможности и точность, что позволило получить высокую надежность, но при самой высокой цене. В установках КС2/КС-3, с нашей точки зрения, реализована избыточная мощность нагревательных элементов, а необходимого инструмента перемешивания электролита нет. 
Линейной зависимости обем рабочих ванн - стоимость не существует. В большей степени на ценообразование влияет репутация фирмы-производителя, а следовательно и надежность конечного продукта. Оптимального значения бинома «цена-качество» удается получить только при комплексном учете, иногда, противоречивых требований технологического процесса, элементной базы, и собственно пользователя. 
Литература: 
1. К. Смирнов, В. Харламов, Гальванические родиевые покрытия. Ювелирное обозрение, №9, 2002 г. 
2. Эрхард Бреполь. Теория и практика ювелирного дела. Санкт-Петербург, изд. «Соло», 2000 г.

М.А.Колесников, к.т.н. специалист компании КЛИО