Pokovovanie: definícia, metódy a využitie v priemysle a šperkárstve

Pokovovanie: komplexný prehľad definície, metód (galvanické, chemické, fyzikálne) a využitia v priemysle i šperkárstve — ochrana proti korózii, dekor, zvýšenie životnosti a vodivosti.

Pokovovanie je povrchová úprava, pri ktorej sa kov alebo kovová vrstvička nanesie na iný materiál (často ďalší kov, plast alebo keramika). Ide o starú technológiu s uplatnením už stovky rokov, ktorá je zároveň neoddeliteľnou súčasťou modernej priemyselnej výroby, elektroniky aj šperkárstva. Pokovovanie mení povrchové vlastnosti predmetov bez zásahu do ich vnútra, čo umožňuje kombinovať mechanické vlastnosti podkladového materiálu s funkčnými a estetickými vlastnosťami vrstvy.

Prečo sa pokovovanie používa

Pokovovanie má množstvo praktických a estetických dôvodov:

• Ochrana proti korózii – vrstvy, napr. zinku, niklu alebo chrómu, chránia konštrukčné materiály pred koróznymi vplyvmi.
• Zlepšenie opotrebiteľnosti a odolnosti – tvrdé povlaky (napr. Cr, Ni-P, keramické PVD vrstvy) znižujú opotrebenie a predlžujú životnosť dielov.
• Zníženie trenia – špeciálne povlaky znižujú koeficient trenia v pohybujúcich sa súčiastkach.
• Estetika a cenný vzhľad – v šperkoch sa pokovovanie používa na dosiahnutie striebornej alebo zlatej povrchovej úpravy; často sa aplikuje aj rhódium na biele zlato.
• Elektrické a tepelné vlastnosti – zmenou vrstvy možno upraviť vodivosť alebo spoľahlivosť kontaktov v elektronike.
• Prídavné funkcie – katalytická aktivita, biologická kompatibilita alebo možnosť maľovania a lepenia.

Hlavné metódy pokovovania

Existuje viacero technológií s rôznymi princípmi, hrúbkou vrstvy a oblasťami použitia:

• Galvanické pokovovanie (elektrolytická depozícia) – predmet sa pripojí ako katóda do elektrolytického kúpeľa obsahujúceho ióny pokovujúceho kovu. Pri elektrickom prúde sa ióny redukujú a ukladajú na povrchu. Táto metóda je veľmi rozšírená v priemysle aj v šperkárstve (galvanické pokovovanie.).
• Bezelektrolitické (chemické) pokovovanie – depozícia kovu z chemického roztoku bez použitia vonkajšieho prúdu; vhodné na rovnomerné pokrytie zložitých tvarov.
• Fyzikálne a chemické metódy tenkých vrstiev (PVD/CVD) – PVD (Physical Vapor Deposition) a CVD (Chemical Vapor Deposition) sú metódy pre tenké, veľmi pevné vrstvy používané v nástrojoch, elektronike a high‑tech aplikáciách.
• Hot-dip (zinkovanie, cínovanie) – ponorenie dielu do roztaveného kovu, vhodné pre hrubšie ochranné vrstvy (napr. zinkovanie oceli).
• Tvrdé pokovenie alebo elektroformovanie – vytváranie hrubých vrstiev elektrolyticky, používajú sa napr. pri výrobe súčiastok z medi alebo kovových dekorácií.
• Mechanické spojovanie a cladding – plechové vrstvy sú mechanicky spojované tlakovaním alebo zváraním (napr. Sheffieldova doska) pre dekoratívne a funkčné kombinácie kovov.

Materiály používané na pokovovanie

Najčastejšie používané kovy sú zlato, striebro, nikl, meď, zinok, chróm, cín a palládium. Výber závisí od požadovanej funkcie: vzhľad a hodnota (Au, Ag), antikorózna ochrana (Zn, Ni, Cr), alebo elektrická vodivosť (Cu, Ag).

Príprava povrchu a kontrola kvality

Kvalita pokovovania závisí silno od prípravy povrchu: odmasťovanie, leptanie (pickling), aktivácia a prípadné použitie chemických bázií alebo adhezívnych medzivrstiev. Po aplikácii sa bežne vykonáva:

• meranie hrúbky vrstvy (XRF, coulometria, mikroskopické rezy),
• testy priľnavosti (ťahové alebo ohybové testy),
• testy koróznej odolnosti (soľná hmla),
• vzhľadové hodnotenie (lesk, farba, vady).

Šperky a tenké vrstvy

V šperkoch sa pokovovanie často používa na dosiahnutie striebornej alebo zlatej úpravy bez použitia masívneho drahého kovu. Vrstvy môžu byť extrémne tenké (tzv. „flash“), alebo hrubšie (0,5–2 µm a viac). Rhódiovanie bieleho zlata alebo pozlátenie striebra chránia pred sčernaním, ale treba zohľadniť, že veľmi tenká vrstva sa pri opotrebení môže ošúpať. Tiež je dôležité spomenúť alergie — napr. niklové povlaky môžu spôsobovať kožné reakcie, preto sa v šperkárstve často vyhľadávajú bezniklové alternatívy.

Bezpečnosť a ekológia

Niektoré tradičné elektrolytické kúpele obsahujú nebezpečné látky (cyanidy, ťažké kovy). Správne nakladanie s chemikáliami, čistenie odpadových vôd a dodržiavanie legislatívy (napr. obmedzenia podľa RoHS) sú kľúčové. V posledných rokoch rastie záujem o „zelené“ procesy: bezniklové receptúry, bezcyanidové kúpele a technológie s nižšou spotrebou energie (napr. PVD).

Trendy a nové oblasti použitia

Pokovovanie sa stále vyvíja: tenké nanovrstvy v mikroelektronike, funkčné povlaky pre biomedicínsku techniku (antibakteriálne, biokompatibilné), vysokovýkonné povlaky nástrojov a komponentov v automobilovom a leteckom priemysle. Nanotechnológie využívajú extrémne tenké vrstvy (aj hrubé len niekoľko atómov) pre senzory, optické prvky a pokročilé elektronické súčiastky.

Zhrnutie

Pokovovanie je univerzálna technika umožňujúca zlepšiť funkčné aj estetické vlastnosti predmetov. Správna voľba metódy a materiálu, dôkladná príprava povrchu a kontrola kvality sú rozhodujúce pre dosiahnutie požadovaného výkonu. Pri aplikáciách v šperkárstve treba vyvážiť vzhľad, životnosť a bezpečnosť voči alergiám; v priemysle sú kľúčové odolnosť, vodivosť a ekonomika procesu.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to plátovanie?

Otázka: Aké sú niektoré spôsoby použitia pokovovania?

Otázka: Aký je účel používania pokovovania pri výrobe šperkov?

Otázka: Čo je nanotechnológia a ako sa v nej používa pokovovanie?

Otázka: Aké sú niektoré rôzne metódy pokovovania?

Otázka: Čo je Sheffieldov plech?

Otázka: Prečo je pokovovanie dôležité pre modernú technológiu?

Hľadajte podľa písmena