Успехи гальванотехники.
Обзор мировой специальной литературы
за 2004-2005 годы

Обзор специальной литературы позволяет получить общую картину развития гальванотехники и сравнить ее по одинаковым критериям с картиной прошлых лет. За рассматриваемый период времени мы имеем очевидное усиление положительных тенденций в развитии гальванотехники.

Особое продвижение наблюдается в технически важных областях, где необходимо решать все умножающиеся проблемы в области оборудования и разрабатывать новые гальванические процессы с конкретными целями. При этом необходимо изучать свойства новых покрытий и их комбинаций, модифицировать их и доводить до практики. Развитие в этом направлении инициирует как проведение совместных работ различного типа, так и исследования в фундаментальной области.

Положительные тенденции наблюдаются также в области разработки гальванических процессов, которые до сих пор не были представлены на рынке и за счет которых можно расширить рынок гальванотехники, о чем свидетельствует ряд публикаций.

Много публикаций посвящено методам практической реализации новых разработок, качеству продукции и решению задач, близких к конкретному потребителю.

В некоторых публикациях косвенно указывается на то, что часть экономических затруднений связана с перспективой глобализации. Особенно остро эта проблема касается США, где наблюдается отток производителей автомобилей и их поставщиков в Китай [630, 785]. В докладе, представленном в сенат США [504], указано, что гальванических производств в NAFTA - государствах (США, Канада, Мексика) в 2004 году стало на 75% меньше, чем в 2000 году, число сотрудников сократилось на 36%, а оборот химикатов на 18%. Меньше пострадали маленькие предприятия, больше - крупные предприятия и еще не оценены потери в области ноу-хау [593]. Чтобы пережить это явление, гальваники должны открывать новые рынки, разрабатывать новые технологии и расширять экспорт в Китай готовой продукции [442, 781].

В предстоящем обзоре использовались материалы 42 специализированных журналов: 24 из них издаются на немецком языке, 7 - на английском, 5 - на русском, 4 - на французском и 2 - на польском. Собственно, гальваническому осаждению металлов посвящены материалы 6 журналов, технике обработки поверхности - 15 журналов. Остальные статьи по технике обработки поверхности цитировались из журналов, которые специализируются в других областях.

1. Наиболее важные проблемы.

Наиболее важные проблемы в отрасли связаны прежде всего с разработкой покрытий с нужными свойствами, а также с производством продукции и менеджментом.

1.1. Инновации. Новизна. Нанотехника.

Хотя использование нанотехнологии в гальванотехнике пользуется повышенным интересом уже в течение нескольких лет, тем не менее за последний год был разработан ряд новых решений, прежде всего в области свойств покрытий, позволяющих значительно расширить диапазон применения таких покрытий и включить их в общее понятие «инновация».

Значительное влияние на свойства гальванических покрытий оказывает диспергирование в матрице покрытия наночастиц размером от 30 до 500 нм. При равномерном распределении наночастиц по границам зерен можно значительно улучшить коррозионную стойкость гальванических покрытий [61]. С помощью наночастиц можно осаждать покрытия с антиотражающей, антифрикционной и самоочищающейся поверхностью [103], а также изготовливать регулировочные шайбы и термоостойкие изделия для автомобилей [276]. Особенно пригодны в качестве наночастиц частицы из золота, которые не окисляются и не обладают магнитными свойствами. Диспергированые в Ag-покрытиях органические и неорганические наночастицы решают проблему их потускнения [62]. Наночастички алмаза улучшают трибологические свойства покрытий [172]. С помощью диспергирования наночастиц в покрытии можно изменять его твердость, смазывающую способность и другие свойства [687]. Специальные методы испытания покрытий с наночастицами разработаны в [465]. В [685] высказана мысль, что композиционные нанопокрытия могут рассматриваться в будущем как перспективный материал.

Для получения наноразмерных частиц часто используют электрохимическиме методы. Наночастицы Ag можно получать с помощью пульсирующего тока, а наночастицы Pd из разбавленных электролитов [93]. Преимуществом электрохимических методов является возможность наносить эти частицы прямо из электролита на изделия [95, 173, 347]. Интересные возможности появляются при получении анодных оксидных пленок на Al. С их помощью можно не только получать наночастицы Ni для магнитных нанопроволок или наночастицы Pb для свинцовых проволок, но и наночастицы из пластмасс [274]

В органических покрытиях наноструктуры можно получать прямо путем нанесения на их поверхность соответствующих молекулярных структур. При этом значительно улучшается пластичность, антибактериальные свойства и химическая стойкость [214, 216, 220, 427, 640]. Органические и неорганические наноструктуры, произведенные золь-гель-способом обладают повышенной коррозионной стойкостью и к тому же могут быть использованы в пластмассовых фольгах, которые нужно часто отклеивать и приклеивать (например, в такси или полицейских автомобилях) [354, 611]. Встраивание дисперсных частиц в лаковые покрытия приводит к повышению стойкости последних к царапанию и коррозионной и химической стойкости [290].

Эмалевые покрытия с включенными наносчастицами из SiO2 отверждаются при более низких температурах и поэтому могут наноситься на Al [64]. Покрытия с наноразмерными частицами AlTiN значительно улучшают износостойкость инструментов [659]. Наночастицы, окрашивающиеся под действием УФ-излучения, используются для медицинских исследований [26]. К интересным решениям относится использование «ударного» никеля. Наносимого из сульфаматного электролита для улучшения сцепления гальванических покрытий с Ti и Al после цинкатной обработки [113]. Для решения будущих проблем в области использования низкотемпературных топливных элементов в автомобилях гальванотехника будет играть значительную роль, например, при нанесении катализаторных металлов или сплавов на диффузионные мембраны с применением пульсирующего тока [718]. Широкий потенциал применения гальванотехника имеет в области получения электропроводящих полимеров, которые подобно металлам могут гальванически осаждаться и использоваться в коммутирующих электрических цепях [717].

В связи с запретом использования хроматных защитных слоев среди гальванотехников усиливается беспокойство, связанное с возможностью запрета стандартных процессов хромирования. В связи с этим усиливаются исследования, направленные на замену хрома через напыляемую металлокерамику, гальваническое нанесение нано-кобальта или никелевых сплавов [262, 628, 565, 680, 712], а также напыления керамических покрытий типа WC-Co или WC-Cr-Ni [105]. Возможность использования вместо хромовых покрытий никелевых сплавов с малым содержанием Cr и дисперсионных покрытий изучалась в [457, 459]. Возникшая проблема должна решаться быстро, поскольку в Европе около 2000 предприятий занимаются твердым хромированием и убытки от запрета хромирования во всех отраслях промышленности едва ли можно подсчитать [263].

Упорная дискуссия развернулась в гальванотехнике по поводу возможной замены цианистых электролитов на нецианистые [374]/ В [403] указано, чтоесли бы в гальванотехнике вручали бы премию подобную премии Оскар в кино, то ее бы получили покрытия из Cu, Ni, Ag и Au (24 карата).

1.2. Ориентирование на покупателя, маркетинг, менеджмент.

Хотя гальванотехника в сравнении с большими отраслями промышленности состоит в основном из малых и средних предприятий, ее проблемы такие же, как и у больших предприятий. Крупные предприятия - поставщики продукции на рынок ориентированы исключительно на получение прибыли и поэтому, как правило, имеют собственную гальванику. В связи с этим многие публикации в современных журналах информационно ориентированы на эти предприятия, а не на, собственно, гальванические предприятия.

Конкуренция в современной гальванотехнике идет в основном по линии увеличения производства продукции. Поэтому весь менеджмент направлен на разработку стратегии увеличения производительности, уменьшения себестоимости и оптимизации производственных процессов. Особенно это ощущается в области цинкования [753]. Цель же менеджмента должна состоять в повышении конкурентоспособности не только за счет увеличения производства, но и за счет таких нематериальных вещей, как патенты, информация [318], совместные работы с различными исследовательскими институтами [409]. Все это должно приводить к повышению доходности [443] и кредитоспособности [154].

К дальнейшим задачам менеджмента относится развитие маркетинга с целью повышения активности промышленных производств [157]. В рамках ориентирования на покупателя необходимо улучшать сервис [541], а также другие новые формы обслуживания покупателей [475, 751]. Калькуляция должна решать текущие задачи с учетом изменения, например, цен на энергию [478, 785]. Повышение квалификации сотрудников также должна быть актуальной задачей [238, 788].

Решение многих вышеперечисленных задач значительно облегчается с помощью программных продуктов [325]. Разрабатываемые программные продукты, как правило, имеют дополнительные программы, связанные с информацией о покупательском спросе или интересе [282]. Подобные программы для порошкового лакирования и анодного оксидирования приведены в [476]. В распоряжении менеджеров имеются также многочисленные стандарты для различных областей [75, 142, 502, 562, 711], а также обзор [238].