Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гальванопластика. Электроосаждение меди для наращивания плазмы

Меднение гальваникой и гальванопластика в домашних условиях

Гальваника представляет собой раздел электрохимической науки, которая изучает осаждение некоторых элементов на любую поверхность. С помощью гальваники в домашних условиях или в промышленности можно нанести на изделие тонкий слой металла, который будет выступать в роли защитного слоя или выполнять декоративные функции. В последнее время декоративное покрытие набирает популярность у тех, кто хочет сделать оригинальный подарок своим друзьям и родным.

  • Общие сведения
  • Необходимое оборудование
  • Подготовка материала
  • Техника безопасности
  • Меднение изделия
    • Метод погружения
    • Покрытие медью без погружения
    • Обработка алюминия
  • Особенности гальванопластики

Общие сведения

Покрытие гальваникой бывает технологическим или декоративно-защитным. Это тонкий металлический тонкий слой, который в зависимости от гальванических элементов может выполнять эстетические функции. Гальванопластика не увеличивает прочность изделия, поскольку в этом случае требуются большие производственные мощности, но для красоты и придания «свежести» вполне подойдет.

Гальванические реакции происходят с помощью постоянного электрического тока. В специальную емкость-диэлектрик наливают раствор — электролит, в который погружают два анода. Аноды должны быть изготовлены из металла, который будет осаждаться на покрываемом изделии.

Обрабатываемая деталь присоединяется к минусовому выводу и помещается между анодами. Она выполняет роль катода. Аноды, в свою очередь, присоединяются к плюсовому контакту источника питания. Они становятся частью цепи, проводя ток в электролит и отдавая ему свои металлические элементы. Электролит передает необходимые частицы обрабатываемой детали, они постепенно обволакивают её тонким слоем. Аноды по площади должны превышать в несколько раз размер заготовки.

Другими словами, гальванизация представляет собой перенос молекул металла раствора на изделие в момент протекания через них электротока.

Любой гальванический процесс можно разбить на общие этапы:

  • Сборка гальванической установки.
  • Подготовка электролитного раствора.
  • Обработка и подготовка образца.
  • Запуск гальванического процесса.

Необходимое оборудование

Оборудование можно подготовить самостоятельно. Сначала подбирается подходящий источник питания. Это может быть батарейка (для обработки изделий небольшого размера) или аккумулятор. Подойдет понижающий блок питания, который выдает на выходе постоянный ток до 12 вольт. Иногда используют инвертор от сварочного аппарата. Подбирается реостат для регулирования силы тока.

Из нейтрального, устойчивого к химически агрессивным веществам материала подбирается широкая и глубокая ванночка. Надо учитывать, что электролитический раствор при гальваническом процессе может нагреваться до девяноста градусов по Цельсию.

Подготавливаются две пластины, которые будут токопроводящими анодами.

Для нагрева ёмкости с электролитом нужен электрический прибор с возможностью плавной регулировки температурного режима. Чаще всего используют подошву утюга или небольшую электроплитку. С их помощью происходит нагрев раствора до необходимой температуры и ускорение реакции.

Химические реактивы необходимо хранить в плотно закупоренной стеклянной посуде. Желательно каждый предмет подписывать.

Потребуются весы для точного измерения массы веществ, поскольку необходимая точность веса компонентов составляет один грамм. Такие весы можно приобрести, а можно сделать самостоятельно, используя вместо гирек старые советские монеты. Вес «желтых» монет точно соответствует их номиналу.

Подготовка материала

После того как собраны необходимые вещества, найдены ёмкости, собрана электрическая схема с питанием и подготовлена система подогрева, можно заняться чисткой заготовки.

Если недостаточно хорошо почистить деталь, гальваническое покрытие непрочно осядет или будет неравномерным. Иногда хватает простого обезжиривания предмета. Раствор ацетона или спирта может хорошо обезжирить поверхность, можно использовать бензин.

Некоторые мастера держат изделия из стали в разогретом до 90 градусов по Цельсию растворе фосфорнокислого натрия. Цветные металлы можно очищать в том же растворе, не нагревая его.

Если на изделии есть коррозия или другие изъяны, то поверхность заготовки шлифуется наждачной бумагой.

Техника безопасности

Иногда про технику безопасности при различных работах в домашних условиях рассказывают вскользь. Но при выполнении любых гальванических работ нужно строго соблюдать безопасность.

Опасность заключается в использовании токсичных химических веществ, высокой температуре нагрева раствора и повышенными рисками, которые сопровождают электрохимические реакции.

Лучше всего гальванические работы проводить в гараже или мастерской при обязательном проветривании или вентилировании помещения. Особое внимание следует уделить заземлению оборудования. Нужно соблюдать меры личной безопасности, а именно:

  • Дыхательные пути следует защитить респиратором.
  • Руки и запястья должны быть спрятаны в высокие и прочные резиновые перчатки.
  • Обувь должна защищать от ожогов, а одежда прикрыта клеенчатым фартуком.
  • Обязательно ношение специальных защитных очков.

Во время работы не рекомендуется ни пить, ни есть, чтобы в пищевод не попали вредные и опасные вещества.

Меднение изделия

Перед началом работ по меднению в домашних условиях нужно подготовить необходимые материалы и оборудование. Надо позаботится об источнике напряжения и постоянного тока. Существует много рекомендаций касательно силы тока, разброс которого может быть большим. Поэтому желательно иметь реостат с возможностью плавной регулировки напряжения и для постепенного завершения процесса. Источником может служить автомобильный аккумулятор или выпрямитель с напряжением на выходе не больше 12 вольт. Для первых опытов будет достаточно обычной батарейки от 4.5 до 9 вольт.

Затем выбирается ёмкость для электролитического раствора, лучше всего из жаропрочного стекла. В любом случае все ёмкости для электролиза должны быть диэлектриками и выдерживать температуру не менее, чем 80 градусов по Цельсию.

В качестве анодов подойдут два больших медных листа. Они должны перекрывать по размеру заготовку. Из химических реактивов потребуются:

  • Купорос медный.
  • Кислота соляная либо серная.
  • Вода дистиллированная.

Меднение в домашних условиях пользуется заслуженной популярностью, поскольку очень хорошо и надежно держится на стальных изделиях. Главное условие — правильно соблюдать технологию процесса.

Имеется два способа нанесения меди на поверхность:

  1. Помещение заготовки в раствор электролита.
  2. Неконтактный способ. В этом случае изделие не погружается в раствор.

Метод погружения

Подготавливается и обрабатывается поверхность изделия при помощи тонкого наждака и щеточки. После этого деталь моется в проточной воде, обезжиривается и еще раз промывается.

Этапы процесса омеднения следующие:

  • Два медных анода подключают в сеть к положительным контактам и размещают их в стеклянную банку.
  • К обработанному изделию подводят контакт с отрицательным значением напряжения и свободно подвешивают между анодами.
  • Подключают реостат согласно электрической схеме для возможности регулирования силы тока.
  • Подготавливается раствор в правильных пропорциях. На 100 г дистиллированной воды надо 20 г медного купороса и 2−3 г соляной кислоты. Вместо соляной кислоты можно использовать другую.
  • Раствор выливается в посуду с медными пластинами и деталью таким образом, чтобы они полностью скрылись под поверхностью раствора.
  • Подключается источник напряжения. Реостатом добиваются необходимой силы тока из примерного расчета 10−15 миллиампер на каждый квадратный сантиметр площади детали.

Весь процесс занимает примерно 15−20 минут. После обязательного выключения источника питания и остывания раствора готовое изделие с медным слоем на поверхности вынимается из банки.

Покрытие медью без погружения

Этот метод интересен тем, что его можно использовать для обработки не только стальных предметов, но и сделанных из других материалов. Например, алюминия и цинка. Порядок процесса следующий:

  • Из многожильного медного провода изготавливается «кисточка». Конец провода оголяется. Из медных проводков создается подобие кисточки, чтобы затем прикрепить ее к деревянной ручке-держателю.
  • Второй конец провода подключается к плюсовому контакту электрической цепи.
  • В широкую ёмкость заливается стандартный электролитный раствор из медного купороса и соляной кислоты.
  • Предварительно очищенная и промытая металлическая заготовка присоединяется к отрицательному контакту и размещается в пустой ёмкости.
  • Импровизированная кисточка окунается в раствор электролита и проводится по поверхности заготовки без контакта. Это действие повторяется до получения результата.

Когда деталь полностью покроется слоем меди, выключается блок питания и процесс завершается. Деталь ополаскивается в воде и просушивается.

Обработка алюминия

Часто с помощью медного электролиза обновляют столовые приборы, сделанные из алюминия. Если нет опыта проведения этого процесса, то можно потренироваться нанести медь на алюминиевые пластинки. Порядок проведения процесса:

  • Алюминиевую пластинку зачищают и обезжиривают.
  • Наносят на неё небольшое количество раствора медного купороса.
  • Подсоединяют отрицательную клемму от источника питания к алюминиевой пластинке. Удачным способом соединения является металлический зажим-крокодил.
  • Положительный полюс питания подается на медную «щеточку». Это конструкция из медного провода, один конец которого освобожден от оплетки, а медные щетинки образовали кисточку. Зажим от питания присоединяется ко второму концу провода. Сечение провода должно быть от одного до полутора миллиметров.
  • Медную щетину обмакивают в раствор сернокислой меди и водят на близком расстоянии от поверхности алюминиевой пластинки. При этом нужно стараться не прикасаться щеточкой к заготовке, чтобы не замкнуть цепь.
  • Омеднение происходит буквально на глазах.
  • После окончания работы с пластины удаляют остатки не закрепившейся меди и протирают спиртом.

Особенности гальванопластики

Гальванопластика — это электрохимический способ придания предмету определенной формы с помощью осаждения на него металла. Чаще всего этот метод используют при обработке металлом неметаллических предметов или при изготовлении копий ювелирных изделий.

Если при гальванопластике изделие не обладает электропроводящими свойствами, то его предварительно покрывают графитом, иногда бронзой. Затем мастер делает с копии слепок и начинает гальванический процесс. В качестве материала слепка используют гипс, графит или легко плавящийся металл.

Гальваника — это очень интересный и познавательный процесс, но он связан с активными веществами, которые могут навредить здоровью и нанести вред имуществу или окружающей среде. Поэтому перед тем как начинать гальванику своими руками, нужно принять все меры безопасности, изучить немного теории процесса и особенности поведения химических реактивов.

Гальванопластика. Электроосаждение меди для наращивания плазмы

Познавательно — развлекательный ресурс

8. Паяльник портативный из автомобильной свечи накала

Из свечи накала для дизельного двигателя (применяются для предварительного разогрева цилиндров мотора перед его пуском) можно сделать портативный надёжный паяльник с регулируемым нагревом. Источник питания — аккумуляторная батарея на 12 вольт или мощный блок питания, например для настольного компьютера. Если вы хотите использовать блок питания для компа, то чтобы он выдавал напряжение 12 и 5 вольт нужно соединить в выходном жгуте зелёный провод ( он только один зелёного цвета) с массой БП, т.е. с проводом черного цвета. При этом должен заработать вентилятор. Все провода жёлтого цвета соединяем между собой. Также поступаем с чёрными и с красными, чтобы избежать их чрезмерного нагрева — так ток делится равномерно между проводами. Для удобства я закрепил на блоке две розетки — на 12 (18 А) и 5(28 А) вольт.

Свечи накала для разных моделей имеют разный диаметр нагревательного элемента. Самый тонкий и длинный — у «Опелей», поэтому такой паяльник можно использовать и как прибор для выжигания по дереву. Для регулировки степени нагрева паяльника применён автомобильный блок проволочных сопротивлений от вентилятора салонного отопителя. Подобный паяльник я с успехом использовал для ремонта разбитых автомобильных бамперов из пластика — в трещины вплавляются кусочки алюминиевой сетки с последующим шпаклеванием. грунтованием и покраской.

Для пайки проводов следует подыскать медную или бронзовую трубку подходящего диаметра, которая надевается на наконечник накальной свечи. Конструкция держака паяльника зависит от вашей фантазии и арсенала доступных материалов. Так как свеча работает в четверть или половину своего номинального тока, долговечность работы подобного паяльника гарантирована.

Если нужно паять сталь или железо, а под рукой нет флюса — выручит таблетка аспирина.С её помощью легко можно залудить железные и стальные изделия, в том числе и медь с её сплавами.

Ацетилсалициловая кислота является также наилучшим средством залуживания и снятия лакового покрытия с тонких проводов (литцендрата, например) с гарантированной пропайкой всех проводов. А ведь непропайка всего одного провода ведёт к резкому падению добротности контура. Осторожно, выделяется едкий дым, работайте при проветривании.

9. Как сделать точный слепок ладони из меди

Методом гальванопластики можно изготовить точную копию барельефа ладони, то есть с сохранением всех папиллярных линий на ладони. Этот способ позволяет даже скопировать поры кожи на ладони, через которые выделяется пот и жир в малых количествах. В некоторых известных источниках технической литературы этот способ описывается как не точный способ снятия копий с моделей методом гальванопластики. Достаточно взглянуть на эти фото, чтобы понять, что это не так.

На медном слепке поры кожи видны отчетливее потому, что серная печень, применяемая для чернения меди, увеличивает контраст между неполированными черными частями рельефа и полированными светлыми.

На этом участке ладони тоже отчетливо видны поры кожи даже не подкрашенные темной краской. Увеличение немного меньше, чем на соседнем фото. Изображения сделаны по простой методике, описанной на стр.1

Я использовал озокерит в качестве материала для снятия слепков моделей, обосновывая свой выбор тем, что он имеет очень тонкую структуру, в отличие, например, от пластилина, который тоже подходит для гальванопластики — легко прилипает бронзовая пыль, но имеет в своем составе тот или иной порошок мелкого помола. Его можно купить в аптеке, продается по килограммам. И медный слепок намного легче отделить от озокерита, чем от пластилина — сначала нагревая слепок ( термофеном или над газовой горелкой) с последующим кипячением в воде — весь оставшийся озокерит всплывает, в отличие от пластилина.

Нанесённый слой бронзового порошка на озокерит не проводит ток, поэтому его надо активировать следующим самодельным активатором. В соляную кислоту добавить кусочки чистого олова. Когда прекратит выделяться водород -активатор готов. Олова должно быть в избытке, чтобы он не менял свою валентность, т.е. металлическое олово всегда должно присутствовать в растворе. Вот таким образом получаем раствор двухлористого олова, который служит активатором для бронзированной поверхности на озокерите.

Бронзовый порошок равномерно насыпать на озокеритовый оттиск копируемой детали и сверхмягкой кисточкой (я сделал из перьев птиц из опахала, что продаются для смахивания пыли в китайском магазине, можно изготовить кисточку и из собственных волос) сметаем его излишки и обдуваем. Делать это лучше на открытом воздухе, дабы бронзянка не попадала в лёгкие. Поверхность стала будто позолоченной. Для активации наливаем наш приготовленный раствор двухлористого олова на эту поверхность — при активации она становится серой и уже начинает проводить ток, что можно проверить омметром. Осторожно промываем холодной водой. Теперь можно подвешивать этот подготовленный слепок в ванну для наращивания меди. Силу тока выставляем 0,5-1,5 ампера на кв. дециметр наращиваемой поверхности. Состав электролита примерно таков -в 1 л дистиллированой или кипяченой воды растворяем: 220-250 г медного купороса, 15-18 г серной кислоты. Для улучшения структуры наращиваемой меди можно добавить 20 г спирта. В конце страницы я выложу литературу по практической гальванопластике — там вы найдете ответы практически на все свои вопросы. Фото внизу — часть медной копии ладони автора.

Литература по гальванопластике, которую я привожу в конце страницы, поможет ответить вам на многие (или все) возможные вопросы по этому интересному методу снятия копий методом гальванопластики.

Затягивание формы — покрытие всей поверхности озокеритовой формы тонким слоем меди для уже дальнейшего наращивания необходимой толщины (примерно 1-1.5 мм) происходит не всегда успешно для больших форм, как, например, для наращивания формы ладони. Так как плотность тока всегда больше на краях формы, чем в её середине, затяжка начинается с внешних краёв формы и постепенно должна дойти до середины, т.е покрыть форму полностью тонким слоем меди. Но иногда это не случается. Есть два способа борьбы с этими дефектами гальванопластики. Первый способ — вынуть форму из электролита, промыть водой, высушить и повторить операцию с нанесением бронзового порошка на незатянувшуюся поверхность озокерита специальной кисточкой, сдуть остатки порошка, активировать двухлористым оловом , промыть и снова завесить в электролит для наращивания. Второй способ — в районе середины формы до погружения в электролит воткнуть несколько тонких медных проводков, подсоединённых к основному минусовому проводу блока питания, т.ё. создать зоны затягивания медью в проблемной серединной зоне формы, которые вскоре покроет всю форму. После наращивания основного металла аккуратно срезать выступающие проводки острым ножом или тонкими кусачками под корень и убрать следы. До формы проводники должны быть в изоляции, чтобы устранить наращивание на них меди. Отделить уже наращенную форму от озокерита можно нагреванием её горячим феном с последующим кипячением — оставшийся озокерит отделяется от формы и всплывает на поверхность воды.

7. Как вытравить на металле рисунок

Существует простой способ нанести на поверхности любого металла любой твёрдости свой художественный автограф или рисунок, даже если эта поверхность находится в вертикальном положении и довольно крупных габаритов (хромированный бампер машины, например). Для этого понадобятся: кусочек ваты, два куска проволоки, квадратная батарейка 4,5 вольт, раствор поваренной соли (чайная ложка на полстакана воды для металлов- хром, никель, сталь, в том числе нержавейка или раствор медного купороса для медных поверхностей или её сплавов ( 20 г CuSO 4 и несколько капель аккумуляторной кислоты на 100 г воды). Вот рисунок нехитрого приспособления для портативного травления поверхности металлов:

На поверхность металла наносим любое изолирующее покрытие, например 10-30% раствор воска в бензине или скипидаре, подкрашенный темной краской. На покрытой воском поверхности процарапываем иголкой рисунок, смачиваем ватку нужным раствором, кладём на рисунок и прикладываем питание , соблюдая полярность подключения. Ватку надо немного елозить, чтобы очищать поверхность для лучшего травления. Через 5 минут после снятия защитного покрытия вы увидите на поверхности металла свой «гравированный» рисунок.

Как сделать копию монеты , как очистить монеты от окислов, простой способ нанесения золотого покрытия на монету — из старого журнала «Моделист-конструктор» — Смотреть

Общая химия Читать онлайн Н.Л.Глинка Данное учебное пособие предназначено для студентов нехимических специальностей высших учебных заведений и является прекрасным пособием для тех, кто самостоятельно изучает основы ХИМИИ и для учащихся химических техникумов, учащихся старших классов средней школы. В доступной форме море информации по всевозможным физико-химическим процессам. Читать онлайн. Можно скачать любую из 731 страницы. Здесь можно смотреть учебник с загрузкой сразу всех страниц «в кишку».

Если кто хочет проверить и укрепить свои знания по общей химии — к вашему распоряженмю сканы книги “ Задачи и упражнения по общей химии .” 2005г.

Может кому пригодится решебник “ Учись решать задачи по химии. ” 1986 г. авторов Н.Н.Магдесиевой, Н.Е.Кузьменко

Занимательная гальванотехника Djvu Одноралов Н.В. В пособии изложены способы и приемы выполнения всевозможных гальванопластических покрытий: серебрение, никелирование, хромирование и др. Много внимания уделено изготовлению для школы декоративных металлических изделий несложных клише. Технология и рецептура, предлагаемые в книге, просты и доступны. Цель книги — расширение кругозора учащихся и привитие им необходимых практических навыков.

Аффинаж золота, серебра и металлов платиновой группы djvu Учебное пособие для вузов 1945 год Эта книга преднозначена служить учебным пособием для студентов высших технических учебных заведений цветной металлургии специализирующихся в облости металлургии благородных металлов

Справочное руководство по гальванотехнике — 1969 pdf Лайнер В.И. Представлены материалы, отражающие современное состояние гальванотехники в различных странах мира. Излагаются теоретические, химические и электротехнические обоснования гальванотехнических процессов, приводятся сведения, касающиеся выбора материала, подлежащего гальванопокрытию оборудования, всевозможной предварительной обработки поверхности, способов нанесения разнообразных защитных покрытий, корректирования электролита и испытания нанесенных покрытий.

Гальванические покрытия , 2000 г. pdf Сиднеев Ю.Г. В книге собран большой практический материал по гальванотехнике. Описаны различные способы нанесения металлических покрытий гальваническим и химическим методами в условиях мелких предприятий и мастерских. Подробно описаны типы электролитов, оптимальные режимы осаждения и особенности их эксплуатации. Описано анодирование и окрашивание алюминиевых сплавов, а также окрашивание сталей, сплавов меди, серебра и цинка. Материал в книге изложен таким образом, чтобы им мог пользоваться широкий круг читателей, знакомых только с основами химии и физики. Отдельная глава посвящена гальванопластике. В ней изложены вопросы, связанные с изготовлением форм для гальванопластики, подготовкой поверхностей этих форм и другими технологическими операциями. Книга предназначена для предпринимателей, занимающихся производственной деятельностью в небольших масштабах, а также для тех людей, которые все любят делать своими руками.

Читать еще:  вибратор для бетона своими руками из перфоратора

Гальванические и химические покрытия драгоценными и редкими металлами. Djvu Сборник подготовлен секцией Защитно-декоративные покрытия Московского Дома научно-технической пропаганды имени Ф.Э.Дзержинского, совестно с секцией металлургии и обработки Московского правления НТО цветной металлургии по материалам семинара ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ ДРАГОЦЕННЫМИ И РЕДКИМИ МЕТАЛЛАМИ. Целью семинара является обмен опытом между специалистами промышленных предприятий» научно-исследовательских, конструкторских и проектных организаций различных отраслей промышленности по вопросам нанесения гальванических покрытий драгоценными и редкими металлами и сплавами на их основе.

Гальванопластика djvu Садаков Г. А. 1987 г. Книга посвящена технологии и использованию гальванопластики в машиностроении, электротехнике и других отраслях. Приведены сведения о материалах (металлы, неметаллы) для изготовления форм, основных конструкциях форм, технологических особенностях их применения, способах модифицирования поверхности формы (очистка, нанесение разделительного или электропроводного слоев). Рассмотрены особенности осаждения толстых слоев никеля, кобальта, меди и сплавов на их основе, их структура и свойства. Отражены методы технического контроля некоторых основных характеристик и параметров форм, копий, изделий и электролитов. Приведены сведения о технологическом оборудовании цехов и участков гальванопластики, примеры промышленного применения гальванопластики. Для инженерно-технических работников машиностроительных заводов, специальных конструкторско-технологических бюро, научно-исследовательских институтов.

Гальванопластика в промышленности djvu Казначей Б.Я. За последнее время гальванопластика завоевывает себе все большее место в технике и промышленности. Если раньше ее применяли только для изготовления скульптур, гальваностереотипов и матриц граммофонных пластинок, то теперь она все шире используется для изготовления деталей сложной формы, матриц для прессования пластмасс, штампов для тиснения. К важнейшим видам применения гальванопластики относится изготовление волноводов для радиолокации, печатных радиосхем, тонких сит в 10 000 отверстий на квадратный сантиметр, гальванопластический монтаж и т. п. В современной технике гальванопластически готовят изделия или детали, которые неэкономично, трудно или невозможно получить путем отливки, ковки или механической обработки. Кроме того, приемы гальванопластики применяют для нанесения металлического слоя на непроводники, например пластмассы, фарфор, дерево, гипс, резину, воск, кварц и пр. Это позволяет наращивать металлом кружева, ткани, волос, листья, цветы, фрукты и даже мелких животных. Покрытие непроводников металлом, помимо экономии последнего и облегчения конструкции, дает возможность придавать изделиям новые физико-механические свойства, которые успешно используются для решения конструктивных задач; например, таким путем сочетают в одном изделии диэлектрические свойства с электропроводностью, теплопроводность — с термоизоляцией, повышенную механическую прочность — с малым весом изделий и т. Д.

Фрагмент медной копии ладони автора этой статьи, т.е. меня

В книге детально описывается техника репродукции методом гальванопластики художественной скульптуры, даны практические рекомендации при повторении описываемых приемов работ, приведены теоретические сведения по гальванопластике.

Гальванопластика металлов

Гальванопластика — электрохимическое осаждение металла на поверхность изделия в процессе электролиза.
Принцип электрохимического осаждения металла применяется также при восстановлении пластин аккумуляторов. При гальванопластических работах используются неметаллическая форма с электролитом и источник тока. Металл методом гальванопластики можно нанести на выработанную поверхность металлических деталей, провести восстановление изношенного изделия или нанести металл даже на неметаллические изделия. Формы для отложения металла готовят из гипса, парафина или пластических масс.

Предварительно форму покрывают электропроводящим графитом или бронзовым порошком.
Гальванопластические работы проводят в стеклянных или пластмассовых сосудах соответствующего изделию объёма.
В состав гальванической установки входят: сосуд для проведения электролиза и источник постоянного тока с приборами контроля процесса электролиза.

Важно при проведении гальванопластики подобрать химический состав и температуру электролита. При использовании медного электролита его готовят в количестве 150-180 г медного купороса на один литр воды с добавлением, для повышения электропроводности, 20-25 гр. серной кислоты плотностью 1,4-1,6 г/см.куб. Для повышения качества осаждённой меди можно добавить спирт в количестве 8-10 гр./л. В электролите не должны присутствовать органические включения, вредно влияющие на работу электролита.

Химические составы электролитов для бронзирования, золочения, серебрения, омеднения несколько отличаются друг от друга, но в их составе обязательно присутствует кислота, вода и сульфаты или нитраты наносимых металлов.

Источник постоянного тока для выполнения электролиза выполняется на напряжение 3-16 вольт при токе до 10 ампер. Использование для восстановления и нанесения металлов заводских устройств зарядки аккумуляторов с диодным выпрямителем и простым регулятором тока неоправданно, так как требует постоянный контроль за температурой электролита, при его повышении вручную уменьшать плотность тока, снижая скорость осаждения металла. Повышение температуры при электролизе приводит к ухудшению качества осаждённого металла, кипению электролита, с выделением взрывоопасной смеси сероводородного газа и кислорода. В помещении без вытяжки проводить гальванопластические работы практически невозможно и запрещено.

Метод электролиза апробированный при восстановлении аккумуляторов импульсным током обеих полярностей позволяет проводить качественную гальванопластику, в более короткое время, с поддержанием рабочей температуры и отсутствием газовых выделений продуктов электролиза. В основу разработанной технологии гальванопластики лежит импульсный метод восстановления аккумуляторов предложенный лабораторий «Автоматика и связь» Иркутского Центра ДТТ в 2003 году на выставке ЭКСПО-2003 в г.Москве, технология получила высокую оценку жури с получением трёх дипломов ЮНЕСКО.

Характеристики электролизёра гальванопластики:
Напряжение сети 220 Вольт.
Напряжение на электролизёре 3-16 Вольт.
Ток катодный 1-10 Ампер.
Ток анодный 0,1- 0,5 Ампера.
Форма токов импульсная.
Частота импульсов 10-60 Гц.
Время нанесения металла 5-20 часов.

Импульсный режим позволяет сократить время нанесения металла, снизить температуру до внешней температуры помещения. Выделение смеси сероводорода и кислорода в процессе электролиза ничтожно, на уровне испарения и не требует установки мощных вытяжных устройств, так же не требуется установка мощных источников тока. Снижение времени электролизного нанесения металла при повышенном напряжении и высокой амплитуде импульсного тока позволяет ускорить процесс гальванопластики, снизить время и температуру. Мощный импульс тока увеличивает прочность нанесенного металла.

Для улучшения свойств осаждённого покрытия введено катодно – анодное соотношение токов, как и при восстановлении пластин аккумуляторов должно варьироваться с 1/10 до 1/2 тока катода, то есть анодный ток ниже катодного тока в 2 -10 раз.

Важно, чтобы в начальный период нанесения металла катодный ток превышал анодный в два раза, а в конце электролиза в 8- 10 раз, внутренние напряжения в покрытии металла будут нарастать постепенно, а отсутствие внутренних напряжений обеспечит надёжное сцепление покрытия с изделием.

Износостойкость и плотность нанесённого металла растет во внешних слоях с постепенным ростом катодного тока.
Изделие в схеме должно иметь отрицательный потенциал — катод, растворяемый электрод — анод, положительный потенциал.

В состав электронной схемы электролизёра входит: генератор прямоугольных импульсов на микросхеме DD1, реле времени на счетчике DD2 и таймер управления и поддержания токов восстановления на м/с DA1. Генератор прямоугольных импульсов на таймере DA1 автоматически устанавливает скважность импульса тока восстановления в зависимости от времени. Ключи анодного и катодного тока выполнены на полевых транзисторах VT1, VT2.

Индикация состояния схемы контролируется с помощью светодиодов HL1-HL3 и стрелочных гальванометров: амперметра — РА1 с током шкалы 5 ампер и вольтметра — PV1 на напряжение 15 вольт постоянного тока. Для питания схемы электролизёра гальванопластики не требуется выполнять отдельный блок питания, в данной конструкции применён источник питания от компьютеров мощностью в 350-450 ватт, разнополярные источники тока позволяют использовать блок питания без переделок. Внутренние функции защиты от короткого замыкания и стабилизация выходного напряжения БП ПК дополняют функциональные возможности схемы электролизёра.

Печатная плата управления электролизёром установлена на задней стенке блока питания с креплением на стойки.

Микросхема DD2 — К561ИЕ16 содержит 14- разрядный асинхронный счётчик (счётчик пульсаций), дающий на своих выходах Q0-Q13 16384 двоичных отсчётов. Счётчик имеет выходной каскад, формирующий тактовые импульсы и сбрасывает выходные сигналы в нуль при напряжении высокого уровня на входе сброса R.
Содержимое счётчика увеличивается в соответствии каждому отрицательному перепаду тактового импульса генератора на м/с DD1, логические элементы DD1.1 и DD1.2 которой используются в режиме генерации прямоугольных импульсов. Резистором R1 можно изменить время импульса — время восстановления изделия.

Для автоматической остановки отсчета времени используется вывод 6 м/с DD1, при появлении высокого уровня на старшем разряде 3 DD2 — счётчика пульсаций, генератор прекращает работу.
Частота и скважность импульса зависит от значения R1,R2,C2, данные значения позволяют на выходе 3 счётчика DD2 получить время между сменой уровней с низкого на высокий от 2 до 10 часов.

Предыдущие выходы счётчика Q10,Q11,Q12 включаются на высокий уровень, каждый через определённое время, что даёт возможность регулировать уровень катодного тока в установленным резистором R1 временем, без изменения анодного тока,то есть изменять отношение тока катода к току анода. Использование четырёх выходов счётчика Q10-Q13 позволяет увеличить время восстановления, суммируя счёт выходов Q10 с Q11, Q12 с Q11 и Q10, Q13 c Q12,Q11,Q10.При нулевых уровнях на выходах Q10-Q13 счётчика DD2 резисторы R4-R7 шунтируют напряжение на подстроенном резисторе R9, что ведёт к почти полному снижению катодного тока восстановления, связанное с увеличением частоты генератора на таймере. При появлении на выходах Q10-Q13, в результате счёта, высоких уровней, снижает уровень шунтирования резистора R9 и катодный ток возрастает до максимального значения.

Изменяя напряжение на выводе 5 таймера DA1 — прямого доступа к точке делителя с уровнем 2/3 Uп мы изменяем уровень опорного напряжения верхнего компаратора и тем самым получаем модификацию схемы. Снижение опорного напряжения приводит к увеличению частоты генерации таймера, без изменения скважности, так как время разряда конденсатора С4 через внутренний транзистор микросхемы DA1 не зависит от состояния напряжения на выводе 5 м/с DA1 и значения сопротивлений R10,R11.

Делитель напряжения, основанный резисторами R8,R9 создаёт уровень напряжения на выводе 5 DA1, который увеличивается по мере возникновения на выходах счётчика DD2 высоких уровней. Резисторы R4-R7 из процесса шунтирования последовательно исключаются, напряжение на выводе 5 DA1 растёт и это приводит к снижению частоты таймера и увеличению катодного тока восстановления, то есть начальный небольшой катодный ток возрастает за полное время до максимального тока,что положительно повлияет на качественные показатели осаждённого металла. Диоды VD1-VD4 препятствуют прохождению обратного тока при превышения напряжения на выходах счётчика DD2.

Через установленное время на старшем выводе 3DD2 появится высокий уровень, который запретит работу генератора на микросхеме DD1. При необходимости счёт можно сбросить или продолжить кратковременным нажатием кнопки «Сброс», те же действия можно выполнить при кратковременное отключении источника питания.

Микросхема DA1 представляет собой аналоговый интегральный таймер, используется для регулирования катодно- анодного тока и автоматического поддержания температуры электролита.
В состав таймера входят: два операционных усилителя, работающих в качестве компараторов; RS- триггер; выходной усилитель для повышения нагрузочной способности и внутренний ключевой транзистор с открытым коллектором.

Назначение выводов таймера DA1: 1,8 – питание; 2,6 – вход нижнего и верхнего компаратора микросхемы; 3- выход с током до 200 ма; 4- сброс триггера; 5- контрольное напряжение; 7 — вывод коллектора транзистора, эмиттер которого подключен к минусу источника питания, в схеме используется как вспомогательный вывод с током до 100ма. Длительность положительного импульса с вывода 3DA1 зависит от номиналов R10,R11,C4. Т1 = 0,69С4 (R10+R11). Длительность импульса низкого уровня c вывода 7 DA1 Т2= 0,69 С4 R13.

Частота зависит F= 1/T1+T2. Для начальной установки отношения тока катода электролизёра к току анода установлены переменные резисторы R11, R13, резистором R9 задаётся минимальный уровень катодного тока в начале восстановления. Диод VD5 исключает влияние резистора R11 – регулятора тока катода, на ток анода.

Питание микросхем DD1,DD2, DA1 выполнено от аналогового стабилизатора DA2. Диод VD6 в общем выводе микросхемы DA2 устраняет питание микросхем DD1,DD2,DA1 при неверной полярности напряжения источника питания. Питание транзисторных ключей VT1,VT2 выполнено от источников минус 12 вольт и плюс 12 вольт блока питания компьютера. Полевые транзисторы установлены разного типа, для регулирования катодного и анодного тока электролизёра. Общий ток восстановления контролируется амперметром РА1, напряжение на электролизёре проверяется вольтметром PV1. Анодный ток понижен резистором R17 до максимального уровня в один ампер.

Для индикации полярности и перегрузки электролизёра установлены световые индикаторы HL2,HL3. Индикатор HL1 указывает на рабочее состояние микросхем. При перегрузке тока на сопротивлении R19, в цепи стока транзистора VT2, возникает напряжение, достаточное для зажигания светодиода HL3- «Авария».

Радиокомпоненты схема электролизёра гальванопластики соответствуют таблице №1.

Техническая гальванопластика

Гальванопластика — направление прикладной электрохимии, направленное на создание изделий путем электрохимического осаждения металлов и сплавов на различные носители формы (формообразующие элементы) в жидких средах.

Принцип формирования металлического осадка на поверхности модели, такой же как и при гальваническом нанесении покрытий, но в отличии от классической гальваники (гальваностегии) – толщина формируемых металлических осадков может достигать нескольких сантиметров.

В первой половине 20 века применение гальванопластики с целью получения технических изделий превратилось в полноценную промышленную технологию получения сложных и точных изделий.

Аналитический контроль сульфаматного медного электролита для гальванопластики (I). Определение основных компонентов

Для электроформования деталей из меди применяют в основном смешанный сульфатно-сульфаматный электролит меднения. Его преимуществами являются возможность работы на более высоких плотностях тока по сравнению с классическим сернокислым электролитом и получение более мелкозернистых осадков. Сульфаминовая кислота выполняет в этом электролите роль поверхностно активного вещества, а в качестве выравнивающей добавки применяется пирофосфат калия.

Особенностью сульфаматного электролита является постепенное разложение и переход сульфаматов в сульфаты в результате гидролиза по реакции:

Сильная кислотность электролита (1,5-2,0 Mпо [Н + ]) способствует усилению гидролиза.
Также следует отметить, что высокая концентрация серной кислоты способствует вытеснению сульфаминовой кислоты из её солей, а высокое общее содержание солей в растворе может привести к необратимому выпадению и накоплению осадка на дне ванны. В связи с этим:
1) не рекомендуется переохлаждать рабочие электролиты. Если цех плохо отапливается, то рекомендуется круглосуточная терморегуляция раствора;

2) не рекомендуется корректировать электролит концентрированным раствором серной кислоты. Корректировку необходимо проводить охлаждённым разбавленным 1 к 3 водным раствором серной кислоты при интенсивном перемешивании;

3) в случае сильной нехватки серной кислоты, установленной по результатам анализа, рекомендуется проводить корректировку электролита небольшими порциями.
При несоблюдении этих условий электролит в той или иной степени теряет свои полезные свойства.

Гидролиз сульфаматов в электролите является необратимым, но достаточно медленным процессом, поэтому электролиты при бережном обращении могут эксплуатироваться 5-10 лет.

Вследствие описанной нестабильности сульфаматных электролитов рекомендуется проводить постоянный аналитический контроль основных компонентов электролита, выравнивающей добавки и концентрации продуктов гидролиза сульфаминовой кислоты. Таким образом, определяют содержание серной кислоты, сульфамата меди, сульфата меди (продукт гидролиза) и пирофосфата калия (выравнивающая добавка). Дополнительно можно определять степень гидролиза сульфамата по общему содержанию ионов аммония по методике, аналогичной методике для никелевого электролита (см. « Определение степени гидролиза сульфаматов в сульфаматных никелевых электролитах для гальванопластики»). Но в связи с тем, что замещение сульфаматов сульфатами происходит не только вследствие гидролиза, мы считаем определение аммония излишним.
В нашей лаборатории используется упрощённая методика определения степени «старения» электролита исходя из определения общей меди, серной кислоты и общих сульфатов, с последующим определением по разности общих сульфатов и доли сульфатов, приходящихся на серную кислоту.

I. Серную кислоту определяют объёмным ацидиметрическим методом.
Ход анализа: Отбирают 10 мл электролита, вводят в мерную колбу на 100 мл, доводят водой до метки, тщательно перемешивают. Из приготовленной аликвоты отбирают 10 мл, переносят в коническую колбу, разбавляют водой до 150–200 мл, добавляют 2–3 капли метилового оранжевого и титруют полученный раствор 0,1N раствором гидроокиси натрия до перехода окраски раствора из розовой в желтую.
Метиловый оранжевый допускается заменять на бромфеноловый синий и титровать до перехода окраски из жёлтой в синюю.
Для получения более точных результатов можно также использовать потенциометрический метод фиксирования конечной точки титрования, используя лабораторный рН-метр любой марки. Титрование в этом случае проводят без индикатора с комбинированным стеклянным электродом, фиксируя значения рН после каждого прибавления порции титранта; вблизи конечной точки титрования титрант прибавляют очень малыми порциями. Кривую титрования строят в координатах «Единицы рН – Объём титранта» и находят точку эквивалентности графически.

Теоретический титр 0,1н раствора гидроокиси натрия по серной кислоте Т=0,0049 г/мл.

II. Определение меди проводят объёмным йодометрическим методом.

Альтернативные комплексонометрические методики определения, основанные на титровании меди ЭДТА в присутствии металлохромных индикаторов типа ПАН, ПАР, мурексид, указанные в ОСТ 107.460092.001-86, применять не рекомендуется, т.к. гальванопластические электролиты зачастую содержат примеси никеля.

Комплексонометрические методы определения суммы меди и никеля можно применять совместно с йодометрическим определением меди для определения содержания никелевых солей ( см. «Аналитический контроль сульфаматного медного электролита для гальванопластики ( II ). Определение примесей железа и никеля» ). Наш опыт показывает, что содержание никелевых солей до 50 г/л (пересчёт на сульфамат никеля) не оказывает существенного влияние на качество медных покрытий.

Ход определения: 2-5 мл электролита меднения пипеткой отбирают в коническую колбу, добавляют 5-15 мл серной кислоты, разбавленной водой 1:1. Кипятят несколько минут до появления паров серного ангидрида и охлаждают (в отличие от анализа сернокислого электролита эта операция является обязательной, т.к. она связана с разложением сульфаматов). Затем прибавляют 50-70 мл воды, несколько кристаллов фтористого натрия для связывания железа и 10 мл 30% раствора йодистого калия (или 10 мл раствора Брунса). Далее без особых промедлений титруют выделившийся йод 0,1н раствором серноватистокислого натрия в присутствии 0,5% раствора крахмала, который в количестве 3-5 мл добавляется в конце титрования до исчезновения синей окраски раствора. Если крахмал добавлять в начале титрования, то может образоваться прочное соединения йода с крахмалом, искажающее результаты титрования.

При этом протекают реакции:

Или в случае использования реактива Брунса (смесь иодида калия и роданида аммония), который используется для более экономичного расхода солей йода:

Теоретический титр 0,1н раствора серноватистокислого натрия по меди Т=0,006354 г/мл.

III. Определение общих сульфатов проводят методом, основанным на связывании сульфатов в малорастворимое соединение солями бария в слабокислой среде в присутствии индикатора нитхромазо (или ализарина S), образующего синее соединение со свободными ионами бария при добавлении избыточного количества титранта после прохождения основной реакции. Индикаторы нитхромазо или ализариновый красный С являются адсорбционными, окрашивание появляется при адсорбции соединения бария и индикатора на частицах взвеси осадка сульфата бария. Поэтому в случае малого содержания сульфатов видимого изменения окраски не происходит, делая этот метод неосуществимым, например, для определения сульфатов в никелевом сульфаматном электролите.
Индикатор ализариновый красный С на практике является более предпочтительным в силу своей невысокой стоимости и того, что он является кислотно-основным индикатором с подходящим для этой реакции интервалом перехода рН, благодаря чему весьма удобно создавать необходимую кислотность титруемого раствора.

Для уменьшения растворимости сульфата бария титрование проводят с добавлением этилового спирта или ацетона.

Ход определения: Отбирают 10 мл электролита, вводят в мерную колбу на 100 мл, доводят водой до метки, тщательно перемешивают.

10 мл полученного раствора (содержащего 1 мл рабочего электролита) переносят в коническую колбу объёмом 250 мл, разбавляют водой до 50 мл, добавляют столько 0,1М раствора гидроокиси натрия, сколько ушло на титрование серной кислоты (п.I).

Читать еще:  Автоматизация труда — побелка с помощью пылесоса или краскопульта?

Далее добавляют 5-7 капель 0,2%-ного водного раствора ализарина S и по каплям добавляют раствор 0,1М соляной кислоты до перехода фиолетовой окраски в лимонно-жёлтую. Добавляют ещё 2-3 капли раствора соляной кислоты, что соответственно равно величине рН=2,3-3,7. Вводят 40 мл этилового спирта или ацетона и титруют полученный раствор 0,1н раствором хлористого бария до перехода окраски в бледно-розовую.

Теоретический титр 0,1н раствора хлористого бария по сульфат-иону Т=0,0048 г/мл.

Допустим, в результате анализов получили следующие значения:

С(Cu общ.) = 69,9 г/л,

1. Вычисляем долю сульфатов приходящуюся на сернокислую медь:

2. Вычисляем содержание сернокислой меди:

3. Вычисляем долю меди, приходящуюся на сернокислую медь:

4. По разности общей меди и доли меди, приходящейся на сернокислую медь, находим концентрацию сульфамата меди:

5. Вычисляем отношение меди, формально связанной с сульфатами, к количеству общей меди. Эта величина отражает в некоторой мере степень «старения» электролита:

α = С(Cu/CuSO4•5H2O)*100 / С(Cu общ.) = 5,4*100 / 69,9 = 7,7%

6. При корректировке электролита учитывается только содержание общей меди, поэтому содержание сульфамата меди вычисляется не по фактическому (п.4), а по номинальному значению:

В случае корректировок по фактическому значению при высоком содержании сернокислой меди будут достигнуты предельные значения растворимости медных солей, они выпадут в осадок, ещё более снизив содержание сульфаматных солей.

Данные расчёты дают технологу некоторое представление о динамике химических процессов, происходящих между компонентами электролитов меднения, помогают приблизительно оценить степень «старения» электролита, и, соответственно, оценить тенденции получения из него качественных деталей и дать оценку стабильности его работы.

Меднение в домашних условиях

Содержание статьи:

Меднение в домашних условиях – это технологический процесс, позволяющий наносить на металл, а также другие материалы (вольфрам, сталь) слой меди толщиной от 1 до 300 мкм. Покрытие медным слоем обеспечивает хорошую адгезию металла и при увеличении толщины покрытий придает блеск изделиям, устраняет небольшие дефекты, позволяет создавать копии вещи. Удивительно, но все это можно делать и самим. Сегодня мы расскажем, как осуществить меднение металла в домашних условиях.

Гальваника медью в домашних условиях: общие сведения

С технической точки зрения обработка – это электрохимический процесс. В процессе всегда есть два «участника» анод+электролит (источник металла) и деталь.

Технология гальваники медью в домашних условиях достаточно проста. Заключается она в том, что за счет электролита и проводимого через него тока выделяются атомы металла. Они оседают на поверхности, образуя медное покрытие.

Среди основных этапов гальванического меднения в домашних условиях:

  • Подготовка поверхности (механическая и химическая).
  • Нанесение подслойного покрытия (если необходимо)
  • Меднение в соответствующем исходному металлу электролите.

Для декоративного гальванического меднения подойдут электролиты матового и блестящего меднения. После нанесения слоя, можно обработать поверхность в электролитах серебра, золота никеля и т.д.

Необходимые инструменты для меднения в домашних условиях

«Ингредиенты», без которых меднение не состоится, но которые реально подготовить в домашних условиях. Наши гальваники утверждают, что прежде всего, нужны:

  • Источник постоянного тока.Выбирается в зависимости от размера изделия.
  • Аноды. Анодные пластины выполняют несколько функций. В первую очередь, они подводят в электролит ток, во-вторых, они возмещают убыль металла, уходящего на покрытие изделия.
  • Рабочий электролит. Кислотный, щелочной или пирофосфорный раствор. Состав электролита выбирается в зависимости от исходного металла. Необходимо помнить, что любой электролит не универсален и подойдет не для всех работ.

Подготовка материала

Как правильно подготовить простой электролит меднения

Стоит отметить, что гальваника в домашних условиях медью сложна, потому что химические реактивы найти непросто. Компании, реализующие подобные продукты, не продают их без специальных документов. Но вы можете сделать все сами.

Электролит в домашних условиях возможно приготовить только при условии точного соблюдения рецептуры. В состав простейшего электролита входит:

  • Дистиллированная вода (или бидистиллят).
  • Медный купорос.
  • Соляная или другая кислота.

Готовый раствор имеет яркий синий цвет, запаха нет. Допускается наличие некоторого осадка. Важно соблюдать все меры безопасности с химическими реактивами, особенно в домашних условиях: защита рук и глаз в первую очередь. Одежду, на которую случайно мог пролиться раствор, – лучше перевести в разряд дачной.

Хранить такую жидкость лучше в стеклянных бутылках или пластиковых канистрах, а также обязательно указать дату розлива и название раствора. Правильное хранение компонентов избавит вас от возможных проблем. Приготовление электролита должно проходить в чистой пластмассовой или стеклянной посуде.

Подготовка материала для меднения в домашних условиях

Химическое меднение — это альтернатива электрохимическому способу, но не всегда может его заменить. В этом процессе важно тщательно подготовить деталь, бесследно устранив царапины, загрязнения, сколы и т.д. Для того, чтобы обезжирить вещь, можно пускать в ход и чистые растворители, и обезжиривающие растворы.

При этом универсального метода нет – разные виды металла подвергаются очистке по-разному:

  • Сталь. Обезжиривать сталь можно раствором, содержащим едкий натрий и едкий калий при 70-90 градусов по Цельсию. Это займет около 20-30 минут. Будьте аккуратны, пользуйтесь вытяжкой.
  • Медь и сплавы. Обезжиривание осуществляется едким натрием, нагретым предварительно до 40°, около 10 минут.
  • Чугун. Для процесса обезжиривания нужен раствор, содержащий едкий натрий, жидкое стекло, карбонат натрия и фосфат натрия при нагревании до 90°.
  • Вольфрам. Меднение вольфрама в домашних условиях начинается с чистки предмета от грязи и прочих дефектов наждачной бумагой.

Техника безопасности при меднении в домашних условиях

Несмотря на возможность гальваники в домашних условиях (меднения), процесс остается опасным. В любом гальваническом процессе задействованы токсичные вещества, способные сильно нагреваться. Поэтому нужно неукоснительно соблюдать меры предосторожности.

Первое правило гальваники медью в домашних условиях – работайте только в нежилом, хорошо проветриваемом помещении. Подойдут такие места, как мастерская или гараж. Второе правило – применяемое оборудование нужно заземлить. Третье – это соблюдение личной безопасности.

Для обеспечения собственной защиты при меднении в домашних условиях нужно:

  • Постоянно быть в респираторе, чтобы обезопасить дыхательные пути. лучше всего использовать вытяжку.
  • Защитить руки прочными прорезиненными перчатками.
  • Надеть специальную форму или клеенчатый фартук, противоожоговую обувь.
  • Не забыть очки для безопасности зрительных органов.
  • Не приносить в помещение еду и питье.

Перед меднением лучше заранее озаботиться прочтением специализированной литературы по данной теме. Желательно посоветоваться со специалистами данного профиля.

Гальваника в домашних условиях: меднение

Почему в гальванике столь востребована именно медь? Она имеет высокую адгезию (иными словами – сцепление) к самым разным материалам. Это значит, что она превосходно держится на изделиях из стали, вольфрама, не отлетая и не скалываясь.

Медь – красивый яркий металл, внешне напоминает самородки розово-красного оттенка. Материал проводит не только тепло, но и электрический ток – отсюда и высокий спрос в сфере электротехники и приборостроении. Однако чистую медь найти сложно. Чаще она поставляется с различными примесями.

  • Отличаются малым сопротивлением, что используется в электротехнике
  • Скрывает мелкие недочеты поверхности.
  • Быстро окисляется, что используют для получения эффекта «антик».

Технологий меднения существует две. Одна происходит путем погружения изделия в раствор электролиты (с подачей тока или без). Второй же способ – это метод селективного нанесения покрытия без погружения в раствор. Рассмотрим оба.

Метод погружения

В домашних условиях поверхность, подвергаемую гальванике, следует скрупулезно образом обработать. Например, наждачной бумагой и щеточкой. После обязательно обезжирьте деталь и промойте.

  • Анодную пластину (можно две) помещают в емкость, которую будем называть ванной. На аноды замыкают положительную клемму.
  • Между анодами на любом удобном проводнике подвешивается деталь, к ней подводят отрицательный полюс от блока питания.
  • Готовый раствор вливается в ванночку – при этом уровень покрытия должен быть выше, чем расположена деталь.
  • После подключения электродов к источнику тока выставляют рабочий ток. Это примерно 1 А/кв.дм. покрытия.

Продолжительность работы зависит от необходимой толщины слоя, обычно от 5 минут.

Покрытие без погружения

Данный способ меднения имеет ограничения – чаще всего он подходит для реставрации поверхности. Таким способом можно нанести только небольшую толщину металла. Нет смысла покрывать таким методом изделия, которые можно меднить в ванне.
Порядок действий при гальваническом меднении в домашних условиях:

  • Готовят «тампон» для нанесения покрытия. Берут медный проводник и наматывают кусок искусственной ткани (полиэстер подойдет).
  • Противоположный конец проводника подсоединяют к положительной клемме источника напряжения.
  • Электролитным раствором наполняют емкость – так удобнее окунать карандаш.
  • Деталь аккуратно очищают и обезжиривают, а потом помещают в пустую ванночку. Там изделие подсоединяется к отрицательной клемме.
  • Тампон смачивают в растворе. Затем им проводят по поверхности изделия, закрашивая ее постепенно.

Процесс длится до полного покрытия медным слоем изделия.

Особенности гальванопластики в домашних условиях

Гальванопластика — это процесс нанесения меди на проводящую или непроводящую поверхность изделия с последующим снятием покрытия с негативной матрицы. Таким образом можно получить множество очень точных копий с одного изделия. При этом, есть условие: наращивание меди толщиной не менее 200 мкм, чтобы изделие получилось прочным.

Важно учесть, что, если поверхность изделия не имеет свойств проводника, то потребуется больше усилий – а именно, особое предварительное покрытие графитом, серебром или медью. Основным металлом для осуществления гальванопластики считается медь, но можно выращивать матрицы из серебра чистотой 9999.

Обучение гальванике

Можно сделать вывод, что меднение сегодня — это один из наиболее актуальных гальванотехнических процессов, обучиться которому может каждый. Компания «6 микрон» проводит обучение по направлению «Гальваника» для всех желающих! Вы сможете выбрать удобную для Вас программу обучения, которая лучше всего подойдет для гальваники в домашних условиях и не только. Все интересующие вопросы можно задать по телефону или по электронной почте, наши технологи проконсультируют по курсам для обучения.

Видео руководство по меднению деталей в домашних условиях:

Скоростное наращивание меди.

Необходимость скоростного наращивания меди связано с процессом изготовления сложных деталей, в основе которого лежит явление гальванопластического копирования, открытого в начале XIX века (см.«Что такое гальванопластика? Часть1»).

Для наращивания меди применялся сульфатный электролит, основой которого являлись медный купорос и серная кислота. Это – наиболее простой и исследованный процесс, который до сих пор используется умельцами в домашних условиях (см. «Как выбрать электролит меднения?»).

Недостаток сернокислого электролита в том, что он не позволяет нанести качественное покрытие непосредственно на стальные детали, вследствие выпадения контактной меди, образующей рыхлый осадок, плохо сцепленный с поверхностью, тогда как гальванопластика подразумевает возможность получать комбинированные детали из различных металлов и неметаллов (см. «Металлизация пластмасс. Часть1»).

Поэтому состав электролита дорабатывался с целью получения необходимой адгезии, качественного равномерного покрытия и при этом достаточно скоростного наращивания.

Изготовление декоративных изделий методом наращивания меди.

В конце XIX века был разработан электролит на основе цианистой соли меди. До сих пор этот электролит позволяет получать самые качественные равномерные медные покрытия. Но он является очень ядовитым и требует особые меры предосторожности.

Достойной заменой цианистым электролитам меднения стал пирофосфатный электролит, как наиболее экологически безопасный. Медь из прирофосфатного электролита можно осадить непосредственно на сталь, алюминий, молибден и прочие металлы, но для гальванопластического толстослойного наращивания он не подходит, т.к. скорость осаждения меди не превышает 3 – 4 мкм/час.

Решить вопрос скоростного наращивания меди позволила разработка электролита, который, как и сернокислый, состоял только из двух компонентов, но серная кислота была заменена органической кислотой – сульфаматной.

Первоначально электролит для наращивания меди содержал: 240 – 260 г/л сульфамата меди и 50 – 60 г/л сульфаминовой кислоты. При оптимальной температуре 25 – 30ºС электролит позволял осуществлять наращивание меди до 2 мм без внутренних напряжений, что уже было очень большим достижением.

Конструктивные элементы, изготовленные медной гальванопластикой.

Однако, при высоких плотностях тока по контуру покрываемых деталей происходило образование дендритов. Для устранения этого недостатка в электролит вводится добавка пирофосфата калия, анион которого, адсобируясь на поверхности катода, частично ее перекрывает, вследствие чего устраняется явление денритообразования.

В результате для наращивания меди толщиной до 8 мм оптимальным выбран электролит состава, г/л:

Сульфамат меди 240 – 260

Пирофосфат калия 2,5 – 5

Кислота серная 80 – 100

температура 22 – 30ºС,

катодная плотность тока 2,0 – 4,0 А/дм 2 (без перемешивания) или 4,0 – 8,0 А/дм 2 (с перемешиванием).

При увеличении концентрации сульфамата меди скорость наращивания меди увеличивается. Изменение концентрации кислоты, а следовательно, pH раствора (в указанных пределах) практически не влияют на скорость наращивания меди, а повышение температуры, наоборот, приводит к значительному увеличению скорости осаждения покрытия. Присутствие в электролите пирофосфата калия не позволяет рекомендовать проведение электролиза при температуре более 40ºС.

Методом гальванопластики путем наращивания меди можно изготавливать конструктивные элементы СВЧ и КВЧ устройств, декоративные изделия, копии с гипсовых отливок и скульптур.

Режим стабилизации напряжения (плотности тока) в гальванопластике

В гальванопластике обрабатываемая деталь покрывается тонким полупроводящим слоем графитовой пленки с высоким сопротивлением, и нужно преодолеть это высокое сопротивление, чтобы нарастить слой меди или другого металла на изделие. При использовании тиристорного выпрямителя, высокая пульсация и нестабильность параметров приводят к небольшой скорости наращивания и малой толщины покрытия. Как правило, напряжение на тиристорном выпрямителе устанавливают до 1 вольта без ограничения протекания тока. Импульсные стабилизированные источники питания позволяют повысить выходное напряжение до 2-2,5 вольт. Повышение напряжения стимулирует захват меди, а его постоянная стабильность стимулирует и подталкивает рост толщины покрытия, при этом у изделия нет такого показателя, как «горение».

Еще одной особенностью использования импульсных выпрямителей в гальванопластике (в ваннах меднения, никелирования, цинкования) является то, что при некоторых условиях, площадь покрываемой детали рассчитывать не нужно. На выпрямителе необходимо установить стабильное напряжение, например 2,5 вольта, а ток установить в максимальное значение, например, 100 ампер, и гальваническая ванна потребляет столько тока, сколько ей необходимо для данной площади изделия. Таким образом, выпрямитель работает не в привычном режиме – стабилизации тока, а в специальном режиме – стабилизации напряжения, косвенно являющимся режимом стабилизации плотности тока. В результате – за более короткий период получатся качественное покрытие желаемой толщиной.

Работу в режиме стабилизации напряжения можно осуществить по следующей последовательности.

Вариант первый:

  1. Подключаем источник питания к гальванической ванне: положительный полюс на анод, отрицательный – на катод;
  2. Резистором тока «грубо/плавно» на источнике питания устанавливаем лимит напряжения в максимум, а лимит тока необходимой величины, например, на данную площадь 1дм2 нужно 3 ампера;
  3. На катод вешаем пластину, площадью 1 дм2, в гальванической ванне получаем плотность тока 3А/дм2; при этом блок должен перейти в режим стабилизации тока (загорится красный светодиод на источнике);
  4. Запоминаем показания вольтметра на блоке питания. Например, для детали площадью 1 дм2 и величине тока 3А для данного процесса выходное напряжение получилось 2,5 вольта;
  5. Затем устанавливаем на источнике питания лимит напряжения в 2,5 вольта, а лимит тока устанавливаем в максимальное для данного блока питания значение;
  6. Заполняем катод деталями, при этом напряжение остается постоянным 2,5 вольта, а автоматически увеличивается значение выходного тока. Заполнять катод в ванной деталями можно до максимального значения выходного тока источника, при этом плотность тока в ванной будет автоматически стабилизироваться для данной площади покрываемых деталей;
  7. Снимать детали с катода можно быстро, не боясь изменения плотности тока в ванной: источник питания автоматически быстро уменьшит выходной ток (а плотность тока при этом не изменится) и не «спалит» оставшиеся детали.

Данный вариант подходит для ванн меднения, цинкования, никелирования, где идет 100% использование плотности тока.

Второй вариант:

  1. Устанавливаем лимит тока на источнике питания в максимальное положение; а напряжение – около нуля;
  2. Вешаем деталь (площадью 1 дм2), важно знать плотность тока для данного процесса;
  3. Плавно увеличиваем величину напряжения до тех пор, пока выходной ток источника не получится нужной величины, например, 3А на 1 дм2;
  4. Ручку напряжения фиксируем, при этом лимит тока стоит на максимальном значении;
  5. Добавляем детали в ванну, при этом плотность тока всегда будет 1А на 1дм2, выходной ток будет увеличиваться для достижения нужной плотности в ванной, в зависимости от площади покрываемых деталей.
      На качество покрытия деталей влияет очень большое количество факторов, среди которых следует выделить:
    • свойства графита . Сам по себе графит жирный, плохосмачиваемый. Электролиту для покрытия детали необходимо равномерно смочить всю ее площадь. Там, где графит уже покрылся медью, там токопроводность электролита становится больше и одновременно происходит поляризация катода.
    • электролит . В гальванической установке происходит электролиз раствора сернокислой меди (медного купороса), в результате на катоде осаждается чистая медь. Простой электролит меднения состоит из 720 г сернокислой меди, 27 мл серной кислоты. И все доливается водой до 1 литра. Количество сернокислой меди в электролите практически не меняется, а количество серной кислоты со временем снижается. Чтобы не допустить чрезмерного снижения кислотности, что плохо влияет на качество осадка меди, полезно корректировать электролит серной кислотой до достижения исходной плотности, а также чистить его (фильтровать). Рабочая температура электролита 18 — 24°С. На 1 кв. дм металлизируемой поверхности должно быть 3—4 литра электролита.
    • потенциал электролита . Скорость движения ионов меди определяется потенциалом между анодом и катодом. Потенциал электролита определяется теми параметрами, которые выставлены на источнике питания. Чем больше потенциал, тем больше уходит ионов меди, толще становится наращиваемый слой меди, но обедняется прикатодный слой. Увеличивая ток, обедняя прикатодный слой получаем нехватку ионов меди и покрытие будет происходить там, где меньше сила тока. А сила тока в данной ситуации будет меньше на графите.
    • расстояние между анодом и катодом . Особенностью гальванопластического процесса является относительно неравномерное осаждение металла на выступающих и углубленных местах металлизируемых предметов: на выступах толщина осадка больше. Эта неравномерность сглаживается с увеличением расстояния от анода до катода (катодом является металлизируемый предмет). Поэтому, чем выше рельеф поверхности предмета, тем дальше от анода следует его размещать. Полезно иметь несколько анодов, причем суммарная площадь их должна в 2—3 раза превышать площадь катода. Это также способствует получению равномерных по толщине осадков меди.
    • перемешивание электролита . Перемешивание необходимо если есть интенсивный процесс покрытия. Применяют или барботаж или механическое перемешивание.
    • добавки в электролит . Для качественного и равномерного покрытия в электролит необходимо вовремя и в нужных пропорциях добавлять специальные добавки, блокирующие наросты, выравнивающие толщину покрытия, добавки, при необходимости – блескообразующие, антипиттинговые и другие добавки.

Все эти и другие факторы необходимо учитывать, чтобы быстро и равномерно покрыть площадь детали. Методом экспериментов, проб и ошибок в конечном итоге можно получить ровный и красивый слой мягкой меди.

Практическая гальванопластика

(по циклу статей С. Симулкина в журнале 2000-2001 гг.)

Когда мне вплотную пришлось заняться гальванопластикой, я пересмотрел массу литературы на эту тему в печатных изданиях и в Интернете. Получилось так, что указанная выше статья оказала мне наибольшую практическую помощь, что и послужило толчком для подготовки этого материала для сайта .

Из цветных металлов, нашедших применение в технике гальванопластики, наибольшее распространение получила медь и ее сплавы. При работе с этими металлами возможно получение хороших результатов даже в домашних условиях. Они очень легко осаждаются на различные металлы и их сплавы. Правда, в зависимости от материала основы, имеются определенные тонкости осуществления процесса.
Для получения качественных покрытий большое значение имеет правильная завеска детали в ванну и расположение анодов. Пример правильного расположения заготовки для осаждения слоя железа на наружную поверхность приведен на рис.1. На рис.1а — вид сверху, на рис.1б — разрез рабочей ванны, где цифрами обозначены: 1 -диэлектрический химически стойкий сосуд; 2 -аноды; 3 — заготовка, 4 — поверхность электролита.

Читать еще:  3D-принтер своими руками. Можно ли сделать 3D-принтер своими руками?

На рис.2а показано рекомендуемое взаимное расположение обрабатываемой детали 3 и анода 2 в ванне при нанесении покрытия на внутреннюю поверхность заготовки. В ходе рабочего процесса электролит, находящийся в застойных зонах (обозначены цифрой 5) , быстро истощается, что приводит к получению неравномерных осадков низкого качества. Кроме того, при электролизе как на аноде, так и на катоде выделяются газы. Их пузырьки могут вообще преградить доступ раствора к электродам, а это тоже приводит к браку. Поэтому требуется интенсивное перемешивание электролита. Рекомендуемое направление его потока показано сплошными стрелками. Этим же потоком с анода смывается шлам. Последний оседает на дне ванны и не мешает нормальному протеканию рабочего процесса, что повышает качество получаемого покрытия.

На разрезе рис. 2а цифрами 1 и 4 обозначаются диэлектрический кислотостойкий сосуд и поверхность электролита соответственно. На рис. 2б показана неправильная загрузка детали 3. В этом случае шлам, срываясь с анода 2, ложится на поверхность обрабатываемой детали. Траектория его движения обозначена в виде штриховой линии со стрелками. Ввиду большого удельного веса, частицы шлама не вымываются из обрабатываемой зоны даже сильным потоком электролита. Эти примеси, соприкасаясь с отлагающимся на катоде металлом, включаются в его кристаллическую структуру и приводят к образованию шишек и шероховатостей. Последние мешают дальнейшему равномерному отложению осадка. Точно так же, как и на предыдущих разрезах, цифрой 1 обозначается диэлектрический химически стойкий сосуд, а 4 — поверхность электролита.

При необходимости одновременного нанесения покрытия на обе поверхности детали 3 можно воспользоваться схемой, приведенной на рис.3. В этом случае также обязательно требуется интенсивное перемешивание рабочего раствора. Это необходимо как для разрушения застойных зон, так и для смыва с поверхности детали 3 шлама, выпадающего с горизонтального анода 2. Траектория перемещения частиц шлама условно показана штриховыми линиями со стрелками, а рекомендуемое направление движения потока электролита — сплошными линиями со стрелками. Если же не удается обеспечить показанное взаимное расположение детали и анодов и/или достаточно интенсивного перемешивания рабочего раствора, следует воспользоваться раздельной обработкой поверхностей заготовки, которая осуществляется так:
До операции декапирования детали обрабатывают обычным способом с двух сторон. Далее на одну из поверхностей, которая пока не будет подвергаться обработке, наносится кислотоупорное покрытие. Это могут быть очень простые по составу и приготовлению, но к сожалению не термостойкие слои на основе воскообразных веществ, таких как парафин, стеарин, воск, озокерит, церезин, растворимых в скипидаре. Соотношение твердого вещества и растворителя обычно составляет 2:9, взятых по массе. Приготовляют этот состав следующим образом. На водяной бане, и только на ней, расплавляют воск, а потом вводят в него теплый скипидар. Чтобы защитный состав был более контрастным по цвету, а это позволяет более четко контролировать его наличие, толщину слоя и его качество, в расплав можно добавить небольшое количество любой спирторастворимой краски. Если же таковой не имеется, то несложно ввести в смесь немного сапожного крема.
Довольно часто применяется и более сложная по составу защитная смесь, изначально уже имеющая темный цвет. В ее рецепте, который приводится ниже, количество веществ указано в процентах по массе: парафин — 70, пчелиный воск — 10, канифоль — 10, пековый лак — 10. Все компоненты этого состава предварительно смешивают, после чего их осторожно расплавляют на малом огне и тщательно перемешивают расплав. Воскообразные защитные покрытия наносят на поверхность детали в горячем виде кистью или тампоном. Все они рассчитаны на рабочую температуру не выше 60°С. Несколько лучшей термостойкостью (рабочая температура до 85°С) обладают защитные слои, выполненные на основе асфальтовых, битумных и пековых лаков. Обычно их разжижают скипидаром в соотношении 1:1 по массе. Холодная смесь наносится на поверхность заготовки кистью либо тампоном. Время ее высыхания при комнатной температуре составляет примерно 12-16 часов. Перхлорвиниловые эмали, лаки, краски позволяют поднять рабочую температуру химических ванн до 95°С, а масляно-битумные лаки и эмали, асфальто-масляные и бакелитовые лаки выдерживают нагрев до 120°С. Наиболее кислотоупорным и теплостойким защитным составом является смесь клея 88Н или с наполнителем. В качестве последнего допустимо применить фарфоровую муку, каолин, тальк, зеленую окись хрома (III)- Cr2О3. Компоненты смеси следует взять в соотношении 1:1 по массе. Необходимую вязкость защитного слоя получают добавлением к смеси разбавителя, который состоит из двух объемных частей бензина и одной части этилацетата либо бутилацетата. Рабочая температура такого защитного покрытия до 150°С.
Подавляющее большинство электролитов меднения готовят на основе кристаллогидратного сульфата меди, в обиходе именуемого , квалификации не ниже . Использование технического медного купороса следует признать допустимым только в самых крайних случаях. Такая соль содержит значительное количество примесей, вследствие чего образуются осадки пониженного качества.
Работа с электролитами меднения имеет свою специфику. Начнем с основного правила непосредственного нанесения медных покрытий на железо или его сплавы: во избежание контактного выделения меди на поверхности заготовок их загружать в электролит можно только под током, в противном случае прочное сцепление осадка с материалом основы не обеспечивается. Очень важную роль в данной ситуации имеет и первоначальная плотность тока. Это объясняется тем, что при чрезмерно высокой силе тока образуются хотя и плотные, но грубокристаллические осадки, которые в дальнейшем приведут, в лучшем случае, к получению волнистых или бугорчатых покрытий непредсказуемой толщины. При слишком малой плотности тока скорость образования гальванического покрытия будет отставать от скорости выделения контактновыделенной меди, что в последующем вызывает отслаивание покрытия. Для каждой разновидности электролитов меднения существует своя, строго определенная оптимальная плотность тока. Практически же оптимальная плотность тока подбирается по внешнему виду получаемого покрытия и скорости его образования. При наличии сравнительно небольшого навыка, который приобретается очень быстро, подобный способ управления ходом процесса обеспечивает получение покрытий очень высокого качества. При правильно подобранном режиме гальванического процесса осажденный слой меди имеет телесный цвет и равномерную мелкокристаллическую структуру. При чрезмерно больших плотностях тока слой меди получается с грубыми зернами металла и характерным кирпично-красным цветом. О последнем дефекте принято говорить, что происходит покрытия. Превышение силы тока, помимо возникновения может привести к пассивации анодов. При этом на поверхности последних наблюдается белый, зеленовато-голубой или коричневый мажущийся, легко стираемый налет, который препятствует нормальному процессу растворения металла. При этом на образование покрытия расходуются соли меди, содержащиеся в электролите, что приводит к неустойчивости его химического состава. Помимо завышенной плотности тока причиной пассивации анодов может быть и неправильный выбор соотношения катодной и анодной площадей. Для большинства электролитов меднения оптимальным является превышение активной поверхности анода в 2. 2,5 раза против площади катода. Аноды выполняются из чистой меди, а требования к их расположению относительно заготовок аналогичны правилам, изложенным при описании процессов железнения и никелирования.
Из всего разнообразия растворов меднения наибольшее распространение получили т.н. кислые сульфатные электролиты. Они отличаются малой токсичностью, дешевизной и распространенностью используемых в них компонентов.

Гальванопластика в домашних условиях

Красивые вещи своими руками сумеет сделать не каждый. Поэтому гальванопластика в домашних условиях станет излюбленным хобби для любителей мастерить, не боящихся трудностей.

Для данного занятия понадобится специальное оборудование и соблюдение техники безопасности. Но в результате получится эксклюзивное изделие с необычным дизайном.

Особенности процесса

Для получения качественного покрытия нужно правильно подобрать силу тока и напряжение. При слишком слабом токе металл осаждается слишком долго. В случае превышения нормативных параметров по току и напряжению, металл осаждается хлопьями. Еще один момент – приобретение жидкости для электролита. Проще использовать раствор для аккумулятора машины, а специализированные химикаты, например, серную кислоту, сложно приобрести обычному человеку. Чаще всего данный способ обработки предполагает омеднение изделий. Но можно посеребрить или позолотить заготовку при наличии драгметалла.

Золочение с помощью листиков сусального золота выглядит красиво, но его себестоимость гораздо выше, чем у позолоченных изделий в розничной продаже. Чем крупнее деталь, тем большего размера требуется пластина электрода и подаваемый ток. Поэтому в быту крупные вещи не подвергают гальванопластике.

Процесс гальванопластики начинается со сборки аппарата. Плюс от источника тока подается на пластину, а минус – на изделие. Чтобы провода не начали реагировать при гальванизации, место их соединения с пластиной залепляют пластилином. Площадь с положительным зарядом должна быть больше площади заготовки желательно не менее, чем в два раза. Чтобы выставить оптимальный ток на приборе, пользуются простой формулой. Площадь пластины умножают на плотность тока. Обычно берут значение плотности 1-2 А на каждый квадратный дециметр.

После выполнения расчетов приступают к обработке. Обезжиренную заготовку с помощью клея и медной проволоки прикрепляют к минусовому контакту. Если материал не токопроводящий, необходима обработка изделия графитовым спреем. Если будущее украшение имитирует ювелирное, нужно все камушки и стекла заклеить пластилином. Этот материал не позволит измениться цвету камня. Желательно брать для создания украшений стекло или устойчивые к агрессивным средам камни.

Полученный в течение двух часов слой отличается от слоя, выработанного за сутки большей толщины и прочностью. Важно учитывать, что ванна с электролитом и изделиями должна стоять неподвижно на протяжении многих часов для качественного результата. Готовое изделие не кажется железом, оно будет сверкать розоватым медным блеском. Такой результат свидетельствует о том, что процесс прошел успешно.

Материалы и оборудование

Для приготовления раствора для гальванопластики в домашних условиях понадобится следующее:

  • Блок питания – источник постоянного тока.
  • Электролиты от аккумулятора машины или серная кислота, в зависимости от того, что проще купить.
  • Медный купорос – непосредственно из этого вещества медь будет осаждаться на предметах.
  • Дистиллированная вода для правильной концентрации раствора.
  • Медицинский спирт – улучшает качество раствора.
  • Графитовый спрей – им покрывают изделия, не обладающие электропроводностью.
  • Пластилин – понадобится и присоединении пластины к проводу и для изоляции частей изделия, которые не должны покрываться слоем металла.
  • Медная пластина – для непосредственного электролиза.

Классический рецепт предполагает использование серной кислоты, но она продается только для химических лабораторий, и не каждый имеет возможность ее достать. Для приготовления раствора электролита для гальванопластики в домашних условиях потребуется:

  • 250 грамм купороса;
  • 60 грамм серой кислоты;
  • 1 литр воды.

Медный купорос разводят в 500 мл воды. Когда компоненты смешаются, серную кислоту медленно наливают в воду. Если сделать наоборот, едкая кислота разбрызгается. После смешивания постепенно доливают воду, чтобы получить нужный объем. В домашних условиях приготовление раствора электролита станет безошибочным после нескольких попыток.

Можно использовать готовый электролит из аккумулятора. В этом случае на такое же количество медного купороса требуется взять 15 мл спирта и 145 мл раствора электролита.

Требования техники безопасности

Если производится гальванопластика у себя дома, необходимо учесть множество факторов. Во время процесса ванна должна находиться в изолированном помещении. В это помещение не должны допускаться дети и животные, способные все опрокинуть. Источник постоянного тока нужно регулярно проверять на соответствие номинальным характеристикам. Работать лучше в перчатках и защитных очках, а также надеть передник или рабочий халат.

Фантазия и сноровка помогут реализовать смелые художественные замыслы. Можно наносить покрытие не только на металлические токопроводящие изделия, но даже на пластиковые, покрытые графитовым спреем. Удовольствие это не из дешевых, но траты окупятся удовольствием от творческого процесса.

Гальваническое меднение

Современная техника выдвигает жесткие требования к характеристикам конструктивных элементов, во многих случаях эти задачи решает химическое меднение. Использование специальных покрытий поверхностей деталей выгодно экономически, так как гальваническое меднение позволяет понизить металлоемкость изделий из дорогостоящих металлов.

Физико-механические характеристики меди и сферы использования меднения

Плотность меди 8,96 г/см 3 , атомная масса 693,54, удельное электрическое сопротивление 1,68×10 -8 Ом×м, температура плавления +1083°С. На открытом воздухе в присутствии агрессивных химических соединении медь окисляется, при контакте с сернистыми соединениями покрывается пленкой сульфида меди темно-коричневого или серого оттенков. Под влиянием углекислоты и влаги пленка приобретает зеленый цвет, верхний слой состоит из гидрокарбонатов. Медь легко растворяется в растворе азотной кислоты, разбавленная серная кислота на химическое меднение негативного влияния почти не оказывает. Но наличие кислорода увеличивает скорость протекания химических реакций. При наличии открытых пор в покрытии образуется гальванопара, что нужно учитывать при меднении. Железо в этом случае является анодом, коррозионные процессы протекают очень интенсивно.

В связи с такими особенностями, процесс меднения в большинстве случаев должен завершаться дополнительной обработкой поверхностей. Покрытия шлифуются или полируются до зеркального блеска. Медь имеет высокую адгезию с различными металлами: алюминий, серебро, цинк, никель, свинец, хром и т. д. В связи с этими особенностями химическое меднение часто используется для создания подслоя при серебрении, никелировании, хромировании поверхностей деталей. Меднение получило широкое распространение в качестве метода эффективной защиты отдельных участков деталей от появления эффекта науглероживании при процессе цементации. В зависимости от назначения деталей или изделий гальваническое нанесение меди может иметь следующую толщину:

Толщина слоя меди на поверхности обрабатываемых деталей

Сравнительные показатели растворов

В процессе меднения используется большое количество специальных технологических растворов, разделяемых на две большие группы:

  • Простой кислый электролит. Из простых применяется фторборатный, кремнефторидный, сульфатный, хлоридный и сульфамидный раствор.
  • Комплексный электролит. Преимущественно щелочные, медь присутствует как положительно или отрицательно заряженные комплексные ионы.

График поляризационных кривых осаждения меди из различных типов электролитов

Процесс осаждения в кислых электролитах происходит при высокой плотности по току, они устойчивы, просты по химическому составу. Главными составляющими являются соответствующие кислоты и соли, осадки меди из них достаточно плотны и имеют крупнокристаллическую структуру. Недостатки – непосредственное меднение стали, цинковых сплавов и иных металлов происходит с более низким отрицательным потенциалом, чем медь.

Обработка деталей в комплексных электролитах выполняется за счет комплексных ионов, для них требуется высокая катодная поляризация. Выход по току меньше, что способствует более равномерному осаждению, структура мелкокристаллическая. Используются пирофосфатные, цианидные, аммонийные, триполифосфатные, цитратные и другие растворы.

Способность рассеивания электролитов для меднения

Простые кислые составы

  1. Сульфатные. Главные компоненты серная кислота и сульфат меди. Сернокислое соединение отличается невысокой электропроводимостью, для повышения параметра добавляется серная кислота. Выход меди по току достигает 100%, на катоде не выделяется водород. За счет повышения концентрации кислоты уменьшается растворимость сульфата, что понижает верхний предел максимально допустимой плотности тока.

Влияние содержания серной кислоты на электропроводность электролита

При перемешивании увеличивается концентрация медных ионов на катодном слое. При повышении температуры возрастает растворимость сульфата меди, электролит повышает кислотность, что приводит к получению мелкокристаллических осадков.

Для улучшения катодной поляризации в электролит добавляются поверхностно активные вещества. Дополнительно они уменьшают образование наростов на острых краях.

Режимы и состав сульфатных электролитов для меднения

Для образования блестящего покрытия используются аноды АМФ, не допускающие образование шлама, или аноды из особо чистой рафинированной меди.

Влияние концентрации меди на плотность тока с перемешиванием (1) и без перемешивания (2). Электролит фторборатный.

Для недопущения попадания шлама аноды помещаются в чехлы, изготовленные из кислотоустойчивого материала, дополнительно раствор постоянно фильтруется.

  1. Фторборатные. Отличаются высокой устойчивостью, гальваническое нанесение получается плотным и мелкокристаллическим, рассеивающие показатели такие же, как при сульфатном меднении. За счет большой растворимости увеличивается плотность тока, осаждать медь непосредственно на детали нельзя.

Состав и режим работы фторборатных электролитов

При непрерывном перемешивании допускается повышать плотность тока. Контроль технологически параметров меднения осуществляется измерением кислотности раствора. Для повышения качества меднения используется карбонат натрия, для понижения медный купорос.

  1. Нитратные. Электролит используется при гальванопластике, обеспечивает повышенное качество осадка.

Режимы и состав нитратных электролитов

  1. Цианидные. Условия обработки значительно отличаются от осаждения из кислых, в них медь существует в виде комплексных ионов, что заметно понижает ее активность. Увеличение плотности тока принуждает катодный потенциал резко смещаться в поле отрицательных значений. Но процесс меднения нельзя производить при увеличенной плотности тока в связи с тем, что выход меди может падать до нуля. Главными компонентами раствора являются свободный цианид натрия и комплексный цианид калия. Во время работы содержание меди понижается из-за недостаточной их растворимости.

Режим и состав цианидных электролитов для меднения

  1. Пирофосфатные. Медные осадки имеют мелкокристаллическую структуру, гладкие, блестящие или полублестящие. Для улучшения качества обработки и повышения катодной и анодной плотностей может добавляться медный купорос. Катодный потенциал в пирофосфатных растворах имеет более отрицательные параметры, чем у кислотных.

Режим и состав пирофосфатных электролитов

  1. Этилендиаминовые. Процесс меднения может осуществляться непосредственно по поверхности стали, при низких плотностях тока катодная поляризация достигает больших значений. Рассеивающие характеристики выше, чем у сульфатных, но ниже, чем имеет цианидный раствор.

Режим и состав этилендиаминовых электролитов

Загрузка и выгрузка деталей должна выполняться при минимальной силе тока, в первые 40–50 секунд дается толчок тока, в три раза превышающий рабочие значения меднения.

  1. Полиэтиленполиаминовые. Во время обработки деталей потенциалы смещаются в поле отрицательных значений, электролит применяется вместо цианидных.

Режим работы и составы полиэтиленполиаминовых электролитов

  1. Аммонийные. В состав входит аммиак, сульфат аммония и сульфат меди. При невысоких плотностях тока уменьшается выход по току, улучшение меднения осуществляется за счет добавления нитрата аммония. Осадки равномерные по толщине, плотные и полублестящие.

Режимы работы и состав аммонийного электролита

Без специальной обработки поверхностей медные осадки имеют недостаточную адгезию, причина – пассивирование стали раствором аммиака. Улучшение параметров покрытия достигается введением в раствор нитрата меди.
Устройство ванны меднения Линейные параметры и конструктивные особенности должны отвечать требованиям ГОСТ 23738-85. Гальваническая ванна изготавливается из модифицированных особо устойчивых пластиков, конкретные марки подбираются с учетом параметров технологических процессов.

Ванна без кармана. Наиболее простая конструкция, применяется как в отдельности, так и на производственных линиях.

Ванна без кармана

Ванна с карманом. Обработка может выполняться с одновременными процессами удаления верхнего загрязненного слоя электролита.

Ванна с карманом

Конкретный выбор ванны меднения осуществляется в зависимости от особенностей предприятия, характеристик подлежащих меднению деталей и общих производственных мощностей.

Во время проектирования рассчитываются максимальные нагрузки с учетом объема раствора, длина, высота и ширина может изменяться по желанию заказчиков. При необходимости на ванны меднения устанавливается дополнительное оборудование и водопроводная арматура. За счет специальных механизмов улучшается качество процесса меднения. Используемые пластики адаптируются к химическому составу электролита и температурным режимам меднения.

Механическая подготовка поверхностей

Перед меднением с поверхности должна удаляться окалина, заусеницы и раковины. Качество обработки регламентируется положениями действующего ГОСТа 9.301-86. Конкретные параметры шероховатости устанавливаются в зависимости от назначения покрытия. После механической обработки деталей с поверхности должны быть удалены все дефекты, оказывающие негативное влияние на качество меднения. В обязательном порядке удаляется техническая смазка и эмульсия, металлическая стружка, продукты коррозионных процессов и пыль.

Подготовка к меднению производится при следующих технологических операциях:

  1. Шлифование. Верхний слой деталей снимается абразивными элементами, может быть тонким, декоративным или грубым.
  2. Полирование. Во время операции сглаживаются мельчайшие выступы, поверхность блестящая зеркальная.
  3. Крацевание. Для очистки поверхностей применяются металлические щетки.
  4. Галтовка. Детали обкатываются в специальных колоколах.
  5. Химическое и электрохимическое обезжиривание. Для обработки используют органические и неорганические растворы.

От качества предварительной подготовки поверхностей во многом зависит процесс меднения и физические показатели осадков.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector