Гальваника в домашних условиях своими руками: хромирование, меднение и др.

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

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.

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.

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

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.

Источник: https://tokar.guru/samodelkin/mednenie-galvanikoy-i-galvanoplastika-v-domashnih-usloviyah.html

Химическая металлизация и хромирование в домашних условиях

В 1840 году российский учёный-физик немецкого происхождения, Мориц Герман, который после переезда в Российскую империю сменил имя и фамилию на Борис Якоби, пишет работу под длинным названием: «Способ производить, по данным образцам, из медных растворов медные изделия с помощью электричества или Гальванопластика для прикладных искусств». С этого научного труда начинается история гальваники не только в России, но и в мире.

В своих исследованиях Якоби опирался на более ранние работы итальянского физика Луиджи Гальвани, поэтому и назвал процесс гальванопластикой, а емкость в которой происходит сие чудо — гальванической ванной.

В настоящее время гальваника является разделом электрохимии и изучает осаждение электролитов на поверхности металлов. В свою очередь, гальваника разделятся на два больших подотдела:

• Гальванопластика: электрохимический способ копирования. С его помощью наносят достаточно толстый слой металла и как следствие получают точную копию копируемого предмета. В частности, посредством этого метода изготавливают виниловые пластинки и лазерные компакт-диски.
• Гальваностегия: электрохимическая технология покрытия подложки слоем металла, с целью получения более прочного или более декоративного слоя. Часто эти две задачи совмещают.

Посредством процесса гальваностегии можно покрыть слоем металла, захромировать практически любую поверхность: металлическую, пластиковую, деревянную, кожаную. Хромированные сапоги или никелированные ботинки — вещь вполне реальная, но не совсем практичная.

Гораздо более востребовано покрытие одного металла другим с целью повышения антикоррозийных, прочностных и эстетических характеристик.

Такие процессы, как хромирование, никелирование, меднение, цинкование давно стали обычной практикой крупного промышленного производства.

Хромирование в домашних условиях

Химическая металлизация своими руками в домашних условиях. Гальваника в домашних условиях вещь вполне реальная, конечно, при соблюдении определённых требований. Из всех видов домашней гальваники хромировка является, пожалуй, самым сложным видом гальваностегии по двум причинам:

• Техническая сложность процесса.
• Крайняя опасность химических компонентов для здоровья.

Первая техническая сложность

Способность хрома сильно меняться в качественном отношении, в зависимости от температуры электролита и силы тока, активно используется на производстве для получения хромовых покрытий с разной степенью блеска, окрашенности и прочности.

• При температуре электролита от 30−60 градусов поверхность готового изделия будет блестящей.
• Выше 60 градусов — хромовое покрытие будет иметь молочный оттенок.
• Ниже 30 градусов — поверхность матовая.

От концентрации состава электролита хром меняет цвет, а вместе с цветом меняются и прочностные характеристики. Цвет меняется от обычного светлого, до темно-голубого, агатового, синего и, наконец, до практически чёрного. По мере изменения цвета меняется и прочность хромового покрытия.

Самый мягкий хром имеет обычный светлый цвет, для его получения требуется комнатная температура и сила тока порядка 5 А/кв.дм. Самое прочное хромовое покрытие соответствует хрому чёрного цвета. Но для получения чёрного хрома необходима сила тока 100 А/кв.

дм, что в условиях домашнего производства сделать технически невозможно.

Вторая техническая сложность

При этом нужно иметь в виду, что само по себе хромовое покрытие обладает достаточно противоречивыми характеристиками. С одной стороны, хром обладает высокой механической прочностью (намного выше, чем у никеля), химической инертностью и очень ярким блеском. Но одновременно с этим он очень хрупок и обладает пористой структурой. Поэтому подложка из никеля для слоя хрома является необходимой даже в том случае, если хромирование осуществляется на поверхность металла, с которым у хрома хорошая сцепка, например, медь или латунь.

Таким образом, процесс хромирования в домашних условиях автоматически подразумевает проведение как минимум двух последовательных технологических процессов: никелирования и хромирования.

Опасность для здоровья

Основной компонент электролита для хромирования — оксид хрома (CrO3) или, как его ещё называют, хромовый ангидрид. Так уж получилось, что хромовый ангидрид является сильнейшим ядом и одновременно одним из самых сильных канцерогенов.

Смертельная доза для человека при приёме внутрь составляет приблизительно 4−6 грамм, в зависимости от веса индивида.

При попадании на открытые участки кожи чистого оксида хрома или его растворов возникают химические ожоги, которые затем переходят в дерматиты и экземы, с последующим перерождением в рак кожи.

Понятно, что такое «прекрасное» химическое вещество невозможно просто взять и купить в магазине хим. реактивов. Оборот хромового ангидрида жёстко регулируется государством и продажа разрешена только юридическим лицам, имеющим лицензию на соответствующий род деятельности.

Необходимое оборудование

Хромирование на кухне жилой квартиры способен проводить только потенциальный самоубийца. Для того чтобы начать процесс хромирования фары, необходимо иметь для этого специальное помещение, максимально удалённое от жилых построек. Лучше всего для этих целей подойдёт просторная мастерская или гараж. Обязательно наличие хорошей принудительной вентиляции. Предварительно из помещения должны быть удалены все ёмкости с бензином, красками, лаками и прочими растворителями. В обязательном порядке приобретается хороший огнетушитель и прорабатывается вариант запасного выхода из помещения в случае возникновения нештатной ситуации.

Для хромирования необходимо иметь:

• Гальваническая ванна. Либо из стекла, либо из прочного пластика, способного выдерживать повышение температуры до 100 градусов.
• Выпрямитель. Источник постоянного тока с возможностью регулировать выходное напряжение. Параметры — 12В/50А. Если речь идёт о мелких деталях, то можно использовать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.
• Нагреватель. Должен выдерживать долговременное пребывание в агрессивной кислой среде. Например, керамический тэн. Обычный тэн не подойдёт.
• Термометр. С делениями от 0 до 100 градусов. Оптимальная температура для проведения процесса составляет 45−55 градусов.

Нужно иметь в виду, что для оптимизации процесса необходимо оборудовать как минимум две такие установки, одна для хромирования, а вторая для никелирования. В противном случае придётся постоянно менять реактивы в одной ёмкости, что крайне неудобно и затратно.

Три составляющие гальванического процесса

Гальваника в домашних условиях, хромирование — это гальванический процесс. Поэтому для его проведения необходимо наличие трёх составляющих: катода, анода и электролитической среды, в которой будет происходить перенос заряженных частиц металла.

• Катод. Пластина чистого свинца либо сплав свинца с оловом. Необходимо помнить, что площадь катода должна быть больше площади анода. Катод подсоединяется к положительному выходу выпрямителя.
• Анод. Это и есть сама хромируемая деталь. Он должен висеть в среде электролита таким образом, чтобы не касаться стенок и дна емкости. Кроме того, анод ни в коем случае не должен касаться катода.
• Электролит. Для хромирования требуется особо тщательная подготовка электролита.

Приготовление электролита

В набор электролитической жидкости для хромирования входят следующие компоненты:

• Хромовый ангидрид: 250 гр/л.
• Серная кислота: 2−3 гр/л. Химически чистая, концентрированная. Техническая серная кислота не годится.
• Вода дистиллированная.

Вода нагревается до температуры 60−80 градусов. После этого в ней растворяется ангидрид. Раствор чуть охлаждается и затем в него добавляется тонкой струйкой необходимое количество серной кислоты.

Подготовка поверхности хромируемого изделия

Состоит из трёх этапов:

• Механическая очистка, шлифовка и полировка.
• Обезжиривание.
• Никелирование.

Особенностью хромирования является то, что оно, наоборот, подчёркивает все имеющиеся неровности, сколы и трещины на поверхности изделия. Поэтому с поверхности хромируемой детали предварительно должны быть удалены следы старой краски, ржавчина, сколы, трещины и прочие дефекты. Подготовка хромируемой поверхности состоит из следующих этапов:

• Пескоструйная обработка.
• Полировка мелкой шкуркой.
• Шлифовка мягкими материалами и полировочной пастой.

Для обезжиривания нельзя использовать бензин или Уайт Спирит. В противном случае будут проблемы с качеством хромирования. Оптимальный вариант — приготовить специальный раствор:

• Натр едкий: 150 гр/л;
• Сода, кальцинированная: 50 гр/л;
• Клей силикатный: 5 гр/л.

Раствор подогревается до 90 градусов. После этого в него опускают деталь и выдерживают 20−40 минут, в зависимости от площади и рельефа поверхности детали.

Никелирование является последним этапом подготовки детали к хромированию. Процесс никелировки производят в специальной гальванической ванне. Катодом в этом случае является металлический никель, а в качестве электролита выступает раствор серной кислоты и солей никеля.

Этапы хромирования

Непосредственно хромирование состоит из ряда последовательных этапов:

• Процесс начинается с поднимания температуры электролита в ванне до 50−54 градусов.
• Помещается хромируемая деталь с предварительным присоединением к ней катодного выхода.
• После этого выдерживают некоторое время, не подавая напряжения в систему. В течение этого времени температура детали и электролита должны выровняться.
• После подачи напряжения обрабатываемая деталь находится в растворе как минимум 20 минут. В некоторых случаях хромирование может продолжаться 2−3 часа. Всё решается в индивидуальном порядке в зависимости от размера детали и необходимых конечных характеристик хромированного покрытия.
• После окончания процесса деталь достаётся из раствора, промывается и помещается в сушильный шкаф на 2−3 часа.

В интернете очень много видеоуроков по гальванике, в частности, по хромированию металлов. Поэтому все детали этого процесса можно почерпнуть там.

Источник: https://ObInstrumentah.info/himicheskaya-metallizatsiya-hromirovanie-v-domashnih-usloviyah/

Учимся меднить метал своими руками в домашних условиях

Процесс меднения металлических изделий называется гальваностегией. Он основан на осаждении на поверхность деталей другого металла, растворимого в специальной жидкости.

Технология омеднения включает изготовление раствора и создание разноименных электродов. В процессе гальваностегии, ионы меди, растворенные в электролите, притягиваются отрицательным полюсом (обрабатываемая деталь) на свою поверхность.

Омеднение различных деталей в промышленных масштабах применяется не только, как конечный процесс обработки поверхности металлических изделий. Он может использоваться для подготовки деталей к следующей операции, например, никелированию, серебрению или хромированию изделий.

Эти металлы плохо осаждаются на поверхность стальных деталей, а на омедненную поверхность ложатся очень хорошо. В свою очередь медь, осевшая на стальные детали, держится прочно и способствует выравниванию различных дефектов на ее поверхности.

Видео урок по меднению пули своими руками

Меднение деталей в растворе с электролитом

Для металлических деталей можно выполнить меднение в домашних условиях. Рассмотрим меднение, с опусканием детали в раствор с электролитом. Для этого необходимо иметь:

• небольшие медные пластины,
• несколько метров токопроводящей проволоки;
• источник тока, с напряжением до 6 В;
• рекомендуется также использовать реостат, для регулирования тока и амперметр.

Порядок работы

• В качестве жидкости, хорошо растворяющей медь, применяется обычный электролит. Его можно купить или приготовить в домашних условиях. Для этого потребуется 3 мл серной кислоты, на каждые 100 мл дистиллированной воды. Необходимый раствор, можно получить, добавив в полученный электролит до 20 гр. медного купороса.
• Перед началом процесса меднения детали, ее необходимо очистить наждачкой, чтобы снять оксидную пленку с поверхности.
• 
• Затем, деталь обезжиривается горячим содовым раствором, и промывается чистой водой.
• В стеклянную емкость, нужного объема, наливается приготовленный раствор электролита.
• Затем, туда опускаются две медные пластины, на токопроводящих проводах. Между двумя медными пластинами подвешивается, предназначенная для меднения в домашних условиях деталь, на аналогичном проводе. Необходимо проследить, чтобы медные пластины и деталь были полностью залиты раствором электролита.
• 
• На следующем этапе, концы проводов от медных пластин подсоединяются к плюсовой, а обрабатываемая деталь к минусовой клеммам источника тока. Последовательно, в созданную электрическую цепь нужно подсоединить реостат и амперметр. После включения тока в цепи, он реостатом устанавливается в пределах 15 мА на 1 см? площади поверхности детали.
• Выдержав, обрабатываемую деталь в растворе, в пределах 15-20 минут, нужно выключить электропитание и извлечь изделие из раствора. За этот непродолжительный промежуток времени, поверхность детали покроется тонким слоем меди. Толщина покрытия будет зависеть от продолжительности процесса меднения. Таким образом, можно достичь меднения поверхности любого изделия слоем в 300 мкм и более.
• 

Меднение детали, без опускания в раствор

• Второй способ меднения в домашних условиях металлических изделий, подразумевает выполнение этого процесса без опускания обрабатываемой детали в раствор электролита.
• Этот вариант подходит для нанесения покрытия на цинковые и алюминиевые изделия.
• Порядок работы

1. Для этого способа меднения потребуется многожильный медный провод, с двух концов которого, необходимо снять изоляцию. С одной стороны мягкий провод нужно растеребить. Таким образом получается изделие в виде кисточки.

   Чтобы удобнее в дальнейшем было работать, к этому концу провода нужно привязать твердый предмет в виде рукоятки. Второй очищенный конец провода нужно соединить к положительной клемме источника электрического тока. Напряжение не должно превышать 6 В.

2. Ранее описанным способом нужно приготовить электролит, размешанный с медным купоросом.

   В этом методе меднения деталей, раствор можно наливать в любую посуду. Рекомендуется выбрать широкую тару, чтобы было удобно макать медную кисточку из проволоки. Далее необходимо небольшую металлическую деталь положить в эту посуду, с невысокими краями. Предварительно ее нужно очистить, прокипятить в жидкости со стиральным порошком, и промыть.

   Эту деталь нужно соединить с помощью провода к отрицательной клемме источника тока, с напряжением 6 В.

3. Процесс меднения происходит следующим образом. Растеребленный конец медной проволоки нужно периодически обмакивать в растворе электролита, с медным купоросом и проводить вдоль детали, не прикасаясь «кистью» к ее поверхности.

   Но нужно предусмотреть, чтобы между концом кисти и деталью был небольшой слой раствора (катод и анод должны быть всегда смочены электролитом). В процессе меднения отрицательно заряженная деталь притягивает ионы меди и ее поверхность покрывается небольшим красным слоем. После нанесения покрытия, изделие нужно высушить и натереть до блеска.

Таким меднением, без погружения изделия в электролит, чаще обрабатываются детали больших размеров. Они не вмещаются в подобранную посуду с электролитом, и поверхность обрабатывается кистью небольшими участками.

Видео руководство по меднению деталей в домашних условиях

2016-01-11

Источник: http://BoldProject.ru/raznoe/mednenie-v-domashnix-usloviyax.html

Покрытие металлов медью в домашних условиях

При меднении в домашних условиях используются доступные и недорогие материалы, которые легко приобрести в магазинах розничной торговли.

Медный купорос используется для борьбы с плесенью, грибком и садовыми вредителями и свободно продается в хозяйственных магазинах, а в качестве анодов можно использовать короткие отрезки медных труб или электротехнических шинок.

Таким образом меднят высушенные цветы, орехи, листья и даже насекомых. Кроме того, во многих случаях обязательным условием для никелирования и хромирования является наличие подслоя меди, который также создается путем ее осаживания из электролита.

Цель меднения металлов и сферы их применения

Медь обладает совокупностью свойств, которые определяют условия ее применения при меднении металлов и неметаллических материалов. Она пластична, легко поддается полировке, а гальванический слой после меднения практически не имеет пор.

По этой причине медные покрытия очень часто используют в качестве подслоя при хромировании и никелировании изделий, которые эксплуатируются в условиях постоянных сжатий и растяжений. Пластичность меди является идеальным условием для ее применения в гальванопластике.

Толстослойное меднение художественных изделий и сложных моделей позволяет создавать их абсолютно точные копии, которые не трескаются и не деформируются при снятии с оригинала.

Медь обладает лучшей среди недрагоценных металлов электропроводностью и хорошо паяется.

Поэтому меднение стальных изделий широко используется в радиотехнике и электротехнике при изготовлении проводников, контактов, деталей антенн и волноводов.

В условиях применения высокочастотных сигналов на медное покрытие приходится большая плотность тока (скин-эффект), что снижает общее сопротивление проводника.

Еще одна область использования меднения — это создание тонких проводников на поверхностях пластмассовых изделий, а также покрытие пластика токопроводящими слоями.

Характеристики омедненных металлов

Медь имеет хорошее сцепление практически со всеми металлами и сплавами, но защитные свойства медного гальванического покрытия без дополнительных слоев невысоки. Под воздействием атмосферных факторов оно достаточно быстро разрушается, и даже в домашних условиях его обычно покрывают лаком.

В то же время подслой из меди значительно улучшает характеристики многослойных покрытий в части механической прочности и коррозионной стойкости. Нержавеющие стали обычно защищают от коррозии трехслойным покрытием из хрома, никеля и меди.

При этом меднение проводится первым, чтобы при использовании изделия в условиях переменных нагрузок обеспечить пластичность всего составного слоя.

Омедненные провода и контакты из алюминия легко паяются и имеют более низкое сопротивление, особенно на высоких частотах. Технические условия электролиза позволяют при меднении металлов в декоративных целях окрашивать поверхностные слои меди в различные цвета и придавать им дополнительный блеск (на фото ниже – меднение по нержавейке).

Технология процесса меднения

Главное условие при нанесении любого гальванического покрытия — это абсолютная чистота изделия. Поэтому все его поверхности перед погружением в электролит необходимо тщательно очистить от посторонних включений и окислов. В общем виде процесс гальванического меднения состоит из следующих этапов, которые в зависимости от технических условий могут быть дополнены другими видами обработки:

• механическая очистка (с помощью металлической щетки, шкурки и электроинструмента);
• промывка проточной водой;
• обезжиривание (химическое или электролитическое);
• промывка и сушка;
• проверка качества поверхностей;
• погружение изделия в электролит;
• подача тока и контроль процесса;
• промывка и сушка готового изделия.

Основой для подавляющего большинства электролитов является раствор медного купороса (сернокислой меди), в который в зависимости от условий обработки добавляют различные химические реагенты.

Технология гальванического меднения основана на использовании расходуемых анодов, которые служат источником анионов меди, осаждаемых в виде тонкого слоя на поверхности катода-изделия.

В роли катодов выступают пластины меди любой чистоты.

Способы меднения металлов

Существует два базовых метода, с помощью которых выполняют покрытие металлов медью: гальваническое и химическое меднение. В обоих случаях главным условием является применение электролита на основе медного купороса, но при химическом меднении осаждение меди происходит без использования электрического тока.

С помощью химического метода нельзя получить покрытия большой толщины, но оно проще, дешевле и может выполняться в крайне простых условиях. С помощью него легко получить тонкие декоративные пленки не только на металлах, но и на пластике, стекле, керамике и пр.

К примеру, химическое меднение стали происходит за несколько десятков секунд путем простого погружения в медный купорос.

Погружение в электролитный раствор

Оба метода могут применяться с полным погружением детали в раствор электролита.

При гальваническом методе анионы меди отрываются от анода и движутся к катоду под воздействием электрического тока, а при химическом их движение происходит за счет разной электроотрицательности металлов.

Поэтому в первом случае при прочих равных условиях за одну и ту же единицу времени осаждается гораздо большее количество меди, но при этом затрачивается электрическая энергия.

Меднение алюминия рекомендуется производить только методом погружения, которое необходимо выполнять сразу после обезжиривания и травления в кислоте, иначе на его поверхности быстро образуется прочная оксидная пленка. В видеоролике ниже подробно рассказывается об условиях, которые необходимо соблюдать для качественного меднения алюминия.

Без помещения в электролитный раствор

Меднение изделий без помещения их в емкость с электролитом производится как с использованием источника тока, так и без него. Выбор метода зависит от условий выполнения работ и оборудования, которым располагает домашний мастер.

В первом случае необходимо изготовить медную кисточку из обрезка кабеля с большим количеством мягких медных жил. Ее подсоединяют к плюсу источника, а минус подают на изделие.

Затем, постоянно обмакивая кисточку в электролит, «красят» подготовленную поверхность, подбирая по ходу условия и скорость меднения.

Во втором варианте изделие просто покрывают раствором медного купороса с помощью малярной кисти, очищая и обмывая его после каждого слоя. Толщина обмеднения в этом случае будет небольшой и зависит от условий обработки и количества наложенных слоев.

Этот метод хорошо подходит для меднения стали, к которой медь «липнет» даже при условии не очень хорошей подготовки поверхности.

А при нанесении таким способом медного купороса на поверхность алюминия достаточно сложно добиться устойчивого результата из-за его склонности к быстрому окислению.

Использование медного купороса

Одно из основных условий качественного меднения — это использование максимально чистого медного купороса. Поэтому данный реагент лучше приобретать в хозяйственных или специализированных магазинах в упаковках, на которых указано процентное содержание сернистого сульфата меди (не ниже 97–98%).

Если на медном купоросе садово-огородного назначения не указан состав, то для электролита он не годится, т. к. может содержать различные добавки, влияющие на гальванический процесс. При приготовлении электролита в домашних условиях не следует применять сырую водопроводную воду, поскольку она содержит недопустимые при меднении соединения хлора.

Перед использованием ее следует отстоять и прокипятить или же просто приобрести дистиллированную.

Гальваника медью в домашних условиях

В домашних условиях гальваническое меднение чаще всего используют в декоративно-прикладных целях или для нанесения медного подслоя перед никелированием и хромированием.

Обычно медью покрывают мебельную фурнитуру, предметы кухонной утвари, элементы светильников, бижутерию, а также части инструментов и ножей. Подбор параметров гальванизации домашними мастерами обычно делается опытным путем по цвету и качеству покрытия.

Те, кто занимается меднением серьезно, в том числе и в коммерческих целях, используют в своих установках регулируемые источники тока или реостаты, с помощью которых устанавливается необходимая плотность тока и скорость осаждения.

А одно из самых популярных направлений современной домашней гальваники — это покрытие медью высушенных растений, орехов, желудей и насекомых. Такие изделия выглядят впечатляюще и используются не только в декоративных целях, но и для изготовления бижутерии (см. ниже меднение и патинирование грецкого ореха).

Техника безопасности

Медный купорос является малотоксичным веществом и в целом неопасен для здоровья. Но при попадании на кожу и в глаза он может вызвать раздражение, поэтому при работе с ним необходимо соблюдать определенную осторожность. Более опасна серная кислота, которая при меднении используется для обезжиривания и в качестве добавки к электролиту.

Поэтому в домашних условиях все работы по приготовлению электролита и химической обработке изделия необходимо выполнять в резиновых перчатках и клеенчатом фартуке, а при больших объемах использовать респираторы и защитные очки.

Сам по себе медный купорос не требует какой-либо обработки перед утилизацией, но, поскольку электролиты на его основе содержат серную кислоту, ее необходимо нейтрализовать с помощью щелочи или соды.

Оборудование и материалы

Для меднения в домашних условиях требуется минимальный набор оборудования и реактивов. В качестве гальванической ванны можно использовать любую пластиковую или стеклянную емкость.

Для приготовления электролита для меднения необходим только медный купорос и чистая вода, а источником тока может служить старая зарядка для телефона или пара батареек. Другие материалы и инструменты также немногочисленны и доступны в бытовых условиях.

В первую очередь это серная кислота (жидкость для аккумуляторов), сода, обрезки медных изделий (труб, шинок, контактов) и наждачка на матерчатой основе.

Рецепт простого раствора

В состав самого простого электролита, используемого для меднения в домашних условиях, входят всего два реагента: сернокислая медь (медный купорос) в количестве 180÷220 г/л и серная кислота (жидкость для аккумулятора) — 40÷60 г/л. В качестве блескообразующих добавок к такому электролиту домашние мастера используют желатин и декстрин (0.5÷1.0 г/л).

В Интернете можно найти рецепты электролитов с добавками, которые способствуют созданию медных покрытий с разнообразными эффектами (матовость, зеркальный блеск, различные оттенки).

При этом, как правило, указывают только название химического вещества и условия его применения, а насколько оно доступно и где его взять — не пишут.

Если вы знаете названия таких добавок, которые можно свободно приобрести в хозяйственном магазине или аптеке, поделитесь, пожалуйста, информацией в х к этой статье.

Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/mednenie-v-domashnih-usloviya.html

Гальваника в домашних условиях

Открытие метода гальванизации, совершённое русским физиком Борисом (Морисом) Якоби в 1838 году, обособилось в две самостоятельные ветви гальванотехники: гальванопластику и гальваностегию.

Гальванотехника в промышленных масштабах позволяет применять этот электрохимический процесс осаждения катионов металла на любых поверхностях.

Получить такое покрытие на выбранной подложке поможет гальваника в домашних условиях.

Гальваническое покрытие изделий

Особенности процесса

При помощи гальванопластики выполняются точные копии любого предмета. Этот приём находит применение в исполнении бронзовых фигур, пластин для печати, восстановлении поверхностей повреждённых деталей.

Суть процесса заключается в погружении в электролит объекта. В качестве электролита используется водный раствор соли металла, которым нужно выполнить покрытие. Когда соли растворяют в воде, в них молекулы распадаются на заряженные частицы противоположных зарядов:

• катионы металла или водорода – положительные ионы;
• анионы кислотных остатков, гидроксильных групп или кислорода – отрицательные ионы.

Как известно, электролиты проводят электрический ток. Если в них погружать металлические электроды, подключенные к источнику постоянного тока, то через электролит станет протекать ток. При этом положительные ионы начнут движение к катоду, отрицательные – двинутся к аноду.

Схема гальванического процесса

Внимание! При восстановлении деталей с помощью гальванического осаждения в качестве катода может выступать сама деталь, анода – металлическая пластина. Аноды могут быть как растворимые, так и нерастворимые. Первые выполнены из осаждаемого на деталь металла, вторые – из свинца.

В результате протекания тока через раствор металл оседает на поверхности детали (катода) из-за того, что катионы металла и водорода на ней теряют заряд. Покрытие наносится на уровне молекул.

Анионы, в свою очередь, разряжаются на аноде с выделением кислорода.

Концентрация электролита всё время неизменна, потому что металл на аноде при разряде растворяется и пополняет раствор своими положительными ионами.

Гальваностегия, как вид гальванотехники, допускает выполнять защитные и декоративные покрытия металлических изделия либо придание их поверхности особых свойств. Её технологическая схема подразумевает нанесение на металлическую поверхность покрытия из другого металла, который более устойчив к механическим и химическим нагрузкам.

Необходимое оборудование

Гальваническая обработка мелких изделий в домашних условиях требует наличия определённой оснастки и химических реактивов. Основной перечень оборудования включает в себя:

• блок питания постоянного тока;
• ёмкость;
• электролит;
• весы;
• электроды «анод» и «катод»;
• провод;
• электроплиту.

Источник применяется с регулировкой по току. Выпрямитель, рассчитанный на выходные токи до 5 А, подойдёт для работы с объектами размером с апельсин. Для небольших элементов достаточно тока до 0,5 А.

Зарядные устройства на 12 В тоже годятся для процесса гальваники. Стартерный аккумулятор может служить таким источником тока.

Для снижения тока допустимо применять шунтирование, включение резистора параллельно сосуду.

Гальваническая ванна своими руками при изготовлении должна быть вместительна, прочна и термически устойчива. Хорошо подходят для этих целей готовые стеклянные изделия с толщиной стекла не менее 4-5 мм, старый аквариум или банка с широкой горловиной.

Электролит – водный раствор солей, приготавливается из химических компонентов в зависимости от желаемого покрытия.

В качестве электродов используются пластины из металла-донора, достаточной толщины и площади. Электроды подводят ток к электролиту, а также служат для замещения убывающего в нём металла. Провода берутся многожильные, медные в изоляции, с сечением не менее 2,5 мм2.

Требуется электроплита для подогрева электролита. Повышение температуры рабочего раствора ускоряет время реакции гальванизации. Возможность регулировки нагрева – обязательное условие выбора.

Гальваника в домашних условиях

Что потребуется для приготовления электролита

Одного рецепта электролита не бывает, для каждого покрытия нужен свой состав. В нём присутствуют вода, кислота и включения солей металлов. Для быстрого протекания реакций температура раствора бывает разной у отдельных процессов. Нагрев допустимо выполнять в микроволновках, духовках и электроплитах.

Как правильно подготовить изделие к процедуре

Восстановление аккумулятора

Предметы, которые подлежат гальванизации, должны иметь очищенную от коррозии и грязи поверхность. Ручной механической очисткой или шлифовальными приборами поверхность зачищается до блеска. Раковины и глубокие необработанные царапины не должны остаться на детали.

В противном случае атомы во время гальванизации не смогут образовать хорошей связи и выпадут в осадок. После механической обработки нужно погрузить деталь в сильный щелочной или кислотный раствор. Можно воспользоваться кратковременным изменением полярности на установке. Стальные детали опускают на несколько минут в разогретый до 90 градусов фосфорнокислый натрий.

Медь или её сплавы очищают содой или любым моющим средством. Можно также применить фосфорнокислый натрий, но не подогретый.

Требования техники безопасности

Работая с электролитом при гальванопластике в домашних условиях, необходимо придерживаться ряда требований. Опасны следующие факторы:

• выделение вредных паров при нагреве электролита и его химических реакциях;
• опасность поражения электротоком при незаземлённой схеме оборудования;
• разрушение ванн из пластика при воздействии температур.

Для защиты работы необходимо производить в отдельном проветриваемом помещении. Обязательно использовать защитные очки, фартук, резиновые перчатки и респиратор. Приём пищи и воды во время проводимых действий запрещён.

Материалы, которые чистящие химикаты не могут удалить

Частицы различных материалов или дефекты, присутствующие на подготавливаемом катоде, могут не удаляться с помощью химикатов. К ним относятся следующие позиции:

• остатки сварочного припоя и шлак;
• капли различных смол или их остаточные покрытия;
• глубокие повреждения в виде заусенцев или неровных краёв;
• слои пригоревшего жира или остатки эмалей и красок.

Недопустимо приступать к работе с изделием до полного удаления инородных вкраплений или покрытий.

Гальваника в домашних условиях с муриевой кислотой

Мурий – от латинского muria «рассол, раствор соли». Такого элемента нет в таблице Менделеева. Так прозвали химики газообразный хлор Cl2. Муриевая кислота – это соляная кислота HCl. Она схожа с серной кислотой и в просторечии называется паяльной.

Процесс гальваники в соляной кислоте с использованием медного анода выглядит так:

• к питающим зажимам подключаются стальная заготовка и кусок меди, соблюдая полярность (заготовка подключается к минусу, медь – к плюсу);
• ванна заполняется электролитом: вода и соляная кислота – 5:1;
• оба элемента погружаются в раствор, зажим на детали присоединяется к месту, где не нужна гальванизация, или всё время сдвигается в процессе покрытия;
• раствор периодически перемешивается в ходе работы для равномерности слоя.

Внимание! При смешивании электролита кислоту льют тонкой струйкой в воду, а не наоборот. Перемешивают стеклянной палочкой и в защитных очках.

Между противоположными электродами соблюдают некоторое расстояние, чтобы не возникло участков быстрого оседания меди. Изделие покроется тонким напылением, толстого слоя добиться сложно. Время, необходимое для покрытия, может достигать нескольких часов.

Работа с раствором металлического ионного электролита

При гальванизации дома мастеру нужно заранее предопределить, какой химической реакции необходимо добиться. От этого зависят материал, используемый для анода, и состав электролитного раствора.

Атомы, которые будут присоединяться к заготовке, должны входить в состав электролита. Следовательно, для получения золотого или серебряного покрытия электролит должен иметь золотую или серебряную основу.

В случае покрытий благородными металлами в качестве анода может выступать свинец, но электролит должен периодически обновляться.

Гальваника для различных металлов

Цинкование, латунирование, серебрение, никелирование и хромирование – всё это способы покрытия одного металла другим в результате электрохимической реакции. В зависимости от желаемого результата, можно на одной и той же гальванической установке в домашних условиях получать требуемые покрытия.

Никелирование

Это осаждение атомов никеля в виде покрытия на заготовке. В качестве анода берутся две пластинки никеля, погружаются в ванну с электролитом на одинаковом расстоянии. Между ними на подвесе располагают объект никелирования. Сернокислый состав электролита включает в себя:

• 140-200 г/л сернокислого никеля (NiSO4);
• 50-70 г/л сернокислого натрия (Na2SO4);
• 30-50 г/л сернокислого магния (Mg SO4);
• 5-10 г/л хлористого натрия (NaCl);
• 25-30 г/л борной кислоты (H3B03).

Все составляющие разводятся тёплой дистиллированной водой (20-25С0) в нужной пропорции. После растворения доливают воду до необходимого объёма. Кислотность раствора – 5,0-5,5 pH, при плотности протекающего тока 0,5-0,9 А/дм2. Минимальное время никелирования – 15-20 мин. Толщина слоя находится в прямой зависимости от силы тока, площади детали и времени выдержки.

Обязательно. По окончании работ в домашних условиях остатки электролита смываются проточной водой, детали насухо протираются.

Детали с никелированным покрытием

Хромирование

Ещё одно блестящее покрытие металлического оттенка – хромированное. Для приготовления электролита на 1 л дистиллированной воды нужно взять:

• хромового ангидрида (CrO3) – 250 г.;
• серной кислоты (H2SO4) плотностью 1, 83 г/см3 – 2,5 г.;
• дистиллированная вода, разогретая до 60 0С.

Через водный раствор, с размешанными в нём кислотой и ангидридом, пропускается ток номинального значения в течение 4 ч,. пока электролит не приобретёт тёмный коричневый цвет. После этого он отстаивается 24 часа и готов к употреблению.

Омеднение

Медь имеет красивый красный оттенок. Такой цвет приобретает и деталь после гальваники. Существует два варианта меднения: с погружением заготовки и без него.

Метод погружения

Это уже рассмотренный вариант гальванизации с размещением детали в растворе электролита. Омеднение выполняется в следующей последовательности:

• в электролит для автомобильного аккумулятора добавляется 20 г. порошка медного купороса и тщательно перемешивается;
• в ванну с электролитом опускаются два медных листа на расстоянии друг от друга, между ними помещается омедняемая деталь;
• источник постоянного тока напряжением 4-6 В подключается своим «минусом» к заготовке, «плюсом» – к медным электродам;
• регулятором источника питания выставляется ток из расчёта 15 мА/см2.

Обрабатывают деталь 15-20 мин. до достижения желаемого покрытия.

К сведению. Омеднение применяется, как отдельная декоративная отделка, так и в качестве подготовки поверхности к дальнейшему хромированию или серебрению детали. Способ применим и для изготовления биметаллических конструкций.

Покрытие медью без погружения

В случае поверхностной обработки предметов, которые не помещаются в ёмкость, можно применить этот метод. Суть его заключается в том, что деталь, на которую будет наноситься слой меди, подключают к «минусу» блока питания на 6 В (не более). К «плюсу» присоединяется многожильный медный провод, распушённый на конце, как кисточка.

«Кисточка» периодически смачивается в приготовленном растворе электролита и ею покрывают омедняемую поверхность, при этом соблюдая минимальный зазор между поверхностью и «кистью». Ионы меди будут притягиваться отрицательно заряженной заготовкой и оседать на ней. Как вариант можно использовать кисть для акварельных красок с металлическим зажимом щетины.

Покрытие медью без погружения в гальваническую ванну

Обработка алюминия

Гальваностегия при работе с алюминиевыми предметами в домашних условиях нецелесообразна. Алюминий и его сплавы имеют постоянную окисную плёнку, которая препятствует сцеплению атомов донора с основой.

Даже если её удалить, то повышенный электроотрицательный потенциал этого элемента способствует вытеснению ионов алюминия с поверхности ещё до начала возникновения электротока через раствор, что тоже мешает нормальной связи основы с покрытием, не поможет и предварительная оцинковка.

Золочение и серебрение

Зеркало – наглядный пример нанесения на стекло серебряного покрытия. Хорошо подвержены серебрению изделия из меди, латуни и их сплавов. В домашних условиях заготовку сначала покрывают никелем, потом уже серебрят. Раствор электролита для серебрения включает в свой состав:

• железно-цианистый калий – 40 г.;
• кальцинированная сода – 40 г.;
• раствор гидроксида аммония – 70 мл;
• хлорид серебра – 10 г.;
• хлорид натрия (соль) – 15 г.;
• дистиллированная вода – 1 л.

В качестве анода применяют стержень графитового строительного карандаша.

Превратить медь в золото при помощи нанесения позолоты также поможет гальваника своими руками. Выполняется это в следующем порядке:

• 60 г. фосфорнокислого натрия (Na₂HPO₄) растворяется в 700 мл дистиллированной воды;
• 2,5 г. хлорного золота (Au₂Cl₆) перемешивается в 150 мл воды высокой очистки;
• в 150 мл воды разводятся 1 г. цианистого калия (KCN) и 10 г. сернокислого натрия (Na₂SO₄).

Полученные растворы смешиваются и нагреваются до 60 °C. При этой температуре проходит дальнейший процесс золочения. Для предотвращения истощения электролита применяется анод из свинца.

Внимание! Реагенты опасны для здоровья. При работах соблюдать повышенные меры безопасности и применять средства индивидуальной защиты. Стол для гальванизации должен иметь принудительную местную вентиляцию.

Особенности гальванопластики

При помощи этого метода копируются предметы до мельчайших деталей. Гальванопластика позволяет изготавливать изделия сложных конфигураций, которые невозможно воспроизвести другим способом. Хрупкие заготовки получают прочность и другой облик при покрытии металлом. Материал заготовки не имеет значения, так как она остаётся внутри. Копия максимально приближена к оригиналу.

Кулон жёлудь, выполненный методом гальванопластики

Применение в домашних условиях обоих направлений гальваники допускает изготовление декоративных украшений, защитных покрытий и просто красивых вещей. Правильно подобранный электролит и грамотно организованный электрохимический процесс – вот всё, что для этого нужно.

Видео

Источник: https://amperof.ru/teoriya/galvanika-v-domashnix-usloviyax.html