Домашняя гальванопластика. Гальванические ванны – что это такое, принцип действия, конструкция

Гальваника — это процесс который подходит для домашних условий, используемый для покрытия одного металла элементами другого металла.

Гальваника является пропусканием электрического тока через раствор, называемый электролитом. Это делается путем погружения в электролит двух клемм, называемых электродами, и подключением их к цепи с батареей или другим источником питания. Электроды и электролит являются отобранными элементами. Когда электричество течет через контур, электролит начинает расщепляется, и часть атомов металла, из его состава, осаждаются в тонком слое на поверхности одного из электродов. Все виды металлов могут обрабатываться таким образом, включая золото, серебро, олово, цинк, медь, кадмий, хром, никель, платину и свинец.

Итальянский изобретатель Луиджи В. Бругнателли изобрел искусство гальваники в 1805 году. Он соединил проволоку между вольтовой (батареей) и раствором золота.

Провод, соединенный с металлическим предметом, заземлял цепь, и по мере того, как ток протекал, золото становилось прикрепленным к поверхности металлического предмета, чтобы сделать гладкое блестящее покрытие.

Гальваника стала важным коммерческим процессом в 1840-х годах, когда Джон Райт (Англия), обнаружил, что золото или серебро можно растворить в цианиде калия для использования в гальванопокрытии. Одной из первых компаний, использующих новый процесс, была английская фирма Elkington & Mason, которая открыла производство серебра и изготовляла оправы для очков, перья и другие мелкие металлические изделия, которые можно было бы наносить крупными партиями.

В течение многих лет гальваника использовалась в основном для производства дорогих предметов из недорогих материалов.
В XIX веке в национальных церквях использовались, например, тысячи религиозных иконок, покрытых золотом или серебром. Однако в более поздние годы компании использовали гальваническое покрытие для создания объектов, которые не могли быть легко дублированы даже при использовании дорогостоящих материалов. Классическим примером является автомобильный бампер.
Особенности процесса
Гальваника, в том числе в домашних условиях, очень похожа на электролиз (где используется электричество для разделения химического раствора), что является обратной процедурой, при которой батареи производят электрические токи.
Необходимо использовать для гальваники в домашних условиях правильные электроды и электролитный раствор, предопределив химическую реакцию или реакции, которые будут протекать, когда электрический ток начнет действие. Атомы, которые присоединяются к изделию, поступают из электролита. Поэтому, если происходит процесс гальваники для покрытия из меди вам нужен медный электролит, а для золотого покрытия вам необходим электролит на основе золота.
Мастеру во время гальваники необходимо убедиться, что изделие, которое будет использоваться, полностью чистое. В противном случае, когда на него будут поступать атомы из электролита, они не образуют хорошей связи, и элементы могут просто выпасть в осадок. Как правило, очистка проводится путем погружения электрода в сильный кислотный или щелочной раствор, или путем (короткого) подключения цепи гальванопокрытия в обратном направлении. Если электрод действительно чист, атомы от металлизации соединяются в очень сильную кристаллическую структуру.
Гальваника выполняемая в домашних условиях включает пропускание электрического тока через электролит. Это делается путем погружения в электролит двух клемм, называемых электродами, и подключения их к цепи с батареей или другим источником питания. Электроды и электролит изготавливаются из тщательно отобранных элементов или соединений. Когда электричество протекает через контур, электролит расщепляется, и некоторые из атомов материала, которые он содержит, осаждаются в тонком слое поверх одного из электродов. Таким образом, реализуется гальванопластика дома Все виды металлов могут быть покрыты таким образом, включая золото, серебро, олово, цинк, меди, кадмия, хрома, никеля, платины и свинца.
Чтобы получить ровное гальваническое покрытие, мастер должен сначала очистить поверхность вашего металлического предмета и подготовить необходимое оборудование. Грязь и масла на поверхности могут помешать донорскому элементу покрывать поверхность. Начните с обезжиривания, моющим средством (мыло для посуды), а затем протрите металл абразивным кислотным очистителем, чтобы поверхность была очень чистой.
Материалы для технологии
Необходимое оборудование если проводится гальванопластика дома
Металлический объект, подлежащий покрытию (должен быть стальным).
Блок питания (3v-6v).
Сульфат цинка / гидроксид цинка / хлорид цинка.
Вода.
Стакан (вместо стеклянного или пластикового объекта).
Цинк (может быть найден внутри батареек Zn-C).
Песочная бумага (120).
Гальваническая ванна, сделанная своими руками или подобная емкость.
Тканевая бумага.
Провода.
Чистое рабочее место достаточное для гальваники.
Необходим источник постоянного тока с регулировкой напряжения, домашняя розетка не подходит.

Что нужно для приготовления электролита в домашних условиях? Для различных изделий требуются различные составы раствора. Для раствора используют воду с кислотами и другими важными включениями солей, металлов. Гальваника своими руками позволить обработать многие детали и инструменты для декора или повышения износостойкости. Температура электролита в различных операциях играет разную роль. Например, при хромировании чем температура выше, тем ярче выражается покрытие.
Предварительные действия
Как подготовить изделие из стали или иного материала до того, как начнется процесс в домашних условиях?
Многие из защитных покрытий включают специальные положения для подготовки поверхности для гальваники, во время нанесения покрытия своими руками.
Материалы, которые чистящие химикаты не могут удалить
Есть некоторые материалы, которые химические средства не могут удалить или делают это с большим трудом, для процесса гальваники. Вот список наиболее распространенных из этих материалов:
сварной шлак и другие остатки сварочного флюса;
разбрызгивание и брызги;
заусенцы (могут включать чрезмерно шероховатые края от резки пламени);
мельничные покрытия, такие как лаки или лаки, присутствующие на некоторых типах труб;
эпоксидные, виниловые и асфальтовые;
песок и другие примеси на отливки;
масляные краски и маркеры;
маркеры карандашей;
очень тяжелые или толстые отложения воска или жира.

Эти материалы должны быть удалены с поверхности до его доставки на завод по гальванизации или в случае домашних условий.
Существуют различные общепринятые стандарты для абразивоструйной очистки, очистки руками и очистки электроинструментом, эффективные при удалении этих материалов. Абразивоструйная обработка обычно необходима для отливок, для удаления песка и других примесей из процесса литья. В качестве альтернативы можно использовать различные продукты, которые совместимы с процессом гальваники, чтобы уменьшить необходимость в струйной обработке или чистке электроинструментом. Использование непокрытых электродов позволяет избежать проблемы осаждения флюса во время сварки вредные при операции. Доступны маркеры, которые легко растворяются в ваннах, используемых в процессе гальванизации.
Гальваника в домашних условиях с муриевой кислотой
Для настройки системы гальваники в домашних условиях понадобится вода, соляная кислота, батарея 6-вольтового фонаря, пара зажимов для проводов, кусок меди, металлическое изделие для обработки, и контейнер, куда поместятся компоненты, которые используются во время гальванического покрытия в среде жидкости. 6-вольтовая батарея имеет два контакта, которые облегчают подключение к системе. Допустимо использование менее мощного источника питания.
Крокодилы фиксируют кусок меди (в качестве источника элемента ионы, которые будут использоваться для покрытия) и главной заготовки. Сталь и никель — это два элемента, которые могут быть легко покрыты медью.
После очистки поверхности материала различными моющими средствами необходимо создать гальванический раствор.
5 частей воды смешивают с 1 частью соляной кислоты. Нельзя добавлять воду непосредственно в кислоту! Такие действия вызывают бурную реакцию с возможными взрывами.
Всегда поддерживайте соотношение 5:1. Например, если вам нужно больше 5 чашек, измерьте 10 чашек воды и добавьте 2 чашки кислоты. Для перемешивания применяйте пластиковые инструменты, так как кислота разрушает металл. Верхняя часть контейнера начнет нагреваться в следствии реакции кислоты с водой.
Подсоедините зажим аллигатора к клеммам источника энергии. Батарея будет передавать ток, необходимый для процесса гальванопокрытия. Прикрепите один зажим к одному крокодилу, а второй — ко второму контакту аккумулятора.
Подключите медь к положительной клемме аккумулятора. Используя аллигатор, прикрепленный к положительной клемме источника, закрепите другой конец металлическим куском меди. При прочем сценарии гальваника не сможет работать.
Подключите к схеме деталь, которая будет подсоединяется к отрицательной клемме аккумулятора. Прикрепите клип по возможности в месте где нет необходимости в гальванизации. Если для прикрепления клипа нет свободного места, вам нужно будет изменить расположение крокодила во время процесса, чтобы изделие не имело следов от использования зажимов, а покрытие был однородным по всей площади.
Если процесс не работает, удостоверьтесь, что у вас установлены правильные клеммы.
Погрузите оба элемента в подготовленную ванну с разбавленной соляной кислотой. Медный кусок не должен обязательно полностью погружаться в раствор, но изделие, которое обрабатывается полностью погружается в рабочую среду.
Для равномерного слоя рекомендуется периодически перемешивать раствор в емкости.
Две части необходимо держать на расстоянии друг от друга, чтобы избежать попадания пятен, где медь накапливается слишком быстро.
Использование этого метода затрудняет получение толстого слоя меди, но вы сможете получить тонкое напыление. Когда вас устраивает внешний вид материала, объект вытаскивают и просушивают.

Покрытие может занимать от нескольких минут до нескольких часов. После формирования желаемого слоя материал необходимо высушить.
Гальваника с раствором металлического ионного электролита в домашних условиях
Для гальваники в домашних условиях с помощью этого метода вам понадобится кусок меди, металл, который должен быть покрыт, уксус, перекись водорода, зажимы, батарея 6-вольтового фонаря, пластиковый контейнер.
Используйте контейнер, достаточно большой, чтобы затопить материал, который вы пытаетесь залить.
Смешайте и нагрейте равные части уксуса и перекиси водорода. Чтобы сделать четыре чашки раствора, добавьте две чашки уксуса в две чашки перекиси водорода. Сочетание уксуса и перекиси водорода делает перуксусную кислоту, с которой следует обращаться с осторожностью.
Следует растворить медную болванку в составе. Жидкость станет синей, что указывает на то, что в растворе содержатся ионы меди, которые можно использовать для гальванопокрытия материала.
Замачивайте медь до тех пор, пока раствор не станет голубым. Лучше, чтобы раствор имел слабую концентрацию, раствор не должен быть слишком темным.
Прикрепите зажимы к аккумулятору. Батарея обеспечивает ток, необходимый для транспортировки металлов от донора к получателю. Подсоедините один зажим-аллигатор к положительной клемме аккумулятора и другой зажим к отрицательной клемме.
Очистите металл в домашних условиях, подлежащий гальваники. Перед запуском метода гальванизации вы должны убедиться, что металл чист, поэтому новые атомы могут образовывать твердую связь с металлом-реципиентом.
Подключите положительный зажим к медной части.
Подключите отрицательный аллигатор к металлическому покрытию. Постарайтесь прикрепить аллигатор в неприметном месте. Если вы прикрепляете металл к положительному полюсу, гальваника не будет работать.
Погрузите элементы в медную жидкость. Как только оба металла будут подключены, погрузите их в голубой медный раствор, приготовленный ранее. Поскольку они подключены к аккумулятору, ток протекает через цепь. Процедура длится до удовлетворительного уровня покрытия.

Особенности гальванизации с различными металлами в домашних условиях
Вариант нанесения тонкого слоя на металлический предмет в домашних условиях может нести декоративную функцию, или обеспечивать коррозионную стойкость деталей, возобновлять рабочие характеристики.
Никелирование представляет собой процесс осаждения никеля на металлическую часть. Декоративный яркий никель используется в широком спектре применений. Он обеспечивает высокую степень блеска, защиту от коррозии и износостойкость. В автомобильной промышленности яркий никель можно найти на бамперах, ободах, выхлопных трубах и отделке. Он также используется для яркой работы на велосипедах и мотоциклах.
Хромированный слой в домашних условиях может быть декоративным, обеспечивать коррозионную стойкость, облегчать процедуры очистки или повышать твердость поверхности. Иногда для эстетических целей может использоваться менее дорогой имитатор хрома. Гальваническое хромирование в домашних условиях также может проводиться в домашних условиях.
Меднение практикуется для производства защитного слоя или повышения электропроводности материала. Для создания такого слоя используют ядовитые цианиды опасные для жизни. Такая операция в домашних условиях не проводится. Изначально стальные изделия никелируются и лишь потом покрываются медью.
Цинкование считается самым простым способом гальваники изделий. Электролит состоит из сернокислого цинка (200 г), сернокислого аммония (50 г), уксусного натрия (15 г) из расчета на 1 л воды. В таком растворе цинк растворится и затем успешно покрывает заготовку.
Латунирование применяют в декоративных целях для фурнитуры. Для операции в электролите необходимы содержаться медные соли и цинка перемешанные в растворе цианида. Гальваническое покрытие латунью в домашних условиях также не приветствуется.
Серебрение и золочение нашли использование в промышленности в качестве проводника и декоративного слоя. Изделие предварительно покрывают никелем после чего наносится покрытие серебром или золотом. Для проведения операции электролит должен содержать хлористое серебро, железо цианистый калий, и кальцинированную соду. Такую жидкость следует подогреть до 20 градусов, где анодом можно применить материал из графита.
Гальванопластика в домашних условиях может использоваться для создания точных копий металлических деталей, пластинок или схем. Также применение технологии позволит усилить рабочие свойства заготовки. Для таких целей используют золото серебро, никель, хром или подобные металлы.
Меры предосторожности при работе с опасными химическими веществами
Следует надеть надлежащее защитное оборудование при работе в домашних условиях. При гальванике металлов человек имеете дело с кислотами и другими химическими веществами, от которых необходимо защищаться. Необходимы защитные очки, перчатки и лабораторные халаты. Приветствуется одежда, которую не жалко повредить во время процедуры гальванизации металла.

Основной задачей гальванического покрытия медью в домашних условиях или по-другому меднения является подготовка поверхности металла к его дальнейшей обработке. Такой операции могут подвергаться различные металлы, и не металлы, среди которых следует выделить:

сталь,
латунь,
никель и другие.

Использование меди

Благодаря своим многочисленным преимуществам данный металл получил широкое распространение. На сегодняшний день медь и ее многочисленные сплавы широко используются в промышленности. Металл актуальный для авиастроения, автомобилестроения, приборостроения и других отраслей. Не меньшей популярностью металл и изделия из него пользуются и в бытовой сфере. Меднение само по себе является одним из лучших способов покрытия тонким слоем металлической поверхности. В домашних условиях меднение можно выполнить нескольким способами.

Гальваническое меднение в домашних условиях

Для этого понадобится:

Вода;
Соляная кислота в чистом виде.

Гальваническое меднение в домашних условиях

Приготовления раствора

Делаем насыщенный раствор медного купороса, после чего нужно будет добавить 1/3 этого раствора в соляную кислоту. После приготовления раствора медного купороса его следует тщательно размешать, чтобы не было частиц. Далее нужно соляную кислоту тонкой струйкой добавить в этот раствор. Не следует забывать про технику безопасности и использовать перчатки и защитные очки. После того, как вы добавили в раствор соляную кислоту, его следует тщательно перемешать.

Итак, раствор готов и можно приступать к меднению в домашних условиях. Для этого нужно взять металлическую деталь, на которую вы собрались наносить слой меди и подготовить ее к работе. Подготовка включает в себя ее обработку наждачной бумагой. Данная процедура позволяет не только зачистить металлическую поверхность, но и обезжирить ее. Такая же процедура будет актуальна и для детали из латуни или свинца. После этого, покрытие нужно тщательно промыть в растворе кальцинированной соды. Это позволит более тщательно обезжирить материал.

Кальцинированная соды для обезжиривания материала

Далее поверхность нужно погрузить в раствор медного купороса и соляной кислоты. Следует обратить внимание на то, что первый слой меди является очень тонким и слабым, поэтому его желательно снять при помощи металлической щетки. После того, как вы это сделали, поверхность стали или свинца следует повторно промыть в растворе кальцинированной соды и опять погрузить в раствор для меднения. Данные манипуляции приведут к тому, что слой меди в домашних условиях на поверхности будет гораздо толще и гораздо крепче, поскольку его убрать можно будет с предмета, только используя наждачную бумагу, а не металлическую щетку как прошлый раз.

Этот способ позволяет сделать очень качественное медное покрытие, которое можно снять только наждачкой. Для улучшения медного покрытия в домашних условиях следует деталь еще раз погрузить в раствор. Указанный способ отличается своей простотой и высокой эффективностью в том числе и для изделий из свинца.

Процедура меднения

Меднением принято называть процедуру гальванического нанесения меди, толщина слоя меди в таких случаях может составлять-от 300 мкм и больше. Меднение стали это один из наиболее важных процессов в гальванике, поскольку используется, как дополнительный процесс перед нанесением других металлов для хромирования, никелирования, покрытие серебром.

Слой меди прекрасно держится на стали и способен выравнивать различные дефекты на поверхности.

Для медных покрытий характерно высокое сцепление с другими поверхностями, изделиями из свинца особенно металлическими, а также высокая электропроводность и пластичность. Нанесенное недавно покрытие имеет ярко-розовый матовый или же блестящий цвет. Под воздействием влияний атмосферы медные покрытия могут окисляться, покрываться налетом окислов с различными пятнами радужного вида.

Сферы использования омеднения

Как правило, гальваническое омеднение может использоваться:

В декоративных целях. С учетом огромной популярности в нынешнее время старинных изделий из меди. Существуют методы искусственного состаривания изделий из стали;
В гальванопластике. Широко распространена в ювелирной сфере, среди сувенирной продукции, для изготовления барельефов и т.д;
В технической отрасли. Меднение металла очень важно в электротехнической области. Низкая стоимость меднения по сравнению с покрытиями из золота или серебра позволяет снизить расходы на изготовление электродов, электротехнических шин, контактов и других элементов из сталии свинца.

Меднение происходит вместе с нанесением других гальванических покрытий

Если нужно нанести многослойное защитно-декоративное покрытие на слой стали. В подавляющем большинстве случаев здесь медь используют вместе с никелем и хромом. Это позволяет улучшить сцепление с основным металлом и получить блестящее покрытие высокой прочности;
Во избежание цементации участка. Меднение свинца позволит избежать появления углероживания на стальных участках. Для нанесения медного слоя используют только те участки, на которых будет проводиться обработка резанием;
При выполнении реставрационных и восстановительных работ. Данный метод наиболее часто используется для восстановления хромированных частей автомобилей и мотоциклов. Для этих целей наносится довольно толстый слой меди, порядка 100-250 мкм и более того, что позволяет закрыть все дефекты и повреждения металла для нанесения последующих покрытий;

Разновидности меднения

Используя погружение в электролит;
Без погружения в электролит.

Первый способ предполагает обработку металлического изделия наждачной бумагой, щеткой и промывки водой. После чего обезжиривания в горячем содовом растворе с повторной промывкой. Далее в стеклянную емкость опускают на медных проволочках две медные пластины –аноды. Между пластинками на проволоке подвешивают деталь, после чего пускается ток.

Второй способ актуальный для изделий из стали, алюминия и цинка.

Домашнее омеднение

Данная процедура актуальна для различных случаев, поскольку нанесение слоя меди может использоваться для алюминиевых столовых приборов, сувениров, подсвечников и т. д. Неповторимый эффект оказывают изделия не из металла, на которые был нанесен слой меди. Это могут быть стебли растений, листья и др. Ввиду того, что в покрываемых предметах отсутствует токопроводящий слой, вместо него используется специальный электропроводный лак, который наносят на поверхности.

В состав лака входит ряд органических растворителей, пенкообразователей и тонкодисперсионный графитовый порошок, благодаря которому создается электропроводность. Лак наносят тонким слоем на сухую поверхность, и после высыхания через час можно приступать к омеднению. При желании можно меди придавать различные цветовые оттенки, используя для этого специальные способы. Высокое качество и уникальность таких изделий вполне заслуженно приравнивается к настоящим ювелирным украшениям.

Видео: Меднение в домашних условиях

Для того чтобы создать однородное покрытие на материале, используется гальванический процесс, в котором применяется электрический ток. Предлагаем рассмотреть, что такое гальванические ванны, их принцип действия, конструкцию, а также мы предоставим чертеж для создания подобного устройства своими руками.

Что такое гальваника?

Гальваника – это процесс, в котором используется электрический ток, чтобы уменьшить растворенные катионы металла настолько, что они образуют единое покрытие на металле электрода. Этот термин также применяется для характеристики электрических окислений из анионов на твердой подложке, например, в формировании хлорида серебра на серебряной проволоке, хлоридно-серебреные электроды. Гальваника в основном используется для изменения свойств поверхности объекта:

Устранения физических повреждений и увеличения износостойкости;
Повышения защиты от коррозии, снижения уровня скольжения;
Улучшения эстетических качеств;
Также гальванические процессы применяются для увеличения толщины на низкорослых частях объекта или формирования плотностей.

Процесс, в котором используется гальваническое травление, называется электроосаждением. Он противоположен гальваническому воздействию. С его помощью можно осуществить как электроочистку детали, так и нанести на нее гальваническое покрытие. Это зависит от того, к чему подключается деталь (к аноду или катоду). Емкость гальванической ванны наполняется электролитом, содержащим одну или несколько растворенных солей металлов, что увеличивает прохождение электрического тока и способствует образованию ионов.

Фото – Гальванические установки

После того, как постоянный ток подключен к аноду, составляющие его атомы металла окисляются и растворяются в электролите. На катоде наблюдается обратный процесс – растворенные ионы металла начинают осаждаться, образовывая покрытие. Скорость, с которой растворяется анод, зависит от площади поверхности катода, по которой движется электрический ток. Таким образом работают гальванические четырехкамерные автоматизированные ванны.

Чем дольше объект остается в электрической среде ванны, тем толще станет слой покрытия. Например, после гальванического воздействия позолоченный металлический слой может быть толщиной от 10 мкм для настоящего золота и 20 мкм или более для посеребренных приборов.

Фото – Гальваническая ванна чертеж

Форма и контур объекта может повлиять на толщину покрытия. Металлические предметы, имеющие острые углы и ребра, как правило, имеют более толстое покрытие на углах и более тонкое в углублениях. Это происходит потому, что постоянный ток протекает более плотно вокруг внешнего края объекта, чем в углублениях. Такие предметы, как часы с острыми гранеными углами, перстни, трудно обработать равномерно. Из-за такого соответствия приходится использовать разные уровни тока и углы воздействия.

Фото – Гальванизация

За редким исключением, гальванические процессы не смогут скрыть существовавшие ранее дефекты поверхности (например, царапины и вмятины), напротив, они даже могут их сделать более заметными. Поэтому необходимо затереть или обработать физическими методами любую поверхность перед нанесением покрытия.

В результате гальванического воздействия внутренняя структура материала остается неизменной. Для глубинного воздействия используются различные технологии, например, химические методики, дробеструйное производство и прочее.

Применение

Как правило, гальваника используется для декоративной отделки металлов в ювелирном деле и декоративно-металлургической отрасли. Самые популярные металлы для покрытия: палладий, золото, серебро, родий, рутений.

Существует и другие гальванические процессы, в которых используются неплавящиеся аноды, такие как свинец или углерод. В этих методах применяются ионы металла, после золочения их нужно постоянно обновлять, т.к. золото быстро разъедается солями. Чаще всего подобные технологии используются для ювелирного производства, оцинковки деталей механизмов, хромирования, обезжиривания и никелирования.

Фото – Колокольная гальваническая ванна

Гальваника в домашних условиях – пошаговая инструкция

Теперь мы предлагаем рассмотреть, как самому провести гальванизацию металлов.

Что нам понадобится :

стеклянный контейнер;
медный купорос (сульфат меди является ядовитым веществом – будьте осторожны) ;
осветлитель;
медный электрод (лист меди или гибкие медные диски);
зажимы «крокодилы»;
блок питания с возможностью регулировки выходного напряжения.

Конечно, камерная гальванизация дома не проводится, но для покрытия медью украшений, столовых приборов, промывки или очистки деталей можно использовать такую процедуру.

Выберите объект, на который нужно нанести гальваническое покрытие. Если он сделан из природного материала, скажем, дерева или ракушняка, то необходимо покрыть его эмалью, иначе эффект не будет достигнут, а сам предмет – испорчен. Дома можно использовать лак для ногтей, краску или герметики.

Готовим ванну к применению

Нужно залить в стеклянную тару сульфат меди (это вещество может разъедать пластиковые контейнеры, хотя им выполняется футеровка производственных ванн) до уровня, чтобы в емкости полностью помещался объект гальванизации. Взять медный анод (+), согнуть его так, как показано на фото. Следите за тем, чтобы электрод не переломался. Проверьте, насколько свободно помещается в ванной деталь и не соприкасается ли она с анодом.

Фото – Домашняя ванна для гальванизации

Если хотите использовать очень низкое напряжение постоянного тока, менее одного вольта, то нужно организовать большую площадь воды. Желательно предварительно провести расчет покрытия и количества жидкости, чтобы размеры емкости соответствовали параметрам тока.

Фото – Анод

Питание

Положительный выход блока питания (+) подключается к медному аноду, проследите, чтобы он выступал над поверхностью раствора. К катоду, на котором размещается деталь, подается отрицательный заряд (-). Поместите объект в ванну, убедитесь в том, что части объекта не касаются меди. После чего можно включать блок питания. Следите за образованием пузырей, если они появились, то напряжение слишком высокое и его следует убавить. Также смотрите на показания вольтметра, чаще всего достаточно 1-го вольта.

Фото – Схема гальванизации

Весь процесс займет несколько минут, но нужно регулярно проверять покрытие, если медный налет стал тускнеть, добавьте в раствор немного отбеливателя.

Полоскание

Сразу после удаления объекта из гальванической ванны, промойте его водой, чтобы удалить остатки раствора медного купороса, а затем вытрите насухо. Обработанные места должны быть сияющими и гладкими. После работы можно провести анализ дозировки купороса и уровня желаемого напряжения.

Фото – Гальванизация медным купоросом

Эта схема отлично подойдет для создания собственной бижутерии, освежения старых аксессуаров, а также изготовления гравировки своими руками. Для покрытия медью более крупных деталей потребуется увеличить мощность устройства. Данным прибором, конструкция и чертежи которого даны выше, можно выполнить омеднение (покрыть медью) практически любых небольших деталей для создания домашних сувениров.

Обзор цен

Самостоятельное производство позолоченных и медных деталей – очень затратное занятие, ведь гальванические ванны не так просто купить, да и цена на них высокая. Предлагаем рассмотреть, сколько стоят эти устройства в различных городах России, Беларуси и Украины (прайс взят средним по странам и отдельным регионам):

Продажа осуществляется либо с заводов-производителей, либо в специализированных магазинах. Обязательно перед покупкой проверяйте ГОСТ, сертификат и паспорт прибора. На ванны продавцы часто предоставляют гарантию 12 месяцев.

Гальванопластика - техника электролитического осаждения металлов на поверхности различных предметов (матриц) с целью получения точных металлических копий - впервые была разработана и применена на практике в 1838 году русским ученым, академиком Б. С. Якоби. При его непосредственном участии было изготовлено много замечательных произведений искусства, статуи и барельефы для Исаакиевского собора, Эрмитажа, Зимнего дворца, Петропавловского собора, в том числе знаменитая квадрига для фронтона Большого театра в Москве.

Гальванопластика основана на кристаллизации металлов из водных растворов их солей при пропускании через них постоянного электрического тока. Этот процесс называется электролизом.

Ток подводится с помощью двух металлических пластин - электродов, помещенных в электролит. Пластина, соединенная с положительным полюсом источника тока, называется анодом. Другая пластина, соединенная с отрицательным полюсом источника тока, - катод.

В гальванопластике катодами служат предметы (матрицы), на которые осаждается металл, а анодами - пластины или прутки металла, которым этот предмет (матрицу) покрывают.

Схематически процесс электролиза представлен на рисунке 1. При прохождении тока через электролит анод притягивает к себе отрицательно заряженные ионы, а катод - положительно заряженные ионы. Когда ионы достигают электродов, они теряют заряд, выделяясь в виде нейтральных атомов или групп атомов.

Гальванопластика широко применяется в промышленности для изготовления прессформ, полых тонкостенных трубок, сложных деталей с толщиной стенок от нескольких микрон до десятков миллиметров. Габариты деталей ограничиваются только объемом электролитных ванн.

Матрицы изготавливают из пластмасс, стекла, нержавеющей стали, алюминия, различных легкоплавких сплавов, свинца. На поверхность матрицы из изоляционного материала предварительно наносят электропроводный слой.

Матрицы бывают разрушаемые и постоянные. Первые изготавливают из легкоплавких металлов и из сплавов пластмасс. Материалом для изготовления вторых служат сталь, медь, никель или алюминий и его сплавы.

Для изготовления металлических трубок в домашних условиях необходимы ванночка из стекла, керамики или винипласта, медный купорос, серная кислота, реостат на 20 Ом (максимальный ток 1 А), амперметр с током максимального отклонения стрелки 1 А, источник питания, проволока (медная, стальная или из легкоплавких материалов и их сплавов, например, оловянисто-свинцовых) в качестве матрицы.

Диаметр проволоки соответствует внутреннему диаметру изготавливаемой трубки, а длина первой должна быть вдвое больше длины второй.

Если нужны трубки с внутренним диаметром меньше 1 мм, в качестве матрицы используют стальную проволоку. При изготовлении трубочек с внутренним Ø 5 мм и более матрицу делают из легкоплавких металлов и их сплавов (например, прутковый припой).

Проволока должна быть гладкой и ровной. Для этого ее шлифуют мелкой наждачной бумагой, а затем доводят микрошкуркой («нулевкой»). Затем проволоку облуживают, излишки припоя снимают, протягивая нагретую проволоку через зажатую в кулаке тряпочку. Нерабочие участки матрицы покрывают пластилином.

В теплой воде (50-60° С) растворяют медный купорос (200-250 г соли на 1 л воды), воспользовавшись стеклянной посудой. Отстоявшийся электролит фильтруют и затем в него вливают серную кислоту из расчета 50-60 г на 1 л раствора.

Следует помнить, что вливать раствор в концентрированную серную кислоту нельзя. Соприкасаясь с водой, она вызывает бурную реакцию с большим выделением тепла и парообразованием. В результате может произойти выброс кислоты из сосуда. Поэтому лить надо кислоту в раствор медного купороса тонкой струйкой, непрерывно помешивая деревянной палочкой.

Чтобы медный осадок был плотным и мелкозернистым, в электролит рекомендуется добавить немного этилового спирта (5-10 г на 1 л электролита).

Готовый электролит переливают в рабочую ванночку, куда уложены матрицы и медная пластинка или проволока.

Матрицы подключаются к «минусу», а медная пластинка или проволока к «плюсу» источника питания. Площадь анода должна быть в 5-10 раз больше площади катода.

Схема установки для домашней гальванопластики представлена на рисунке 2. Трансформатор блока питания имеет следующие данные: сердечник Ш20Х20, обмотка I содержит 2200 витков провода ПЭВ-1 0,12 (на 220 В) или 1300 витков ПЭВ-1 0,15 (на 127 В), обмотка II-35 витков ПЭВ-1 0,8.

Процесс электролиза и качество покрытия зависят в основном от состава электролита, его температуры и плотности тока.

Температура электролита 18-25° С.

Плотность тока - величина тока, приходящаяся на единицу поверхности, - рассчитывают по формуле:

где i – ток в цепи, А,

S – поверхность изделия, дм 2 .

На практике j=1-1,5 A/дм 2 .

Пример 1. Определить величину рабочего тока электролиза для изготовления трубки с наружным Ø 5 мм и длиной 100 мм. Возьмем плотность тока равной 1 А/дм 2 , тогда

I=jS=1*3,14*0,05*1 =0,16А.

Расчет времени выдержки деталей под током в гальванической ванночке для получения слоя толщиной σ мм определяется по формуле:

t=σ*d*1000/j*C*η,

где t - время выдержки, ч.;

σ - толщина трубки, мм;

d - удельный вес меди, г/мм 3 ;

j - плотность тока, А/мм 2 ;

С - электрохимический эквивалент меди, г/А-ч; η - расчетный выход по току.

Конкретно для нашего случая имеем

d = 8,95 г/мм 2 , i = 1 А/мм 2 ; С = 1,186 г/А-ч; η = 95.

Пример 2. Определить время выдержки матрицы под током в гальванической ванночке для получения медной трубки с толщиной стенок 0,5 мм.

t=σ*d*1000/j*C*η=0,5*8,95*1000/1*1,2*95= 40 час.

По истечении расчетного времени матрицу извлекают из гальванической ванночки и промывают водой. Конец проволоки на расстоянии 1,5-2 мм от трубочки обкусывают и после прогревания до температуры 200-250° С наращенная трубочка легко снимается с матрицы.

Таким же способом изготавливают трубки из никеля, хрома, железа.

В. БУШУЕВ, А. НОВИКОВ, г. Воронеж

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.

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

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.

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.

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.

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.

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:

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

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.

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.

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:

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.