Гальваника - это раздел электрохимии, который занимается изучением нанесения электролитов на поверхность металлического изделия. Гальванический метод представляет собой процесс, при котором на изделие наносится металлическое покрытие в целях защиты от коррозии либо иного вида внешних воздействий. Однако в последнее время широкую популярность получила декоративная гальваника. И, несмотря на достаточно сложный технологический процесс, гальваника осуществляется в домашних условиях.
Этот процесс требует не только наличия определенных знаний в области химии и физики, но и оборудования, которое можно сделать самому.
Для этого необходимо:
Технологическая особенность и сложность
гальванического хромирования , меднения, серебрения или иного покрытия заключается в многоэтапном процессе. На начальном этапе необходимо подготовить среду из вышеперечисленных материалов и приготовить электролит. Для его приготовления необходимы химические реактивы, отмеренные в определенных пропорциях с точностью до грамма. Разумеется, для достижения столь высокой точности нужны специальные весы (лучше всего электронные).
Затем можно приступать к следующему этапу: приготовленный электролит наливают в емкость, в нее опускают аноды и подключают к «+», а между ними помещают изделие, которое подключается к «-«, таким образом цепь замыкается, и высвобождаемый металл в электролите осаждается на поверхность изделия.
Подготовка изделия
Перед тем как приступить к нанесению покрытия на изделие, необходимо тщательно очистить его поверхность
. Это очень важно, поскольку именно от этого этапа будет зависеть качество и долговечность покрытия. В этих целях изделие проходит через несколько этапов очистки: начиная от обезжиривания и кончая шлифовкой и пескоструйной обработкой . Для обезжиривания изделия могут использоваться любые вещества органического содержания, например, ацетон, растворитель, бензин или спирт. Однако раствор может быть и иным в зависимости от материала изделия.
В последнее время гальванические ванны получили широкое распространение, для придания декоративного эффекта ванны из чугуна и стали начали покрывать медью и никелем. Поэтому для обезжиривания изделий из таких материалов используются специальные горячие растворы из едких натров, жидкого стекла, натрия, окисленного фосфорной кислотой, или кальцинированной соды. Или же, если изделие изготовлено из цветного металла, используют раствор с хозяйственным мылом. Таким образом, изделие обезжиривают, начищают и шлифуют . А затем опускают в емкость с электролитом и анодами, где и происходит нанесение покрытия на поверхность.
Меры предосторожности при работе с химическими веществами
Прежде всего важно помнить, что гальваника - очень опасный процесс, поскольку вещества, используемые для приготовления электролита, очень токсичны, а особенно при нагреве, который необходим, неправильное обращение с химическими веществами может вызвать сильные ожоги или заболевания дыхательных путей. Поэтому специалисты рекомендуют не пренебрегать правилами безопасности:
Меднение представляет собой процесс нанесения токопроводящего слоя меди на поверхность изделия. В каких целях проводят меднение в домашних условиях? Как уже было сказано выше, гальваника проводится как в защитных, так и в декоративных целях
. Меднение как раз можно отнести ко второму. Изделия из черных металлов смотрятся очень оригинально после меднения, более того, оно защищает их от коррозии, что немаловажно. Однако, как утверждают специалисты, меднение чугунных изделий может быть смертельно опасно, поэтому перед процессом изделия покрывают слоем никеля, а затем и медью.
Для меднения используют электролит с медным купоросом и раствором серной кислоты и воды, нагретый до комнатной температуры (18−20 градусов). Каждое изделие перед меднением или никелированием проходит через тщательную очистку, методы которой подбираются относительно металла, из которого изготовлено изделие. Например, изделия из алюминия должны быть предварительно очищены от оксидной пленки, этот процесс еще называется декапированием, а затем их промывают в специальном оксидном растворе из воды и серной кислоты.
Гальваническое хромирование и серебрение
Хромирование проводится в целях повышения стойкости и защиты от внешнего воздействия, однако не стоит забывать и о том, что хромированные изделия смотрятся довольно эффектно. Особенно если это колесные диски крутого элитного авто или детали мотоцикла. Итак, что касается самого процесса, перед хромированием проводится меднение или никелирование, как более нейтральный и универсальный способ. Либо изделие покрывают сначала никелем, потом медью и только после этого приступают к хромированию.
В качестве электролита используют такие вещества, как свинец, олово и сурьму в следующих пропорциях: 85×11×4%. В отличие от меднения или никелирования в процессе хромирования можно регулировать оттенок покрытия и цвет, они зависят от температуры и состава электролита. Например, чтобы добиться блестящего оттенка, необходимо нагреть электролит до температуры 35−55 градусов, молочного оттенка - температура должна превысить 55 градусов, матового оттенка - быть ниже 35 градусов.
А цвет может меняться от темно-голубого, агатового, синего до черного. После нанесения покрытия изделие промывают в содовом растворе и полируют специальными пастами.
Изделие перед серебрением, так же, как и в двух первых случаях, покрывается сначала никелем. Электролит изготавливается из хлористого серебра, кальцинированной соды, железно-цианистого калия и дистиллированной воды. Температура электролита не должна превышать комнатную, а в качестве анода используются пластины из графита.
Меднение - это процесс нанесения на поверхность медного слоя гальваническим способом.
Медный слой придает изделию внешнюю привлекательность, что позволяет использовать прием гальванического покрытия медью в дизайнерских проектах. Также он придает металлу высокую электропроводность, что позволяет подвергать изделие дальнейшей поверхностной обработке.
Меднение можно использовать в качестве основного процесса для создания поверхностного слоя, а также как промежуточную операцию для дальнейшего нанесения другого металлического слоя. К такому способу можно отнести, например, процесс серебрения, или никелирования.
Меднение можно проводить в домашних условиях. Это дает возможность решить много бытовых проблем.
Чтобы выполнить покрытие медным слоем самостоятельно, нужно приобрести необходимое для процесса оборудование и материалы.
Прежде всего, нужно подготовить источник электрического тока. Разные домашние мастера советуют использовать силу тока, разброс которой в большом диапазоне. Работа должна проводиться на постоянном токе.
В качестве источника тока можно взять батарейку КБС-Л напряжением 4,5 вольт или новую батарейку марки «Крона» с рабочим напряжением 9 вольт. Можно также вместо нее использовать выпрямитель малой мощности, дающий напряжение не более 12 вольт, или автомобильный аккумулятор.
Обязательным является использование реостата для регулировки напряжения и плавного выхода из процесса.
Для раствора электролита должна быть заготовлена нейтральная емкость, например из стекла, а также пластиковая широкая посуда, имеющая достаточные размеры для размещения в ней детали. Емкости должны выдерживать температуру не менее 80оС.
Также понадобятся аноды, обеспечивающие покрытие всей поверхности детали. Они предназначены для подведения тока в электролитный раствор и его распределение по всей площади детали.
Для проведения гальваники в домашних условиях понадобятся также химреактивы для приготовления раствора:
- медный купорос,
- соляная или другая кислота,
- дистиллированная вода.
Заготовив все необходимое, можно приступать к работе.
Меднение стальных изделий
Меднение стали медным купоросом является одним из основных процессов в области гальваники потому, что оно используется для предварительного покрытия медью. Она отличается высокой адгезией к стальной поверхности, в отличие от других металлов, которые не обладают хорошим сцеплением со сталью. Медный слой при соблюдении технологии держится на стальных изделиях прекрасно.
Есть две технологии нанесения покрытия: с погружением изделия в электролитный раствор и способ неконтактного покрытия поверхности медью без помещения в жидкий электролитный раствор.
Меднение путем погружения в раствор
Процесс выполняется с соблюдением следующих этапов:
- С поверхности стальной детали удаляется окисная пленка с помощью наждачной бумаги и щетки, а затем деталь промывается и обезжиривается содой с финишной промывкой водой.
- В стеклянную банку помещаются две медные пластины, подсоединенные к медным проводникам, которые служат анодом. Для этого их соединяют вместе и подводят к положительной клемме прибора, используемого в качестве источника тока.
- Между пластинами свободно подвешивается обрабатываемая деталь. К ней подводится отрицательный полюс клеммы.
- В цепь встраивается тестер с реостатом, чтобы регулировать силу тока.
- Готовится электролитный раствор, в состав которого обычно входит медный купорос - 20 грамм, кислота (соляная или серная) - от 2 до 3 мл, растворенная в 100 мл (лучше дистиллированной) воды.
- Готовый раствор заливается в подготовленную стеклянную банку. Он должен покрыть помещенные в банку электроды полностью.
- Электроды подключаются к источнику тока. С помощью реостата устанавливается ток (10-15 мА должны приходиться на 1см2 площади детали).
- Через 20-30 минут ток отключается, и деталь, покрытая медью, достается из емкости.
Покрытие медью без помещения в электролитный раствор
Такой способ используется не только для стальных изделий, но и алюминиевых предметов и изделий из цинка. Процесс осуществляется так:
- Берется многожильный медный провод, с одного конца которого снимается изоляционное покрытие, а проводкам из меди придается вид своеобразной кисточки. Для удобного использования «кисть» закрепляют на ручке — держателе (можно взять деревянную палку).
- Другой конец провода без кисти подсоединяется к положительной клемме используемого источника напряжения.
- Готовится электролитный раствор на основе концентрированного медного купороса с добавлением небольшого количества кислоты. Он наливается в широкую емкость, необходимую для удобного окунания кисти.
- Подготовленная металлическая деталь, очищенная от оксидной пленки и обезжиренная, помещается в пустую ванночку и подсоединяется к отрицательной клемме.
- Кисть смачивается приготовленным раствором и водится вдоль поверхности пластины, не прикасаясь к ней.
- После достижения необходимого медного слоя, процесс заканчивается, а деталь промывается и сушится.
Между поверхностью детали и импровизированной медной кистью всегда должен быть слой из раствора электролита, поэтому кисть необходимо обмакивать в электролит постоянно.
Меднение алюминия медным купоросом
Нанесение на поверхность меди - отличный способ обновления алюминиевых столовых приборов и других изделий из алюминия, используемых дома.
Меднение алюминия медным купоросом можно провести самостоятельно. Упрощенный вариант для демонстрации процесса - это покрытие медью алюминиевой пластинки простой формы.
На этом примере можно потренироваться. Выполнение процесса происходит так:
1. Поверхность пластинки необходимо сначала зачистить, а затем обезжирить.
2. Затем нужно нанести на нее немного концентрированного раствора сернокислой меди (медного купороса).
3. Следующим действием является подсоединение к алюминиевой пластинке провода, подсоединенного к отрицательному полюсу. Подсоединять провод к пластинке можно с помощью обычного зажима.
4. Положительный заряд подается на устройство, состоящее из оголенного медного провода с диаметром от 1 до 1,5 мм, конец которого распределяется между щетинами зубной щетки.
Во время работы этот конец провода не должен касаться поверхности алюминиевой пластины.
5. Обмакнув щетину в раствор медного купороса, начинают водить щеткой в подготовленном для покрытия медью месте. При этом не нужно допускать замыкания цепи, прикасаясь к поверхности алюминиевой пластины концом медного провода.
6. Омеднение поверхности сразу становится визуально заметно. Чтобы слой был качественным, с окончанием процесса не нужно торопиться.
7. После завершения работы слой меди нужно выровнять дополнительной очисткой, удалив остатки медного купороса и протерев поверхность спиртом.
Гальванопластика в домашних условиях
Гальванопластикой называют процесс электрохимического воздействия на изделие с целью придания ему необходимой формы осаждаемым на поверхности металлом.
Обычно эту технологию используют для покрытия металлом неметаллических изделий. Широко применяют ее в ювелирной области и дизайне бытовых предметов.
Наверное, не существует домашнего мастера, которому бы ни разу не понадобилось покрыть собственноручно изготовленные предметы слоем цинка, хрома, меди или никеля. Эти покрытия позволяют не только придать металлическим предметам прекрасный внешний вид, но и даёт возможность защитить их от влияния окружающей среды, а также наделить изделие свойствами, которые ранее не были ему присущи.
Деятельность, позволяющая нанести тонкий слой металла на поверхность изделия, что позволяет защитить последнее от коррозии и придать ему декоративные свойства называется гальваностегией, а в простой речи гальваникой. Гальваника в домашних условиях - довольно распространённое в нашей стране явление, ведь имея оборудование для гальваники у себя дома или в гараже, каждый может собственноручно осуществлять хромирование, цинкование, меднение, никелирование любых изделий из металла.
Конечно же, домашняя гальваника предполагает наличие определённого оборудования, а также знаний в электрохимической сфере - без этого в деле покрытия с помощью электролиза не обойтись.
Одним из главных компонентом, которым должна обладать каждая гальваника в домашних условиях является Ниже будет рассмотрен один из способов её изготовления. Каждому, кто решил, что ему необходима гальваника в домашних условиях, приходится сталкиваться с проблемой, как изготовить гальваническую ванну или приспособить под неё какую-либо ёмкость.
Итак, существует одно недорогое решение данного вопроса. Многие фирмы торгующие химикатами используют специальные полиэтиленовые емкости. Каждая такая ёмкость обрешечена и укрепляется на поддонах. Именно такую ёмкость предстоит раздобыть для использования в качестве основы гальванической ванны.
После того, как ёмкость доставлена и установлена необходимо аккуратно срезать её верхнюю часть. Срезанная часть ещё пригодится - из неё будет изготовлена крышка ванны. С торцов ванны проделываются три отверстия, в которые будут установлены анодные штанги. Конечно же, отверстия должны быть на одном уровне.
Крышка у гальванической ванны должна быть обязательно. Позже она прикручивается к ванне, с помощью петли, к примеру, рояльной. Для уплотнения, которое должно быть обеспечено между крышкой и ванной прекрасно подойдут резиновые уплотнители для дверей автомобиля - они продаются в любом автомагазине и должны быть насажены по всему периметру бортика ванны. После установки крышки, она должна плотно прилегать к бортикам ванны.
Таким образом, получается ванна с открывающейся крышкой, в свою очередь обладающей заливным отверстием, которое рекомендовано использовать для подключения рукава вентиляции.
В проделанные ранее отверстия в бортах вставляются медные штанги. В их качестве можно использовать медные трубки подходящего диаметра - 20мм. В том случае, если трубка не обладает достаточной жёсткостью, вовнутрь вставляется стальной прут. Концы трубок необходимо сплющить, а затем просверлить в них отверстия, чтобы впоследствии подключить к ним выпрямитель.
В заключение приведём для примера стадии одного из процессов, которые можно осуществлять в вышеописанной ванне - цинкования. Эти стадии представлены:
Обезжириванием изделия в органическом растворителе;
Химическим обезжириванием в растворе щёлочи;
Электрохимическим обезжириванием в щелочном растворе;
Промывкой в горячей воде;
Промывкой в холодной воде;
Активированием или травлением;
Непосредственно цинкованием;
Осветлением слабом растворе (необязательно);
Пассивированием;
Промывкой в холодной воде;
Промывкой в теплой воде, температурой около 40 °С, но не более;
Сушкой готового изделия.
Надеемся, что ваша гальваника в домашних условиях откроет перед вами новые возможности!
Что такое гальваника и с чем ее едят?
Гальваникой называют раздел электрохимии, включающий в себя два подраздела, которые изучают осаждение электролитов на поверхности металла с разными целями. Например, защита от коррозии. В жизни такое же название носит и сам процесс покрытия изделий, например, хромом или медью. В последнее время стала очень популярна декоративная гальваника в домашних условиях, которая приносит немалый доход тем, кто готов поработать.
Что в составе
Гальваника - достаточно размытое определение, включающее в себя несколько процессов, название которых связано с применением различных электролитов. Пример - золочение, т. е. покрытие тонким слоем золота, или хромирование. Также популярно медение и серебрение.
Гальваника в домашних условиях. Возможно ли это?
Декоративное покрытие различных предметов металлом становится все популярнее среди начинающих предпринимателей. Прежде всего благодаря тому, что стартовые вложения сведены к минимуму. Но гальваника в домашних условиях - не самая лучшая идея по одной простой причине: токсично. Лучше подобрать хорошо проветриваемое нежилое помещение. И прочитать соответствующую литературу на эту тему, чтобы быть готовым ко всему.
Необходимое оборудование для гальваники
Все необходимое для первого опыта возможно сделать своими руками или приобрести без особых затруднений. Сам процесс связан с действием силы тока, поэтому необходим блок питания. У него должен быть регулятор напряжения, а сила тока на выходе - один Ампер. Также нужна небольшая ванночка из токонепроводящего, химически стойкого материала, например пластиковый лоток с тонкими стенками. Также домашняя гальваника требует наличия специальной кисточки или ручки, которая представляет собой полую форму, в которую заливается электролит.
Технологический процесс
Гальванические процессы происходят под действием тока. В специальную ванночку устанавливаются два анода и заливается электролит. Обрабатываемую деталь подключаем к «минусу», а аноды - к «плюсу». При замыкании цепи металл, содержащийся в электролите, осаждается на рабочий объект. Приготовление раствора для каждого металла индивидуально, причем пропорции необходимо строго соблюдать, так же как и силу тока, изменение которой может значительно повлиять на процесс.
Гальваника в домашних условиях. Подготовка деталей
Прежде чем приступать к самому процессу, с рабочих объектов необходимо удалить загрязнения. В некоторых случаях достаточно обойтись лишь обезжириванием поверхности, но иногда приходится прибегать к шлифовке и другим более сложным способам.
Домашняя гальваника опасна для здоровья
Химический процесс всегда связан с риском, поэтому необходимо соблюдать элементарные правила безопасности:
- позаботьтесь о наличии заземления;
- хорошая вентиляция помещения обязательна;
- необходимо соблюдать правила личной безопасности при работе с вредными веществами.
В качестве заключения
Помните, что гальваника - очень опасный процесс, связанный с применением активных веществ, которые могут нанести вред вашему здоровью и имуществу. Поэтому внимательно изучите все опасные аспекты и лишь тогда принимайтесь за работу.
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 установкиПосле 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.