В этом интересном видео-уроке рассмотрим, как можно сделать раствор, который будет выполнять функции электролита для омеднения любых предметов из металла, например, алюминия с помощью туалетного утенка.
Что нужно для процесса.
Для этого нам понадобится пластиковая бутылка с водой, медный провод без изоляции. Желательно, брать проволоку минимального сечения, чтобы площадь реакции была максимально большой. Если нет медной проволоки, подойдут монетки, в состав которых входит медь не желтого цвета. Вместо провода или монеток можно использовать абсолютно любую медную стружку, обрезки, отходы, в которые входит медь. Также нужно добавить небольшой кусочек олова.
В качестве предмета для омеднения в данном видеоуроке будет выступать стальная рукоятка ножа. Кроме туалетного утенка может подойти и другое чистящее средство, в состав которого входит соляная кислота, которая входит в реакцию с медью и растворяет ее.
Приготовим состав раствора для меднения.
Итак для начала сделаем следующее. Содержимое туалетного утенка необходимо влить в бутылочку с водой, чтобы получить раствор, в который будет погружена медь. Теперь в раствор кладем медный провод и кусочек олова. После этого этот раствор необходимо оставить, желательно, в теплом месте на как можно более долгий срок. Концентрация соляной кислоты, которая содержится в утерке, требует держать баночку для растворения меди в течение одного месяца. Вот и весь состав раствора.
Обработка заготовки для покрытия медью.
Желательно металлическую заготовку очистить от ржавчины и грязи кипячением в растворе щёлочи или, на худой конец, обычный шкуркой.
Когда очистка и шлифовка закончена, необходимо заготовку обезжирить, так как пальцы рук человека содержат жир.
Перед использованием раствора для омеднения, его нужно хорошо встряхнуть, чтобы соли меди смешались с жидкостью. Теперь можно поместить заготовку в меднящий раствор. Желательно во время омеднения емкость с электролитом иногда покачивать, и переворачивать заготовку, чтобы создать приток свежего раствора к ней.
Прошло уже полтора часа, можно посмотреть, как прошел процесс. Хорошо видно, что заготовка покрылась медью. Ее нужно обязательно промыть водой. Медь на ней держится очень хорошо. Очень красиво получилось, но лучше не покрывать рукоять ножа медью, так как она имеет свойство окисляться и пачкать, соответственно, руку. можно сделать и не только это.
Процесс извлечения металла из раствора и нанесения его на поверхность металлическго изделия называется гальваностегией. Меднение - нанесение меди на поверхность металлического изделия.
Процесс меднения распространен в промышленности, и используется не только как самостоятельный процесс, но и как подготовительный процесс перед хромированием, никелированием и серебрением. Применение меднения, как подготовительной операции, связано с тем, что медь очень прочно держится на стали, выравнивает дефекты поверхности и другие металлы очень хорошо осаждаются на медь, а чистую сталь - плохо.
Меднение металлов в домашних условиях не такая сложная операция, есть два способа: с погружением в электролит и без.
Меднение металла с погружением в электролит.
Металлический предмет обработайте, как обычно, наждачной бумагой, чтобы удалить оксидную пленку, протрите щеткой, как следует промойте водой, обезжирьте в горячем содовом растворе и промойте еще раз. В банку или стакан опустите на проволочках (лучше медных) две медные пластинки - аноды. Между ними на проволочке же подвесьте деталь. Те проволочки, которые идут от медных пластинок, соедините вместе и подключите к положительному полюсу источника тока, а деталь - к отрицательному; включите в цепь реостат, чтобы регулировать ток, и миллиамперметр (тестер). Источник постоянного тока с напряжением не более 6 В.
Раствор электролита для меднения: 20 г медного купороса и 2-3 мл серной кислоты на 100 мл воды - налейте в емкость, раствор должен полностью покрыть электроды. Пользуясь реостатом, установите ток от 10 до 15 мА на каждый квадратный сантиметр поверхности детали. Минут через двадцать выключите ток и выньте деталь - она покрыта тонким слоем меди. Чем дольше идет процесс, тем толще слой меди.
Меднение без погружения в электролит.
Этот процесс подходит не только для стали, но и для цинка и алюминия. С одного конца мягкого многожильного провода снимите изоляцию и растеребите тонкие медные проволочки, чтобы получилась медная кисть. Для удобства работы привяжите ее к деревянной палочке или карандашу, а другой конец провода подсоедините к положительному полюсу источника тока.
Приготовьте электролит - концентрированный раствор медного купороса, желательно слегка подкисленный, - и налейте в широкую склянку, в которую удобно будет макать "кисть".
Подготовьте металлическию пластинку или другой небольшой предмет, желательно с плоской поверхностью. Протрите его мелкой наждачной шкуркой и обезжирьте, прокипятив в растворе стиральной соды. Положите пластинку в ванночку или кювету и подсоедините ее проводом к отрицательному полюсу источника тока. Схема собрана, осталось только ввести электролит.
Обмакните "кисть" в раствор медного купороса и проведите ею вдоль пластинки, стараясь не дотрагиваться до поверхности; работайте так, чтобы между пластинкой и кистью был всегда слой электролита. Проводки все время должны быть смочены раствором. На глазах пластинка будет покрываться красным слоем металлической меди. На обработку маленькой детали уйдут считанные минуты. Когда покрытие нанесено, высушите деталь на воздухе и матовый слой меди натрите до блеска шерстяной или суконной тряпкой.
Такой процесс, при котором деталь не опускают в электролитическую ванну, а обрабатывают снаружи небольшими участками, добавляя все время электролит, используют в тех случаях, когда деталь настолько велика, что для нее не подберешь подходящей ванны.
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.
Медь - это один из древних металлов: люди начали применять ее для создания орудий труда еще в 4 тысячелетии до нашей эры. Такое широкое распространение меди объяснимо тем, что вещество встречается в природе в металлическом самородном состоянии. И сегодня медь используется повсеместно - в металлургии, автомобильной промышленности, электротехнике и строительстве.
Состав меди
Металлическая медь представляет собой тяжелый металл розово-красного цвета, ковкий и мягкий, который плавится при температуре больше 1080 градусов по Цельсию, очень хорошо проводит теплоту и электрический ток: электропроводимость меди выше в 1,7 раза, чем алюминия и больше в 6 раз выше, чем железа, и только немного уступает электропроводимости серебра.
Специфические особенности меди определяются содержанием в металле конкретных примесей, количество которых может различаться приблизительно в 10 - 50 раз. По содержанию кислорода принято использовать следующую классификацию меди:
- бескислородная медь с содержанием кислорода меньше 0,001%;
- медь рафинированная с содержанием кислорода от 0,001до 0,01%, но с увеличенным присутствием фосфора;
- медь большой чистоты с содержанием кислорода примерно 0,03-0,05%;
- металл общего назначения с содержанием кислорода 0,05 - 0,08%.
В меди кроме кислорода может присутствовать водород, который в металл попадает в процессе электролиза или при совершении отжига в атмосфере, которая содержит водяной пар. При высокой температуре водяной пар разлагается с формированием водорода, который в медь легко диффундирует.
Атомы водорода в бескислородной меди размещаются в междоузлиях кристаллической решетки и на свойствах металла особо не сказываются. В кислородсодержащей меди водород способен взаимодействовать при высоких температурах с закисью меди, при этом образуется в толще меди водяной пар, которому присуще высокое давление, что приводит к вздутиям, трещинам и разрывам. Это явление носит название «водородная болезнь».
Железо, висмут, сурьма и свинец ухудшают пластичность меди. Примеси, что являются малорастворимыми в меди (свинец, кислород, сера, висмут), провоцируют хрупкость при высокой температуре, что затрудняет процесс горячей обработки давлением.
Физические свойства меди
Основное свойство меди, определяемое её использование, - высокая электропроводность или малое удельное электрическое сопротивление. Подобные примеси как железо, фосфор, мышьяк, олово и сурьма, значительно ухудшают её электрическую проводность. На величину электропроводности оказывает большое влияние механическое состояние меди.
Второе важное свойство меди - значительная теплопроводность. Легирующие добавки и свойства уменьшают теплопроводность меди, поэтому созданные на медной основе сплавы самой меди значительно уступают по этому показателю.
Медь при нормальных температурах является коррозиционно устойчивой в таких средах, как пресная вода, сухой воздух, морская вода при небольшой скорости движения воды, неокислительные кислоты и растворы соли при отсутствии кислорода, сухие галогенные газы, щелочные растворы за исключением солей аммония и аммиака, органические кислоты, фенольные смолы и спирты.
В аммиаке, хлористом аммонию, окислительных минеральных кислотах и растворах кислых солей медь не устойчива. Её коррозионные свойства также заметно ухудшаются в некоторых средах с возрастанием количества примесей. Допускается контакт меди с её сплавами, с оловом, свинцом во влажной атмосфере, морской и пресной воде. В то же время контакт меди с цинком и алюминием не допускается вследствие их быстрого разрушения.
Медь, ее сплавы и соединения нашли широкое применение в разных отраслях промышленности. Медь в электротехнике используют в чистом виде в производстве шин контактного и голого проводов, кабельных изделий, электрогенераторов, телефонного оборудования и радиоаппаратуры. Из меди изготавливают вакуум-аппараты, теплообменники и трубопроводы.
Сплавы меди с различными металлами используют в автомобильной промышленности и для изготовления химических аппаратов. Проволока из красной меди изготовления всевозможных шнуров и выгибания самых сложных элементов. Высокие свойства меди делают ее незаменимой при производстве филигранных деталей.
Процедура меднения
Меднением называют процедуру гальванического нанесения меди, толщина слоя которой составляет 1 - 300 мкм и больше. Меднение стали является одним из важнейших процессов в гальванике, что применяется в качестве предварительного процесса при подготовке металлической поверхности для покрытия другими металлами - при хромировании, никелировании и покрытии серебром, а также как законченный самостоятельный процесс.
Использование меднения как подготовительной манипуляции связано с тем, что этот металл способен очень прочно держатся на стали, выравнивать дефекты поверхности. Другие материалы на медь хорошо осаждаются, а вот на чистую сталь - не очень.
Медные покрытия характеризуются высоким сцеплением с разными металлами, высокой электропроводностью и пластичностью. Их принято наносить на стальные, цинковые и алюминиевые детали.
Только что нанесённое покрытие меди имеет ярко-розовый матовый или блестящий цвет, зависимо от технологии нанесения. Медные покрытия в атмосферных условиях способны легко окисляться и покрываться налетом окислов, приобретая пятна различных оттенков и радужные разводы.
Использование меднения
В большинстве своем гальваническое меднение металлов используют в таких случаях:
- В декоративных целях. Огромной популярностью в настоящее время пользуются старинные изделия из меди. Процедура меднения позволяет наносить на металл медные покрытия, которые как бы «состариваются» после специальной обработки и выглядят так, будто изготовлены давным-давно.
- В гальванопластике. Используется гальваническое меднение железа для создания металлических копий изделий разной формы и различных размеров. Создаётся пластиковая или восковая основа, которую покрывают электропроводящим лаком и слоем меди. Подобную технологию меднения часто используют при изготовлении ювелирных изделий, сувениров, барельефов, матриц и волноводов.
- В технических целях. Меднение металла большое значение имеет в электротехнической области. Благодаря низкой стоимости меднения по сравнению с покрытиями золотом или серебром, медные покрытия нашли применение при изготовлении электротехнических шин, электродов, контактов и прочих элементов, которые работают под напряжением. Меднение зачастую используется как покрытие под пайку.
Меднение применяется в сочетании с прочими гальваническими покрытиями:
- При нанесении многослойного защитно-декоративного покрытия. Как правило, медь используется в сочетании с хромом и никелем (3-слойное защитно-декоративное покрытие) и прочими металлами как промежуточный слой для увеличения сцепления с основным металлом и получения более прочного и блестящего покрытия.
- Для предохранения участка при цементации. Меднение свинца способно предохранять участки стальных изделий от цементации - науглероживания. Покрывают медью исключительно те участки, которые подлежат в будущем обработке резанием. Твёрдый науглероженный поверхностный слой не поддается подобным обработкам, а медь может защитить покрытые участки от процесса диффузии углерода в них.
- При восстановлении и ремонте деталей. Меднение металла является важной процедурой при работах реставрационного характера и восстановлении хромированных частей мотто- и автомобильной техники. Наносить принято значительный слой меди - порядка 100-250 мкм и больше, который закрывает дефекты металла и поры и выполняет функции новой основы для последующих покрытий.
Виды меднения
Процедура меднения своими руками доступна для выполнения даже новичками. Для этого достаточно только знать её основные тонкости. Существует два способа меднения в домашних условиях: с погружением в электролит и без погружения.
С погружением в электролит
Металлическое изделие обрабатывают наждачной бумагой для удаления оксидной пленки, протирают щеткой, промывают как следует водой, обезжиривают в горячем содовом растворе и промывают еще один раз. После этого принято опускать в стакан или банку на медных проволочках две медные пластинки, которые являются анодами.
Между пластинками подвешивают на проволочке деталь. Проволочки, идущие от медных пластинок, соединяют вместе и подключают к плюсу источника тока, а деталь - к минусу. После этого в цепь включается реостат для регулировки тока и миллиамперметр. Необходим источник постоянного тока, который имеет напряжение не больше 6 В.
Для меднения дома нужно приготовить следующий раствор электролита. Возьмите 20 грамм медного купороса и 2-3 миллилитра серной кислоты на 100 миллилитров воды и налейте в посуду. Следите, чтобы данный раствор полностью покрыл электроды.
При использовании реостата нужно установить ток в пределах 10 - 15 мА на каждый сантиметр квадратный поверхности детали. Где-то через 20 минут следует выключить ток и вынуть изделие, оно уже покрылось тонким медным слоем. Чем дольше будет идти процесс, тем слой меди получится толще.
Без погружения в электролит
Данную процедуру проводят для стали, алюминия и цинка. С одного конца многожильного провода снимают изоляцию, затем необходимо растеребить тонкие медные проволочки для получения медной кисти. Для удобства работы необходимо привязать ее к медной кисти или деревянной палочке, а другой конец кабеля нужно подсоединить к плюсу источника тока.
Дальше следует приготовить электролит - раствор медного купороса, лучше слегка подкисленный, и налить в широкую склянку, в которую кисть будет удобно макать. Подготовьте металлическую пластинку или какой-то другой маленький предмет с плоской поверхностью. Его нужно протереть с помощью мелкой наждачной шкурки и обезжирить посредством кипячения в растворе стиральной соды.
Затем необходимо положить пластинку в кювету или ванночку и подсоединить ее с помощью провода к минусу источника тока. После того, как схема собрана, вам следует только ввести электролит. Обмакните в раствор медного купороса «кисть», которой следует провести вдоль пластинки, не дотрагиваться до поверхности.
Рекомендуется работать так, чтобы между кистью и пластинкой всегда располагался слой электролита. Все время работы проводки должны быть смоченными раствором. Пластинка на глазах будет покрываться слоем металлической меди красного цвета. Для обработки маленькой детали понадобятся считанные минуты.
Когда вы нанесли покрытие, нужно высушить на воздухе деталь и натереть матовый слой меди до блеска с помощью суконной или шерстяной тряпки. Процесс меднения алюминия, когда изделие в электролитическую ванну не опускают, а обрабатывают небольшими участками снаружи, добавляя электролит, применяют в таких случаях, когда изделие настолько велико, что для него нельзя подобрать подходящую ванны.
Ванны меднения
Установки для меднения от обыкновенных гальванических ванн ничем не отличаются. Электролиты для меднения довольно просто получить, если иметь под рукой необходимые ингредиенты. Бывают два вида медных растворов: щелочные и кислые.
В кислых растворах вы не сможете получить хорошо сцепленные покрытия из меди на цинковых и стальных изделиях, потому что цинк и железо в этом случае растворяются с медью, и нарушается сцепление с защитным покрытием.
Для устранения данной особенности рекомендуется первый тонкий медный слой (2—3 мкм) создать в щелочном растворе для меднения, а в будущем наращивать покрытие до заданной толщины в кислом электролите, который является более экономичным. Цинковые изделия, что имеют сложную форму, лучше всего меднить в щелочных электролитах.
Самыми распространенными кислыми электролитами являются борфтористоводородные и сернокислые. Наибольшее использование нашли сернокислые электролиты, которые отличаются простотой состава, высоким выходом по току и значительной устойчивостью.
Перед меднением деталей из стали в кислых электролитах их рекомендуется предварительно меднить в цианистом электролите или осаждать тонкий подслой никеля. Данные электролиты имеют несколько недостатков.
Один из них состоит в невозможности непосредственного покрытия цинковых и стальных деталей из-за контактного выделения меди, которая имеет плохое сцепление с металлом основы. Также электролиты незначительную рассеивающую способность и более грубую структуру осадков по сравнению с прочими электролитами.
Среди щелочных электролитов меднения известны пирофосфатные и цианистые электролиты.
Цианистые электролиты из меди характеризуются высокими рассеивающими способностями, возможностью проведения меднения столярных изделий и мелкокристаллической структурой осадков.
К недостаткам щелочных электролитов относят низкую плотность тока и неустойчивость раствора вследствие карбонизации под действием двуокиси углерода свободного цианида. Помимо этого, цианистые электролиты отличаются уменьшенным выходом по току - не больше 60-70%.
Таким образом, медь является металлом, который используется повсеместно: в автомобильной промышленности, электротехнике и строительстве. А в гальванопластике известна технология меднения для подготовки металлической поверхности под покрытие другими металлами или как самостоятельный процесс.
Медные покрытия, как правило, не применяются в качестве самостоятельного покрытия ни для декоративных целей, ни для защиты стальных деталей от коррозии. Это связано с тем, что медь в атмосферных условиях легко окисляется, покрываясь налетом окислов.
Однако благодаря хорошему сцеплению осажденной меди с различными металлами медное покрытие применяется в многослойных защитно-декоративных покрытиях в качестве промежуточного подслоя, а также для защиты стальных деталей от цементации. В гальванопластике медные осадки применяются для изготовления металлических копий, барельефов, волноводов и матриц.
Электролиты меднения подразделяют на кислые и щелочные. Из кислых электролитов используют сернокислые и борфтористоводородные. Наибольшее применение нашли сернокислые электролиты, отличающиеся простотой состава, устойчивостью и высоким выходом по току (до 100%). Недостатком этих электролитов является невозможность непосредственного покрытия стальных и цинковых деталей вследствие контактного выделения меди, имеющей плохое сцепление с основным металлом. Поэтому перед меднением стальных детален в кислых электролитах их предварительно меднят в цианистых электролитах или осаждают тонкий подслой никеля. К недостаткам сернокислых электролитов относятся также их незначительная рассеивающая способность и более грубая: структура осадков по сравнению с другими электролитами.
К щелочным электролитам меднения относятся цианистые, пирофосфатные и другие электролиты. Цианистые медные электролиты обладают высокой рассеивающей способностью, мелкокристаллической структурой осадков, возможностью непосредственного меднения стольных деталей. К недостаткам относятся низкая плотность тока и неустойчивость состава вследствие карбонизации свободного цианида под действием двуокиси углерода воздуха. Кроме того, цианистые электролиты характеризуются пониженным выходом по току (не более 60-70%).
Будьте внимательны! Компания «ЛВ-Инжиниринг» не предоставляет услуги по нанесению гальванических покрытий! Наша организация осуществляет проектирование гальванических производств, изготовление гальванических ванн и линий из полипропилена, монтаж и пусконаладочные работы по данному направлению.
Кислые электролиты меднения
Медь сернокислая - 150-250 г/л
Никель хлористый - 50-70 г/л
Температура = 18-25°С
Плотность тока = 1-4 А/дм 2
При перемешивании электролита сжатым воздухом можно довести катодную плотность тока до 6-8 А/дм 2 .
Для приготовления сернокислого электролита меднения растворяют медный купорос, фильтруют его в рабочую панну и при непрерывном помешивании добавляют серную кислоту.
При нанесении медных покрытий из сернокислого электролита медные аноды растворяются в основном с образованием двухвалентных ионов, которые, разряжаясь на катоде, осаждаются в виде металлической меди. Однако наряду с этими процессами происходят п другие, нарушающие нормальное течение электролиза. Возможно также анодное растворение с образованием одновалентных ионов, хотя и в меньшей степени.
В электролите, омывающем металлическую медь, идет также химический обратимый процесс: Cu + Cu 2+ = 2Cu + .
Накопление в растворе ионов одновалентной меди в больших количествах приводит к сдвигу реакции влево, в результате чего выпадает металлическая губчатая медь.
В растворе, кроме того, происходит окисление сернокислой одновалентной меди за счет кислорода воздуха н серной кислоты, особенно при воздушном перемешивании: Cu 2 SO 4 + 1/2O 2 + H 2 SO 4 = 2CuSO 4 + H 2 O. На катоде процесс заключается в разряде двухвалентных и одновалентных ионов меди, но в связи с тем, что концентрация ионов одновалентной меди приблизительно в 1000 раз меньше концентрации ионов двухвалентной меди, катодный процесс выглядит так: Cu 2+ + 2е - = Cu. Выход по току составляет 100%.
Для получения плотного гладкого осадка в электролите необходимо присутствие сорной кислоты. Серная кислота выполняет ряд функций: значительно повышает электропроводность электролита; понижает активность ионов меди, что способствует образованию мелкозернистых осадков; предотвращает гидролиз сернокислой закисной меди, который сопровождается образованием рыхлого осадка закиси меди.
Дефекты при эксплуатации сернокислого электролита меднения и способы их устранения
| Дефект | Причина дефекта | Способ устранения |
| Грубая крупнокристаллическая структура осадков | Недостаток кислоты | Добавить кислоту |
| Высокая плотность тока | Снизить плотность тока | |
| Шероховатые осадки | Загрязнение электролита механическими примесями | Отфильтровать электролит |
| Черные и коричневые полосы на покрытии | Присутствие в электролите примесей тяжелых металлов, мышьяка, сурьмы | Проработать электролит, при большом содержании примесей электролит заменить |
| Пористые, рыхлые осадки | Наличие в электролите солей железа | |
| Светлые блестящие полосы на покрытии, осадки хрупкие | Присутствие в электролите органических примесей | Отфильтровать электролит, проработать его током |
Борфтористоводородный электролит обладает несколько более высокой рассеивающей способностью, чем сернокислый. Кроме того, в борфтористоводородных электролитах можно применять высокие плотности тока. Состав электролита (г/л) и режим меднения:
Медь борфтористоводородная - 35-40 г/л
Кислота борная - 15-20 г/л
Кислота борфтористоводородная - 15-20 г/л
Никель хлористый - 50-70 г/л
Температура = 18-25°С
Плотность тока = до 10 А/дм 2
Электролит перемешивают сжатым воздухом или механической мешалкой.
Для приготовления борфтористоводородного электролита в борфтористоводородную кислоту небольшими порциями вводят свежеосажденную углекислую медь. Раствор углекислой меди готовят подливанием подогретого концентрированного раствора соды к раствору сернокислой меди при перемешивании. Полученный осадок декантируют, промывают и растворяют в борфтористоводородной кислоте. В приготовленный раствор добавляют свободную борфтористоводородную и борную кислоту до требуемого значения рН (1-1,5). В ванну с полученным электролитом доливают воду до рабочего уровня.
