Гальваника в домашних условиях: подготовка и варианты покрытий

 Пожалуй начну пост с предупреждения — гальванопластикой лучше не заниматься дома, если у вас есть дети и домашние животные, т.к. в процессе используется кислота и электричество. Либо вся установка должна стоять в недоступном для них месте. Ну и…

Описание процесса

Гальванопластика — электрохимический процесс, который позволяет делать копии изделий разной формы и размеров. Преимущество технологии — высокая точность обработки.

Гальваностегия — электрохимическая технология, которая подразумевает покрытие металлических заготовок слоем металла. Покрытие выбирается зависимо от необходимых технических характеристик, которые должны быть выше чем у основы. Чаще для покрытия металлических изделий используют хром, серебро, никель.

Технологии можно назвать одинаковыми, но они различаются способами подготовки рабочих поверхностей. Перед гальваностегией проводиться обработка, нацеленная на создание прочного соединения. Покрытие после гальванопластики должно без труда отделяться от основания.

Материалы для технологии

Необходимое оборудование если проводится гальванопластика дома

  1. Металлический объект, подлежащий покрытию (должен быть стальным).
  2. Блок питания (3v-6v).
  3. Сульфат цинка / гидроксид цинка / хлорид цинка.
  4. Вода.
  5. Стакан (вместо стеклянного или пластикового объекта).
  6. Цинк (может быть найден внутри батареек Zn-C).
  7. Песочная бумага (120).
  8. Гальваническая ванна, сделанная своими руками или подобная емкость.
  9. Тканевая бумага.
  10. Провода.
  11. Чистое рабочее место достаточное для гальваники.
  12. Необходим источник постоянного тока с регулировкой напряжения, домашняя розетка не подходит.
Гальваническая установка

Гальваническая установка

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.

Материалы и оборудование

Для проведения работ нужно подготовить определенное оборудование и материалы:

  1. Гальваническую ванну. От ее размеров зависят допустимые габариты обрабатываемых деталей.
  2. Нихромовую проволоку.
  3. Медную пластинку, которая будет выступать в роли анода.
  4. Рабочий состав. Он изготавливается из 50 мл этилового спирта, 1 литра воды, 200 г медного купороса, 15 г серной кислоты.
  5. Источник постоянного тока.

Дополнительно понадобится термометр. Важно поддерживать рабочий температурный режим в пределах 18°–25°C.

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.

Поверхность до и после зачистки и нанесения гальваники

Поверхность до и после зачистки и нанесения гальваники

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.

Подготовка материала

Перед проведением работ необходимо подготовить изделия. Для заготовок, проводящих ток, процесс состоит из нескольких этапов:

  • очистки от ржавчины, налета, грязи;
  • обезжиривания детали в заранее подготовленном составе;
  • сушки поверхностей.

Если говорить о диэлектрических заготовках, подготовка выглядит иначе. Пошаговая инструкция:

  1. Поверхности зачищаются от грязи, пыли, обезжириваются, высушиваются.
  2. Если изделие содержит каучук, поверхность необходимо протереть спиртом, высушить. После сушки кистью нанести слой коллоидного графита. Втирать смесь 10 минут. Удалить остатки графита сжатым воздухом.
  3. Чтобы начать работать с деталями со сложным рельефом, необходимо нанести металлическую пленку. Изначально изделие обезжиривается Венской известью, смешанной с синтетическим моющим средством. Пропорции 1 к 1. После обезжиривания необходимо погрузить деталь в раствор сенсибилизации (длительность выдержки — 10 минут).

После обработки химикатами изделие промывают под проточной холодной водой.

Фото 163Металлическая статуэтка (Фото: Instagram / _galvanoplastika_)

Никелирование

Покрытие металла слоем никеля в домашних условиях могут выполнять в качестве финишной обработки или перед хромированием. Такой процесс получил название «гальваностегия», так как наносимый на поверхность изделия слой никеля повышает ее устойчивость к негативным факторам внешней среды. Кроме высоких защитных свойств, никелевый слой отличается и декоративной привлекательностью.

Температура электролита при выполнении никелирования не превышает 25°, а плотность тока находится в пределах 1,2 А/дм2. Электролит, кислотность которого должна находиться в пределах 4–5 pH, представляет собой водный раствор, в состав которого входят такие химические элементы, как сульфат никеля, магний, натрий, пищевая соль, борная кислота.

Возможно ли делать украшения по методу гальванопластики в домашних условиях

На данный вопрос есть только лишь один ответ: да, все у вас может получиться, однако придется хорошенько «заморочиться». Причин тут несколько:

  • В принципе, все необходимое для опытов можно сегодня купить в конторах торгующими химическими реактивами. Но есть одно «но». В России процесс приобретения химии в последнее время стал очень тяжелым занятием. Покупателю реактивов требуется представить доверенность, какую-то выписку из разрешительного документа, что, мол, данное лицо может заниматься соответствующей деятельностью, оплата обычно безналичная и прочие сложности. Для решения этой задачи можно пойти более простым путем и обратиться в хозмагазины, на рынки, СТО или к товарищам.
  • Помимо реактивов, необходимо закупаться нормальным оборудованием. Тут обычной банкой не обойдешься. Как минимум вам понадобится чистый, качественно сделанный аквариум. Иначе, реактив будет на столе, ногах, полу, везде, где только можно. А это не совсем безопасно для здоровья.
  • Вы найдете огромное количество описаний алгоритмов гальванопластики в интернете и в книгах, однако ошибки и недостаток опыта никто не отменял. Прежде чем наладить производство, вам придется не один час поколдовать, чтобы понять: какой ток лучше выбрать, как правильно чистить поверхность изделий от грязи, как правильно делать формы и т.д.
  • Запомните один совет: если вы собрались серебрить металлы или покрывать золотом какие-либо изделия из серебра, то лучше отточите свое мастерство на обычной меди или никеле. Не прибегайте сразу к дорогостоящим металлам. Вы просто-напросто выкинете деньги на ветер, и ничего толком не получится.

Galvanoplastika_8.jpg

Схемы самодельных ванн и гальванических установок

Схема гальванической ванны
Классическая схема гальванической ванны, сделанной своими руками, включает 2 основные операции:

  • подготовительный этап;
  • гальваническое покрытие металлом;

Подготовительный этап подразумевает подготовку обрабатываемого предмета или детали, которые чистят и обезжиривают. На этапе нанесения покрытия изделие приобретает «товарный» вид, после этого оно требует тщательной промывки поверхности в холодной, а затем горячей воде.
Сам процесс гальванизации в домашних условиях можно описать следующим алгоритмом. Обрабатываемое изделие подсоединяют к «минусовому» проводу устройства, далее опускают в электролитный раствор. «Плюсовой» провод подключают к аноду, который также опускают в гальваническую ванну.

Гальванопластика

Гальванопластика – технология получения точных металлических копий, путем осаждения металла на модели, которые после окончания процесса отделяются. Точность рабочих размеров и шероховатостей поверхности, получаемых гальванопластических копий, всецело зависят от точности размеров и шероховатости поверхности самой модели, на которую происходит осаждение металла.

Важную роль в процессе гальванопластического формирования изделия играет подготовка поверхности используемой формы, и создание на ней токопроводящего слоя.

Перед нанесением токопроводящего слоя, поверхность модели должна быть тщательно вымыта и обезжирена.

Нанесение токопроводящего слоя.

Существует несколько разновидностей токопроводящих слоев, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Выбор токопроводящего слоя зависит от ряда факторов, и, прежде всего, от материала модели.

Для моделей из эластомеров

(каучуки, резины и др.) чаще всего используется коллоидный графит. Поверхность предварительно обрабатывают (протирают) ацетоном или спиртом, высушивают. Графит наносят мягкой кисточкой на поверхность модели, до тех пор, пока слой не будет выглядеть равномерным и однотонным. Излишки графита сдувают, после чего поверхность модели промывают водой. Данный метод рекомендуется использовать в том случае, когда есть возможность проникнуть кистью во все полости матрицы и равномерно нанести слой графита.

Для моделей с более сложным рельефом поверхности, рекомендуется наносить токопроводящую пленку из серебра. Для этого модель обезжиривают, промывают и погружают на 5-10 мин в раствор сенсибилизации.

Состав раствора сенсибилизации:

Состав электролита и рабочий параметр процесса Количество отдельных реагентов и данные параметра процесса
Олово двухлористое (SnCl2), г/л 10-30
Соляная кислота (HCl), мл/л 2-10
Температура, 0С 18-25

После обработке в растворе сенсибилизации следует тщательная промывка модели в холодной воде, в результате чего, происходит гидролиз двухлористого олова с образованием на ее поверхности малорастворимых соединений.

После сенсибилизации проводится процесс химического серебрения из следующих растворов:

А.

Серебро азотнокислое (AgNO3), г/л 4

Б.

Пирогаллол (C6H6O3), г/л 3,5
Лимонная кислота (C6H8O7), г/л 4

Данные растворы должны быть приготовлены в отдельных емкостях, охлаждены до температуры 8-120С, и затем, непосредственно перед серебрением, при перемешивании, раствор «Б» вливают в раствор «А», по следующей технологии:

Металлизируемую модель опускают в емкость и льют на нее одновременно раствор «А» и дистиллированную воду. После этого, в емкость вливают раствор «Б». Раствор «А», раствор «Б» и дистиллированная вода берут в соотношении 1:1:1. Операцию необходимо повторить 2 раза.

Далее модель, с нанесенным токопроводящим слоем, погружают в сернокислую ванну меднения для нанесения на нее затягивающего слоя меди.

Для моделей, выполненных из диэлектриков,

как правило, используется способ химического нанесения токопроводящего слоя. Модель предварительно тщательно обезжиривается, причем отдельно внимание уделяется такому параметру как «смачиваемость» поверхности.

Ранее часто применялись раздельные растворы для сенсибилизации и активации поверхности диэлектрика, но в настоящее время, в основном используются растворы «смешанного» типа, в которых одновременно происходит и сенсибилизация, и активация поверхности.

Состав раствора и режим работы:

Состав электролита(г/л) и режим работы Смешанный раствор сенсибилизации
Двухлористый палладий (PtCl2) 0,5-1
Двухлористое олово (SnCl2) 40-45
Соляная кислота (HCl) 70-75
Калий хлористый (KCl) 140-150
Температура, 0С 15-25

После обработки в «смешанном» растворе сенсибилизации и активации модель необходимо тщательно промыть в холодной воде, это необходимо для образования на поверхности модели пленки из коллоидного палладия.

Далее на поверхность наноситься слой химической меди, и модель можно завешивать в сернокислую ванну меднения для дальнейшей металлизации.

Нанесение полупроводниковых пленок.

Сущность этого метода состоит в операции адсорбции неорганических веществ поверхностью полимера и преобразование их в кисло растворимые соединения под действием сульфирующих агентов.

Рассмотрим нанесение токопроводящих пленок на основе сульфида свинца и меди.

Нанесение сульфида свинца осуществляется из раствора следующего состава:

Состав электролита(г/л) и режим работы Раствор горячего сульфидирования
Свинец азотнокислый (PbNO3), конц., мл/л 50
Калий едкое (KOH) 4-5
Тиомочевина (CS(NH2)2), конц., мл/л 30
Температура, 0С 45-60
Время процесса, мин 20-30

После нанесения пленки из сульфида свинца модель необходимо промыть в горячей проточной воде. При наличии не прокрытых мест операцию необходимо повторить.

Недостатком этого способа является повышенная температура, затрудняющая работу с некоторыми видами диэлектриков, или с моделями, размер которых является точно заданным. Так же к недостаткам можно отнести тот факт, что данный раствор является по сути одноразовым.

Нанесение токопроводящего слоя сульфида меди.

Преимуществами данного способа перед вышеописанным является небольшое время продолжительности процесса и сравнительно высокая стабильность применяемых растворов. Технология нанесения сульфида меди заключается в последовательной обработке поверхности раствором соли металла, водой и раствором сульфидирующего агента. Адсорбция на поверхности продуктов гидролиза соли металла происходит на стадии промывки водой.

Технология нанесения токопроводящей пленки сульфида меди

1.
Сорбция в растворе:

Состав электролита(г/л) и режим работы Сорбционный раствор
Медь сернокислая (CuSO4) 10-100
Цинк сернокислый (ZnSO4) 50-100
Аммиак водный (NH4OH), мл/л 150-200
pH раствора 8,5-9,5
Температура, 0С 18-25
Время процесса, мин 0,5-1

2. Гидролиз в воде, в течении

5-10 сек (0,1-0,2 мин).

3. Сульфидирование в растворе

:

Состав электролита и режим работы Раствор сульфидирования
Сульфид натрия (г/л) 10-50
Температура, 0С 18-25
Время процесса, мин 0,1-0,5

4. Промывка в воде в течение

0,1-0,5 мин. Модель или деталь проходит выше описанные стадии несколько раз, до тех пор, пока на ней не появится коричневая пленка. Когда пленка станет равномерной по всей площади детали, процесс можно прекращать и приступать к затяжке поверхности медью или никелем.

Нанесение гальванических осадков.

После нанесения токопроводящего слоя на модель, необходимо провести операцию «затяжки» или нанесения первичного покрытия.

Затяжку производят при низких плотностях тока, что обеспечивает эластичность осаждаемого металлического покрытия. Затяжку осуществляют в разбавленных сернокислых электролитах меднения.

Состав электролита “затягивающая медь” и режим работы:

Состав электролита(г/л) и режим работы Разбавленный электролит меднения
Медь сернокислая 140-160
Кислота серная 10-15
Спирт этиловый, мл/л 20-30
Температура, 0С 18-25
Время процесса, мин 15-30

Модель завешивается в ванну под током. Необходимо следить за тем, что бы при завешивании в углубленных местах, полостях модели не оставалось пузырьков воздуха, иначе там останутся не прокрытые участки.

После осаждения “затягивающего” слоя меди модель переносят в ванну для наращивания более толстого “рабочего” слоя меди, никеля или железа.

Электролиты для нанесения “рабочего” слоя металлопокрытия и режимы работы.

Состав и режим работы:

Состав электролита(г/л) и режим работы Электролит №1 Электролит №2 Электролит №3 Электролит №4
Никель сернокислый 170 240 140-160 360
Никель хлористый 45
Борная кислота 30 20-30 30
Натрий хлористый 40 40
Натрий уксуснокислый 50
Уксусная кислота, 80% 1
Магний сернокислый 25-30
Натрий сернокислый 180-200
Калий хлористый 5-10
Натрий фтористый 15
Катодная плотность тока, А/дм2 4-8 5-10 0,5-0,8 1,5
Температура, 0С 70-72 50-60 36-38 40
pH 5.6-5.8 5.6

Электролиты для нанесения “рабочего” слоя меди.

Состав и режим работы

:

Состав электролита(г/л) и режим работы Электролит №1 Электролит №2 Электролит №3
Медь сульфаминовокислая 240-260 200 200
Кислота серная 60-70 50 30
Антрацен сульфированный 0,2
Температура, 0С 37-39 25-38 18-20
Катодная плотность тока, А/дм2 4-10 2-5 1-3
Перемешивание + +
Фильтрация Периодическая Периодическая Периодическая

Для нанесения толстых слоев железа, используются сернокислые и хлористые электролиты железнения.

Сернокислые электролиты для нанесения “рабочего” слоя железа.

Состав и режим работы:

Состав электролита(г/л) и режим работы Электролит №1 Электролит №2 Электролит №3 Электролит №4
Железо сернокислое 180-200 400 350 120
Магний сернокислый 40 250 20-25
Натрий двууглеродистый 25-30 5-10
Натрий хлористый 200
Катодная плотность тока, А/дм2 0,1-0,15 10-20 10-20 3-4
Температура, 0С 18-20 90-100 102 75-80

Хлористые электролиты железнения.

Состав и режим работы:

Состав электролита(г/л) и режим работы Электролит №1 Электролит №2 Электролит №3 Электролит №4
Железо хлористое 450 500 500 700-800
Кальций хлористый 500 150
Натрий хлористый 950 9
Соляная кислота 0,2-0,5 3-4 2-3 3-4
Катодная плотность тока, А/дм2 10-20 20 10-25 10-20
Температура, 0С 90-100 106 95-100 100-105

В декоративной гальванопластике процессы железнения почти не используются, т.к. это больше прерогатива промышленных производств, при изготовлении матриц или пресс форм. В декоративной гальванопластике чаще всего используются электролиты меднения и реже электролиты никелирования, с последующим нанесением на полученную медную или никелевую модель изделия тонкого слоя серебра или золота, либо иной другой способ придания модели или изделию товарного вида. Гальванопластика является достаточно трудоемким процессом и требует постоянного контроля при проведении такого вида работ. Процессы гальванопластического осаждения толстых слоев могут быть достаточно длительными по времени, в зависимости от необходимой толщины осаждаемого слоя, и могут длиться от нескольких часов до нескольких недель.

Техника безопасности

Чтобы обезопасить свой организм, нужно соблюдать ряд правил:

  1. Работать используя респиратор, защитные очки, перчатки, спецодежду.
  2. Помещение должно иметь хорошую вентиляцию, чтобы вредный пары выходили наружу.
  3. Из рабочей зоны следует убрать взрывоопасные вещества, разные виды топлива.
  4. При работе нельзя употреблять пищу или воду. Делать это можно только в отдельном помещении.

Соблюдая правила, можно снизить риск отравления, получения травмы.

Гальванопластика применяется для создания точных копий разных изделий. Технология представляет собой восстановление заготовки оседающими металлическими частицами на ее поверхности. Поскольку работа связана с применением едких химических веществ, нужно соблюдать технику безопасности.

ПРОИЗВОДСТВЕННИКАМ

Каталог производителей и продукции для гальваники Приём заказов на нанесение гальванических покрытий Биржа труда Продаётся гальваническое оборудование Статьи для технологов
  • Курсы повышения квалификации специалистов в области гальванотехники и гальвано-химической обработки поверхности металлов
  • Дипломные работы бакалавров и инженеров-технологов кафедр «Технология электрохимических производств» Российских университетов
  • ОБЗОР мировой литературы по гальванотехнике и обработке поверхности за 2004-2008 годы

В нашем каталоге десятки предприятий, предлагающих гальваническое оборудование; технологии для гальваники и обработки поверхности; нанесение химических, конверсионных и гальванических покрытий; решение экологических проблем старых и разработку новых гальванических производств.

Чтобы получить список фирм, предлагающих технологии и материалы для конкретного процесса (например, цинкования, хромирования, никелирования и т.п.),
передите в «Каталог» и выберите соответственно цинкование, хромирование или другой процесс, который вас интересует; там же вы можете найти исполнителя, если нужно нанести гальваническое покрытие на ваши детали.

Про никелирование, хромирование, цинкование и фосфатирование недавно вышли новые книги, подробнее см. в правой колонке сайта.

В разделе «Вопросы-ответы» вы можете найти ответы на самые актуальные вопросы по технологиям гальваники, или задать свой вопрос специалистам. Наиболее острые проблемы гальваники и смежных с ней областей находят обсуждение в «Дискуссиях».

Если вы попали к нам случайно и ещё не знаете, что такое гальваника, гальванотехника, и для чего нужны гальванические покрытия, — заходите в раздел «Абитуриентам», где найдёте информацию о нашей специальности.

Работа с раствором металлического ионного электролита

При гальванизации дома мастеру нужно заранее предопределить, какой химической реакции необходимо добиться. От этого зависят материал, используемый для анода, и состав электролитного раствора. Атомы, которые будут присоединяться к заготовке, должны входить в состав электролита. Следовательно, для получения золотого или серебряного покрытия электролит должен иметь золотую или серебряную основу. В случае покрытий благородными металлами в качестве анода может выступать свинец, но электролит должен периодически обновляться.

Защита установок для гальваники в домашних условиях

Как уже было ранее отмечено, обеспечение надежной защиты — важнейшее условие, которое позволит избежать многих проблем при проведении гальванотехнических процедур. Если гальваническая ванна была изготовлена из пластика, то дополнительной защиты практически не потребуется. Но если планируются более масштабные объемы работы и ванна под электролит выполнена из металла, обязательно нужно будет защитить ее от коррозии, разрушительных процессов при контакте с растворами, а также искажения электрического поля. Сделать это несложно — потребуется провести футеровку установки с применением листовых полимеров посредством горячей сварки.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...