Химическое меднение стальных деталей

Обновлено: 14.05.2024

Покрытие одного материала тонким слоем другого – эта технологическая операция известна человеку давно и применяется в различных целях − и в благородных, и в мошеннических. Дешёвую железную деталь можно покрыть тонким слоем другого металла для защиты от корродирования, для придания лучшего внешнего вида, для улучшения механических и электрических свойств. Омеднённую поверхность можно ещё раз покрыть другим металлом, например никелем или хромом. Меднение металла в домашних условиях в основном производится ради декоративного эффекта, в том числе для покрытия мебельной фурнитуры, столовых приборов, металлических частей люстр, бижутерии и пр.

Меднение поверхности простой железки даёт подобные результаты. «Мастера Самоделкина» время от времени интересует вопрос: как меднить любые металлические детали без электролиза за несколько секунд в домашних условиях. Известно много различных вариантов.

Читайте в статье

Химические основы процесса

Покрытие металлов медью выполняется на основе двух базовых методов. Гальваническое меднение выполняется с помощью электрического тока, химическое меднение обходится без электричества. Оба метода требуют применения электролита на основе медного купороса. При химическом меднении включается каталитический механизм, который ускоряет протекание химической реакции осаждения меди на поверхности другого металла. Но при химическом методе покрывающий слой меди имеет малую толщину, зато процедура покрытия довольно проста и дёшева. При химическом методе меднения движение анионов меди происходит за счёт разной электроотрицательности металлов. Формула комплексного аниона покрытия выглядит так: анион [CuC₄H₄O₆(OH)₂] 2- .

Внешняя электрическая энергия на этот процесс не тратится, поэтому слой покрытия тонкий. Но этим методом можно создавать тонкие декоративные плёнки не только на металлах, но и на других материалах – пластике, стекле, листьях растений и даже насекомых.

Особенности процесса меднения

Меднение без электрического тока заключается просто в покрытии изделия раствором медного купороса с помощью малярной кисти. Обязательным условием является тщательное очищение детали наждачной шкуркой и промывка водой. Чем лучше будет очищено изделие, тем качественнее получится меднение его поверхностей.

Медный купорос должен быть максимально чистым, содержание сульфата меди − не ниже 97–98 %. При покрытии медью алюминия нужно работать быстро, так как поверхность алюминия быстро окисляется.

Сырая водопроводная вода для приготовления электролита не годится, так как в ней содержится много хлора. Воду нужно прокипятить и дать долго отстояться.

Техника безопасности

Работать с медным купоросом надо аккуратно. Хотя вещество и нетоксично, следует избегать попадания его на кожу, тем более в глаза. Но если в процессе используется серная или соляная кислота для очистки деталей и для добавки в электролит, рекомендуется все работы проводить в резиновых перчатках, защитном фартуке, а ещё лучше − работать в респираторе и защитных очках. Перед утилизацией электролит следует нейтрализовать с помощью щёлочи или соды.

Оборудование и материалы

Для осуществления процесса химического меднения можно использовать много разнообразных растворов, но в каждом конкретном случае потребуется минимальный набор оборудования и реактивов. Гальванической ванной может служить любая пластиковая или стеклянная ёмкость. Электролит готовится из чистой воды и медного купороса. Ещё потребуется серная кислота (жидкость для аккумуляторов), сода, обрезки медных изделий (труб, шинок, контактов) и наждачная шкурка на матерчатой основе.

В растворе химического омеднения содержится соль двухвалентной меди (сульфат меди), комплексообразователь, восстановитель (формалин), ускоряющие и стабилизирующие добавки, гидроксидам натрия для регулирования рН. Скорость меднения повышается с ростом температуры и при введении некоторых добавок (карбоната натрия, пиридина).

Механизм и технология химического меднения. Растворы, отличие от гальваники.

В основе химического меднения лежит каталитический механизм, при котором осаждение меди происходит на активированной поверхности и продолжается автокаталитически уже на медном слое. При металлизации диэлектриков по палладиевой классической активации меднение происходит при наличии на поверхности диэлектрика 0,3-0,5 г/м 2 палладия.

Удельное электрическое сопротивление химически осажденной меди выше, чем у металлургической и зависит от состава раствора химического меднения.

2. Состав растворов для химического меднения.

Для осуществления процесса химического меднения рекомендуется много разнообразных растворов. В целом состав раствора химического меднения обычно включает в себя:

соль двухвалентной меди (сульфат меди);
комплексообразователь;
восстановитель;
ускоряющие и стабилизирующие добавки;
гидроксид натрия для регулирования рН.

Виды растворов меднения различают по тому, какой используется комплексообразователь: виннокислый (тартратный), трилонатный (этилендиаминтетрауксусный), лимоннокислый, глицериновый и т.д.

Наибольшее распространение получил виннокислый раствор химического меднения. Он содержит тартрат калия-натрия, который образует с ионами меди прочный комплексный анион [CuC₄H₄O₆(OH)₂] 2- . Значительное распространение получили также трилонатные растворы, содержащие комплексообразователь трилон Б (ЭДТА). Остальные растворы применяются ограниченно.

Кроме формалина в качестве восстановителей в процессе химического меднения могут использоваться гипофосфит, гидразин, боргидрид, однако растворы меднения на их основе уступают растворам с формалином по выраженности автокаталитических свойств у осаждаемой меди, а также по стабильности, и, поэтому, не нашли практического применения.

Стабилизаторами в растворе могут выступать различные тиосоединения: тиосульфат натрия, тиомочевина, сульфид свинца, цистин, роданин, 2-меркаптобензотриазол, диэтилдитиокарбамат, а также цианистые соединения, роданиды, фенантролины и их производные, полисульфиды, соединения селена, ртути, некоторые окислители (в т.ч. кислород), высокомолекулярные вещества. На виннокислые растворы химического меднения стабилизирующее действие оказывают аммиак и углекислый натрий.

3. Механизм процесса химического меднения поверхности.

При химическом меднении происходят следующие реакции.

• Восстановление меди (целевая реакция):

Реакция протекает при комнатной температуре и в щелочной среде при рН>10,5. Однако для ее начала на активированной поверхности необходима более щелочная среда при рН>11,0 - 12,5.

• Реакция Канниццаро, в результате которой происходит окисление формалина в формиат-ион и метиловый спирт:

• Реакция восстановления двухвалентной меди в одновалентную медь с образованием закиси:

4. Особенности и скорость процесса химического меднения.

При увеличении концентрации щелочи скорость побочных реакций увеличивается. При их протекании может расходоваться в 1,5-3 раза больше формалина, чем на реакцию восстановления меди. В растворе непрерывно накапливаются сульфат натрия, метиловый спирт и формиат натрия. Концентрации ионов меди, соответственно, падает.

На скорость осаждения медного покрытия и устойчивость раствора химического меднения влияет природа комплексообразователя и его концентрация в растворе. Чем выше прочность образующихся комплексов и концентрация комплексообразователя, тем меньше скорость роста осадка меди и тем стабильнее раствор химического меднения.

Скорость химического меднения можно увеличить:

Повышением концентрации ионов меди;
Повышением рН в допустимых пределах;
Повышением температуры (одновременно падает стабильность раствора);
Введением добавок. Пиридин или карбонат натрия в виннокислом растворе. Диэтилдитиокарбамат натрия, этилендиамин и железистосинеродистый калий в трилонатных растворах.

Повышение же концентрации формалина в виннокислых растворах мало влияет на скорость химического меднения. Однако, при снижении концентрации формальдегида в растворе химического меднения ниже 10 г/л значительно замедляется начало процесса.

Главным недостатком растворов химического меднения является их невысокая стабильность. В процессе химического меднения (особенно если раствор загрязнен механическими примесями) восстановление ионов меди может происходить и в объеме раствора. Этому способствует и примесь закиси меди. Выделившаяся в растворе медь при этом будет образовывать новые центры кристаллизации и раствор химического меднения довольно быстро разложится, выйдя из строя.

5. Стабильность растворов для химического меднения.

Увеличение стабильности растворов химического меднения можно применять следующие способы:

Меднение металла | Технология и механизм гальванического процесса | Структура и свойства меди в покрытии.

1. Что такое меднение? Назначение и обозначение медного покрытия.

Меднение — процесс нанесения тонкого слоя металлической меди на изделие для придания ему необходимых свойств.

Медные покрытия широко применяются в основном в качестве подслоя при нанесении многослойных покрытий, а также для улучшения пайки, создания электропроводных слоёв, уплотнения резьбовых соединений, местной защиты стальных деталей при цементации. В редких случаях используются для придания декоративного внешнего вида.

Медь — металл розового цвета с атомной массой 63,5, плотностью 8,9 г/см 3 , температурой плавления 1083°С, удельным электросопротивлением 0,017*Ом*мм. Медь пластична, твердость медных покрытий 2500-3000 МПа.

Медь интенсивно растворяется в аэрированных аммиачных и цианидных растворах, азотной кислоте, медленнее - в хромовой, слабо - в серной и почти не взаимодействует с соляной кислотой. На воздухе медь легко реагирует с влагой, углекислыми и сернистыми соединениями, окисляется и темнеет.

Стандартный потенциал меди по отношению к ее одновалентным нонам +0,52 В, двухвалентным ионам +0,34 В.

В жестких условиях эксплуатации медь и ее сплавы не должны контактировать с хромом, оловом, сталями, цинком, кадмием, алюминием и магнием.

М - стандартное меднение, блеск не нормируется

М. б - меднение блестящее

М24 - искровзрывозащитное меднение (толщина не менее 24мкм)

М. ч - меднение с декоративным чернением (состариванием/патинированием)

galvanic copper plating - англ. обозначение

6-100мкм (оптимально, но возможно осадить большую толщину)

590-1470 МПа (60-150 кгс/мм 2 )

Удельное электрическое сопротивление при 18°C

Допустимая рабочая температура

2. Кинетика процесса гальванического меднения.

Для электролитического осаждения меди разработано большое количество электролитов, которые, обычно, разделяют на две группы: кислые и щелочные. Существуют как простейшие, так и достаточно сложные композиции для меднения.

Катодные поляризационные кривые для некоторых из них приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 — Катодные поляризационные кривые при меднении из электролитов: 1 — сульфатный; 2 — пирофосфатный; 3 — цианидный ; 4 — цианидный с повышенным содержанием свободных цианидов.

2.1 Процессы в кислых электролитах меднения.

К кислым электролитам относятся сульфатные и фторборатные электролиты. Их основные достоинства - простота состава и устойчивость в эксплуатации, но они обладают низкой рассеивающей способностью. Также из них невозможно непосредственно меднить сталь из-за выпадения контактной меди, а, следовательно, плохое сцепление со сталью слоя меди. Вследствие этого меднение осуществляется после предварительного осаждения медного слоя (3-4 мкм) из щелочных электролитов или после осаждения никелевого слоя (3-5 мкм).

Из кислых электролитов наиболее распространен сульфатный электролит. Основными компонентами сульфатных электролитов являются сульфат меди и серная кислота. Электропроводность нейтральных растворов сульфата меди невелика, поэтому в них добавляют серную кислоту, которая значительно повышает электропроводность растворов температуры перемешивания.

Предполагается, что на катоде разряд двухвалентных ионов меди протекает в две стадии:

Замедленной стадией является первая реакция. Доля каждой стадии в общей кинетике меднения зависит от состава электролита и режима электролиза: плотности тока, температуры, перемешивания.

Выход меди по току около 100 %, так как выделения водорода на катоде не происходит, поскольку потенциалы выделения меди имеют более положительные значения, чем потенциалы выделения водорода.

Повышение кислотности электролита способствует уменьшению растворимости сульфата меди, что приводит к снижению верхнего предела допустимой плотности тока. Для увеличения концентрации ионов меди в катодном слое применяют перемешивание. В этом случае кислотность электролитов можно увеличивать. Чем интенсивнее перемешивание, тем выше может быть содержание серной кислоты. Повышение температуры способствует увеличению растворимости сульфата меди: при 25 °С — 23,05 г CuSO₄ на 100 г воды; при 100 °С — 73,6 г. Повышенная кислотность способствует получению более мелкокристаллических осадков.

Вблизи анодов наряду с ионами Cu 2+ в растворе могут находиться в незначительном количестве ионы одновалентной меди, образующиеся в результате протекания реакции:

При накоплении в растворе ионов Cu + равновесие будет сдвигаться влево, и металлическая медь будет выпадать в виде осадка.

При недостаточной кислотности раствора сульфат одновалентной меди будет гидролизоваться с образованием Сu(ОН)₂ или СuО₂

В результате в электролите будут взвешенные частицы металлической меди и оксида меди, которые, включаясь в катодный осадок, делают его темным, шероховатым, а иногда - рыхлым.

Присутствие серной кислоты способствует протеканию реакций окисления одновалентной меди:

Таким образом, серная кислота прежде всего нужна для предупреждения накопления ионов Cu + и гидролиза ее солей.

В сульфатные электролиты меднения иногда вводят поверхностно-активные вещества. Эти вещества вводят для повышения катодной поляризации, что способствует получению более мелкозернистых плотных, иногда блестящих, осадков. Благоприятное действие этих добавок сказывается в том, что они предупреждают образование наростов на краях и выступающих частях деталей. Наилучшими добавками являются декстрин (не более 1 г/л) и фенол или его сульфосоединения (1-10 г/л).

Для получения блестящих медных покрытий предложено большое количество блескообразующих добавок, обеспечивающих зеркальный блеск покрытий, придающих им пластичность и снижающих внутренние напряжения.

При работе с электролитами для получения блестящих медных покрытий особое внимание следует уделять анодам. Анодный процесс растворения меди достаточно сложен и подробно описан в статье.

Взвешенные частицы шлама обычно являются причиной грубого шероховатого осадка. Вообще, медное покрытие особенно склонно к дендритообразованию при меднении с нарушением технологического процесса, к которому относится и присутствие шлама в растворе. Частички шлама становятся при этом центрами кристаллизации и ток, вместо того, чтобы идти на зарождение новых зерен меди, расходуется на обрастание и разрастание этих частиц. Дендриты могут появляться и по другим причинам, одной из которых также является превышение допустимой плотности тока на выступающих частях деталей. Примеры дендритов на медном покрытии приведены на рисунке 2. Пример дендрита на циллиндрическом катоде и поперечный рез такого дендрита приведены на рисунке 3.

Рисунок 2 — Примеры дендритов на медном покрытии.

Рисунок 3 — Пример дендрита на циллиндрическом катоде и поперечный рез такого дендрита.

На качество получаемых блестящих покрытий большое влияние оказывает концентрация ионов Сl - . При пониженной концентрации снижается блеск покрытий и образуются прижоги на острых кромках деталей, при повышенном содержании образуются полосы на покрытиях.

Вредными примесями в медных сульфатных электролитах являются мышьяк, сурьма, некоторые органические вещества, образующие коллоидные растворы, анодный шлам.

Кроме сульфатных, используют фторборатные электролиты. Эти электролиты обладают высокой устойчивостью; получающиеся покрытия плотные и мелкокристаллические, рассеивающая способность электролитов примерно такая же, как у сульфатных. Большая растворимость фторбората меди позволяет применять повышенные плотности тока. Из этих электролитов меднить стальные детали напрямую нельзя; необходим подслой никеля или меди из цианидных электролитов.

2.2 Процессы в щелочных электролитах меднения.

К щелочным электролитам относятся цианидные, пирофосфатные и этилендиаминовые электролиты. Основные достоинства: высокая рассеивающая способность, получение мелкокристаллических осадков, возможность непосредственно меднить стальные детали.

2.2.1 Цианистое меднение.

Довольно распространены цианидные электролиты. Условия осаждения меди из цианидных электролитов существенно отличаются от условий осаждения в кислых электролитах.

В цианидных электролитах медь находится в составе комплексных ионов, степень диссоциации, а, следовательно, и активность ионов меди очень мала. Поэтому потенциал выделения меди в них примерно на 0,9-1,2 В отрицательнее, чем в сульфатных растворах.

При малом количестве цианида аноды пассивируются. При недостаточном количестве свободного цианида, когда происходит пассивация анодов и на них разряжаются ионы ОН - с выделением кислорода, то не весь образующийся кислород выделяется в виде газа, а часть его расходуется на окисление цианида в цианит. Уменьшение содержания цианидов происходит также из-за взаимодействия их с углекислотой воздуха и образования карбонатов (NaCN → Na₂CO3 ).

Содержание свободного цианида оказывает на катодный и анодный процессы противоположное влияние: для катодного процесса требуется минимальное содержание цианидов, для анодного - максимальное. При недостатке свободного KCN на анодах образуется зеленоватая пленка CuCN из-за того, что ионы меди не в состоянии перейти в комплексное соединение. Свободная поверхность анода уменьшается, плотность тока растет, и анодное растворение происходит с образованием ионов двухвалентной меди, которые в виде нерастворимого гидрата осаждаются на аноде. При этом аноды пассивируются и наблюдается интенсивное выделение кислорода.

Основными компонентами медных цианидных электролитов являются комплексный цианид меди и свободный цианид натрия. Из приведенных данных видно, что степень диссоциации комплексных ионов очень мала и уменьшается с увеличением содержания CN - в комплексе. Этим, по-видимому, объясняется повышение катодной поляризации при увеличении содержания свободного цианида в электролите.

Содержание меди в электролите во время работы обычно уменьшается вследствие недостаточной растворимости анодов. Снижение концентрации ионов меди в электролитах приводит к образованию пористых осадков. Кроме того, работая с малоконцентрированными медными электролитами, можно применять только пониженные плотности тока.

Постоянным компонентом цианидных электролитов является карбонат. Он накапливается в результате окисления цианида кислородом воздуха, особенно при нагревании:

Присутствие карбонатов в небольших количествах полезно, поскольку при этом повышается электропроводность электролитов. Однако при их накоплении свыше 70 г/л, а в концентрированных - до 140 г/л аноды проявляют склонность к пассивированию, а покрытия получаются пористыми. Карбонаты можно удалять при помощи хлорида бария и вымораживанием, охлаждая электролит до -5 °С. Следует отметить, что карбонаты натрия легче выпадают в осадок, чем калиевые. Сульфаты существенного влияния на процесс электролиза не оказывают.

Введение в электролит депассиваторов, в качестве которых применяют сегнетову соль KNaC₄H₄O₆•4H₂O и роданид калия KCNS, позволяет повысить рабочую плотность тока и устранить пассивацию анодов, но при этом следует одновременно повышать температуру электролита.

Высококонцентрированные по меди электролиты, содержащие депассиваторы, позволяют применять высокие плотности тока (до 10 А/дм 2 ) при повышенной температуре и перемешивании. При этом возможно получить выход по току, близкий к 100 %.

Сульфиды, вводимые в электролит, играют роль восстановителя, предупреждая накопление в ванне ионов меди Cu 2+ .

Для замены ядовитых цианидных электролитов применяют пирофосфатные и этилендиаминовые электролиты.

2.2.2 Пирофосфатное меднение.

Из пирофосфатных электролитов получают медные осадки с мелкозернистой структурой. При нанесении тонких слоев осадки получаются гладкими, блестящими или полублестящими. Преимущества пирофосфатных электролитов перед кислыми заключаются в высокой рассеивающей способности и возможности непосредственно проводить меднение стальных деталей в разбавленном пирофосфатном электролите.

Основные компоненты пирофосфатных электролитов меднения: CuSO₄ или Сu₂Р₂О₇ и К₄Р₂О₇ или Na₄P₂O₇. В растворах в присутствии Na₄P₂O₇ образуется комплексная соль Na₆[Cu(P₂O₇)₂]; при избытке свободного пирофосфата может образовываться Na₂[Cu(P₂O₇)₂]. Константы нестойкости комплексов [Сu(Р₂О₇)₂] 6- и [Сu(Р₂О₇)₂] 2- соответственно равны 3•10 -3 и 2•10 -9 .

В щелочных растворах при рН 8 и достаточном избытке свободных ионов Р₂О₇ 4- медь находится преимущественно в виде шестизарядных комплексных ионов [Сu(Р₂О₇)₂]_6-.

В пирофосфатные электролиты вводят NH₄NO₃, который способствует повышению допустимой катодной и анодной плотностей тока и улучшает качество осадков. Из пирофосфатных электролитов можно получать блестящие осадки. В качестве блескообразующих добавок вводят Na₂SeO₃ совместно с лимонной или триоксиглутаровой кислотой, 2-меркаптотиазол и другие вещества.

При повышенных плотностях тока может происходить пассивация анодов за счет образования на их поверхности труднорастворимой оксидной или солевой пленки.

Катодный потенциал меди в пирофосфатных электролитах имеет более отрицательное значение, чем в кислых. Большая катодная поляризация объясняется пассивированием поверхности катода вследствие адсорбции ионов Р₂О₇ 4- или образования оксидных (Сu₂О₈) и труднорастворимых соединений (Сu₂Р₂О₇) в виде фазовой пленки.

Предполагают, что выделение меди на катоде из пирофосфатных растворов происходит в результате восстановления двухзарядных комплексов:

образующихся при диссоциации шестизарядных комплексов:

С повышением температуры ускоряется выделение меди, что связано как с ускорением диффузии комплексных анионов к катоду, так и с облегчением их разряда.

Структура осадков меди из пирофосфатного электролита более мелкая, по сравнению с сернокислымирастворами, с ростом плотности тока она укрупняется (рисунок 4)

Рисунок 4 — Микроизображения покрытия после меднения из пирофосфатного электролита при плотности тока 0,5 А/дм 2 (слева) и 1 А/дм 2 (справа).

Анодный выход по току в этих электролитах несколько выше катодного, поэтому при корректировке нет необходимости добавлять медные соли. Анодную плотность тока рекомендуется поддерживать в пределах 2-4 А/дм2. При более низкой плотности тока растворение идет недостаточно быстро, при более высокой - на поверхности анодов образуется труднорастворимая оксидная пленка.

Для предотвращения пассивации анодов должно быть достаточное количество свободных анионов Р₂О₇ 4- и достаточно высокое рН раствора. Повышение температуры способствует отводу продуктов реакции и, следовательно, уменьшению пассивации анодов. Для этой же цели в электролиты вводят депассиваторы, которые способствуют снижению активности ионов Cu 2+ в прианодном слое.

При работе пирофосфатных ванн рекомендуется проводить фильтрацию электролита: для полублестящих осадков - периодически или непрерывно, для блестящих - непрерывно.

Особенностью этилендиаминовых электролитов меднения является возможность непосредственного меднения стальных деталей. Детали в ванну загружают под током плотностью в 3-5 раз превышающей рабочую.

Меднение в домашних условиях

Содержание статьи:

Меднение в домашних условиях – это технологический процесс, позволяющий наносить на металл, а также другие материалы (вольфрам, сталь) слой меди толщиной от 1 до 300 мкм. Покрытие медным слоем обеспечивает хорошую адгезию металла и при увеличении толщины покрытий придает блеск изделиям, устраняет небольшие дефекты, позволяет создавать копии вещи. Удивительно, но все это можно делать и самим. Сегодня мы расскажем, как осуществить меднение металла в домашних условиях.

Гальваника медью в домашних условиях: общие сведения

С технической точки зрения обработка – это электрохимический процесс. В процессе всегда есть два «участника» анод+электролит (источник металла) и деталь.

Технология гальваники медью в домашних условиях достаточно проста. Заключается она в том, что за счет электролита и проводимого через него тока выделяются атомы металла. Они оседают на поверхности, образуя медное покрытие.

Среди основных этапов гальванического меднения в домашних условиях:

Подготовка поверхности (механическая и химическая).
Нанесение подслойного покрытия (если необходимо)
Меднение в соответствующем исходному металлу электролите.

Для декоративного гальванического меднения подойдут электролиты матового и блестящего меднения. После нанесения слоя, можно обработать поверхность в электролитах серебра, золота никеля и т.д.

Необходимые инструменты для меднения в домашних условиях

«Ингредиенты», без которых меднение не состоится, но которые реально подготовить в домашних условиях. Наши гальваники утверждают, что прежде всего, нужны:

Источник постоянного тока.Выбирается в зависимости от размера изделия.
Аноды. Анодные пластины выполняют несколько функций. В первую очередь, они подводят в электролит ток, во-вторых, они возмещают убыль металла, уходящего на покрытие изделия.
Рабочий электролит. Кислотный, щелочной или пирофосфорный раствор. Состав электролита выбирается в зависимости от исходного металла. Необходимо помнить, что любой электролит не универсален и подойдет не для всех работ.

Подготовка материала

Как правильно подготовить простой электролит меднения

Стоит отметить, что гальваника в домашних условиях медью сложна, потому что химические реактивы найти непросто. Компании, реализующие подобные продукты, не продают их без специальных документов. Но вы можете сделать все сами.

Электролит в домашних условиях возможно приготовить только при условии точного соблюдения рецептуры. В состав простейшего электролита входит:

Дистиллированная вода (или бидистиллят).
Медный купорос.
Соляная или другая кислота.

Готовый раствор имеет яркий синий цвет, запаха нет. Допускается наличие некоторого осадка. Важно соблюдать все меры безопасности с химическими реактивами, особенно в домашних условиях: защита рук и глаз в первую очередь. Одежду, на которую случайно мог пролиться раствор, – лучше перевести в разряд дачной.

Хранить такую жидкость лучше в стеклянных бутылках или пластиковых канистрах, а также обязательно указать дату розлива и название раствора. Правильное хранение компонентов избавит вас от возможных проблем. Приготовление электролита должно проходить в чистой пластмассовой или стеклянной посуде.

Подготовка материала для меднения в домашних условиях

Химическое меднение — это альтернатива электрохимическому способу, но не всегда может его заменить. В этом процессе важно тщательно подготовить деталь, бесследно устранив царапины, загрязнения, сколы и т.д. Для того, чтобы обезжирить вещь, можно пускать в ход и чистые растворители, и обезжиривающие растворы.

При этом универсального метода нет – разные виды металла подвергаются очистке по-разному:

Сталь. Обезжиривать сталь можно раствором, содержащим едкий натрий и едкий калий при 70-90 градусов по Цельсию. Это займет около 20-30 минут. Будьте аккуратны, пользуйтесь вытяжкой.

Медь и сплавы. Обезжиривание осуществляется едким натрием, нагретым предварительно до 40°, около 10 минут.

Чугун. Для процесса обезжиривания нужен раствор, содержащий едкий натрий, жидкое стекло, карбонат натрия и фосфат натрия при нагревании до 90°.

Вольфрам. Меднение вольфрама в домашних условиях начинается с чистки предмета от грязи и прочих дефектов наждачной бумагой.

Техника безопасности при меднении в домашних условиях

Несмотря на возможность гальваники в домашних условиях (меднения), процесс остается опасным. В любом гальваническом процессе задействованы токсичные вещества, способные сильно нагреваться. Поэтому нужно неукоснительно соблюдать меры предосторожности.

Первое правило гальваники медью в домашних условиях – работайте только в нежилом, хорошо проветриваемом помещении. Подойдут такие места, как мастерская или гараж. Второе правило – применяемое оборудование нужно заземлить. Третье – это соблюдение личной безопасности.

Для обеспечения собственной защиты при меднении в домашних условиях нужно:

Постоянно быть в респираторе, чтобы обезопасить дыхательные пути. лучше всего использовать вытяжку.
Защитить руки прочными прорезиненными перчатками.
Надеть специальную форму или клеенчатый фартук, противоожоговую обувь.
Не забыть очки для безопасности зрительных органов.
Не приносить в помещение еду и питье.

Перед меднением лучше заранее озаботиться прочтением специализированной литературы по данной теме. Желательно посоветоваться со специалистами данного профиля.

Гальваника в домашних условиях: меднение

Почему в гальванике столь востребована именно медь? Она имеет высокую адгезию (иными словами – сцепление) к самым разным материалам. Это значит, что она превосходно держится на изделиях из стали, вольфрама, не отлетая и не скалываясь.

Медь – красивый яркий металл, внешне напоминает самородки розово-красного оттенка. Материал проводит не только тепло, но и электрический ток – отсюда и высокий спрос в сфере электротехники и приборостроении. Однако чистую медь найти сложно. Чаще она поставляется с различными примесями.

Отличаются малым сопротивлением, что используется в электротехнике
Скрывает мелкие недочеты поверхности.
Быстро окисляется, что используют для получения эффекта «антик».

Технологий меднения существует две. Одна происходит путем погружения изделия в раствор электролиты (с подачей тока или без). Второй же способ – это метод селективного нанесения покрытия без погружения в раствор. Рассмотрим оба.

Метод погружения

В домашних условиях поверхность, подвергаемую гальванике, следует скрупулезно образом обработать. Например, наждачной бумагой и щеточкой. После обязательно обезжирьте деталь и промойте.

Анодную пластину (можно две) помещают в емкость, которую будем называть ванной. На аноды замыкают положительную клемму.
Между анодами на любом удобном проводнике подвешивается деталь, к ней подводят отрицательный полюс от блока питания.
Готовый раствор вливается в ванночку – при этом уровень покрытия должен быть выше, чем расположена деталь.
После подключения электродов к источнику тока выставляют рабочий ток. Это примерно 1 А/кв.дм. покрытия.

Продолжительность работы зависит от необходимой толщины слоя, обычно от 5 минут.

Покрытие без погружения

Данный способ меднения имеет ограничения – чаще всего он подходит для реставрации поверхности. Таким способом можно нанести только небольшую толщину металла. Нет смысла покрывать таким методом изделия, которые можно меднить в ванне.
Порядок действий при гальваническом меднении в домашних условиях:

Готовят «тампон» для нанесения покрытия. Берут медный проводник и наматывают кусок искусственной ткани (полиэстер подойдет).
Противоположный конец проводника подсоединяют к положительной клемме источника напряжения.
Электролитным раствором наполняют емкость – так удобнее окунать карандаш.
Деталь аккуратно очищают и обезжиривают, а потом помещают в пустую ванночку. Там изделие подсоединяется к отрицательной клемме.
Тампон смачивают в растворе. Затем им проводят по поверхности изделия, закрашивая ее постепенно.

Процесс длится до полного покрытия медным слоем изделия.

Особенности гальванопластики в домашних условиях

Гальванопластика — это процесс нанесения меди на проводящую или непроводящую поверхность изделия с последующим снятием покрытия с негативной матрицы. Таким образом можно получить множество очень точных копий с одного изделия. При этом, есть условие: наращивание меди толщиной не менее 200 мкм, чтобы изделие получилось прочным.

Важно учесть, что, если поверхность изделия не имеет свойств проводника, то потребуется больше усилий – а именно, особое предварительное покрытие графитом, серебром или медью. Основным металлом для осуществления гальванопластики считается медь, но можно выращивать матрицы из серебра чистотой 9999.

Обучение гальванике

Можно сделать вывод, что меднение сегодня — это один из наиболее актуальных гальванотехнических процессов, обучиться которому может каждый. Компания «6 микрон» проводит обучение по направлению «Гальваника» для всех желающих! Вы сможете выбрать удобную для Вас программу обучения, которая лучше всего подойдет для гальваники в домашних условиях и не только. Все интересующие вопросы можно задать по телефону или по электронной почте, наши технологи проконсультируют по курсам для обучения.

Видео руководство по меднению деталей в домашних условиях:

Гордиенко Анастасия Вадимовна
Автор материалов
Должность: главный технолог ООО «6 микрон»
Образование: высшее
Опыт работы в гальванике: 13 лет

При оформлении заказа онлайн скидка 10 %!

Наш приоритет — индивидуальный подход к каждому заказу и качество выполняемых работ!

Очень простой способ меднения предметов

✅ Например, хранящиеся в сарайчике сверла/метчики/развертки со временем покрылись следами коррозии. Этого можно избежать, если покрыть их тонким слоем меди.

Для эксперимента возьмем пару метчиков.

легким движением руки…

получаем такой результат.
Слишком толстый слой покрытия нам не нужен, он будет хуже держаться, поэтому достаточно буквально нескольких секунд обработки.

После процедуры деталь должна высохнуть, чтобы прекратилась реакция и медь «прилипла» к стали.

В описанном примере, кроме защитных свойств, нанесенный слой способствует более мягкой и легкой работе с метчиком, так как трение меди со сталью в два раза ниже, чем стали со сталью

ИМХО описываемый способ защиты металла не самый плохой и не самый сложный- сама обработка занимает всего несколько секунд (гораздо больше времени потребуется на очистку и обезжиривание).

✅ Металл, кстати, не обязательно окунать в раствор, можно намочить тупфер и им протирать выбранные участки или даже поупражняться в каллиграфии-наносить надписи на металлические поверхности.

Поскольку, при обработке, слой меди оседает равномерно со всех сторон, понравилась идея восстановления прослабленных посадочных мест валов — ведь при подобном «напылении» ось вращения не уходит, а процесс довольно простой и дешевый, не требующий станков и сложных приспособлений

Для эксперимента отшлифовал поверхность вала, чтобы подшипник на нем болтался
~~пошловатая правда какая-то картинка получилась :)~~

«поврежденное» место многократно опускаю в раствор, до получения желаемой толщины слоя.
При необходимости, лаком/краской можно защитить поверхность или резьбу, на которой слой меди нам не нужен.

После нескольких окунаний в раствор подшипник уже рукой не натягивается — необходимо впрессовывать.

Макнул пару деталек для пробы. Даже без дополнительной обработки поверхности, выглядит довольно интересно

Пробовал царапать металл- покрытие получается относительно прочное…

Для работы с алюминием (а так же усиления и ускорения процесса), необходим дополнительный источник питания и медный электрод, для поддержания нужной концентрации меди в растворе.
-Плюс подаем на медный электрод-донор, минус на обрабатываемую деталь

Любопытно, что нанесение покрытия возможно не только на металлы, но и на дерево, засушенные растения, насекомых и прочие неметаллические поверхности.
Подобная возможность просто находка для любителей изготовления различных декоративных предметов.

Технология нанесения не сильно отличается от описанной, просто сначала на поверхность наносится электропроводный лак или графитовый порошок, затем все по описанному выше сценарию. Понадобится некоторая сноровка и (возможно) дополнительные присадки, для получения матового или зеркального покрытия и получения необычных эффектов на поверхности (патинирование и другие).

-под слоем меди находится действительно то, что Вы видите!

-Варианты применения меднения не ограничиваются перечисленными выше, а главный плюс описанной технологии: простота, доступность компонентов и их мизерная стоимость.
Вероятно, описанным методом, при необходимости, можно экранировать небольшой корпус устройства (на манер корпуса ноутбука), металлизировать поверхность, в некоторых случаях восстановить или добавить дорожку на плате, сделать надпись, покрыть ручку аппаратуры в стиле стимпанк ~~Можно покрыть медью кусок свинца и сдать в металлолом :)))~~ и т.п…
Кстати, подобным же образом делают копии отдельных предметов (например редкой монеты) :).

По изготовлению декоративных предметов гальванопластикой тема довольно обширная, и если она интересна моим читателям, опубликую продолжение с подробностями — «историю одного эксперимента :)»
(для одного обзора слишком большой объем информации и картинок.)

На этом пожалуй и все ;) Надеюсь идея статьи Вам понравилась.
Всем удачи и хорошего настроения!☕

Читайте также: