Медный купорос и сталь
Обновлено: 19.05.2024
Для защиты стальных поверхностей от коррозии и придания им декоративного эффекта применяется омеднение. Существует несколько способов сделать его в домашних условиях, самым простым из которых является использование медного купороса и раствора серной кислоты.
Материалы:
- медный купорос;
- спирт;
- аккумуляторный электролит;
- дистиллированная вода;
- пищевая сода;
- щелочное моющее порошковое средство;
- скребок для мытья посуды.
Процесс омеднения стали
В стеклянной емкости необходимо растворить 100 гр. медного купороса в 150 мл. подогретой до +40°С дистиллированной воды.
Компоненты при смешивании не дают никакой видимой химической реакции, поэтому особые меры предосторожности не требуются. Главное избегать попадания электролита на кожу, поскольку содержащаяся в нем серная кислота в текущей концентрации вызывает острое жжение.
В двух отдельных емкостях готовятся растворы щелочи и соды. Для них используется обычная вода из-под крана. В емкости наливается по 1 л воды. В одну добавляется 1-2 ст. ложки пищевой соды, а во вторую такое же количество чистящего средства на основе щелочи.
Для омеднения используются подготовленные металлические изделия. Они должны быть зачищены до чистого металла и желательно отполированы, поскольку слой меди не перекроет рытвины и прочие дефекты. Подготовленное изделие необходимо обезжирить и очистить от окиси, промыв в щелочи с помощью скребка для посуды.
Затем изделие окунается в раствор купороса. Достаточно нескольких погружений, чтобы медь высвободилась из раствора и осела на стальной поверхности. Далее деталь вынимается и окунается в раствор соды, чтобы погасить кислоту.
После этого изделие снова погружается в купорос. Достаточно 2-3 повторения, чтобы вся поверхность покрылась медью без пропусков.
Также им возможно задекорировать кованые изделия, подсвечники и прочие предметы интерьера из черных металлов. Со временем они покроются патиной, что только повысит их декоративную ценность. Если позеленение нежелательно, то медь необходимо вскрыть бесцветным лаком. Метод очень простой и быстрый, а главное недорогой. Все реактивы для него можно купить в обычных магазинах, поэтому каждый сможет повторить его в домашних условиях.
Смотрите видео
Воронение, меднение в домашних условиях и где это может пригодиться
Для эффективной защиты стальных поверхностей от коррозии используется воронение, пассивация и омеднение. Такие покрытия отличаются высокой устойчивостью к истиранию, чем превосходят краску. Провести воронение, пассивацию или омеднение стальных поверхностей можно в домашних условиях используя недорогие доступные в продаже материалы.
Воронение льняным маслом
Этот способ подразумевает создание на стальной поверхности оксидной защитно-декоративной пленки черного цвета путем погружения разогретой до температуры 450-470 градусов Цельсия детали в льняное масло. Нагрев до этого уровня является безопасным, так как не нарушает закалку и нагартовку стали.
Деталь для воронения равномерно нагревается газовой горелкой, контроль температуры проводится инфракрасным пирометром или визуально по цветам побежалости. При использовании последнего метода нужно учесть, что соответствие цвета побежалости определенной температуре у обычной и хромистой стали отличаются.
При работе с обычной сталью деталь нагревается до перехода от серого цвета побежалости в свечение. По мере набора температуры изначально поверхность будет темно-синей, потом светло-синей, далее серой. Как только серый цвет станет коричневым, что случается перед началом свечения, деталь погружается в льняное масло. Для лучшего эффекта процедуру можно повторить 2-3 раза.
Остывшая пару секунд деталь вынимается из ванны и оставляется до окисления. Излишки масла стекут, а оставшийся тонкий слой через некоторое время образует черную оксидную пленку.
Пассивация ортофосфорной кислотой
Этот способ защиты подразумевает перевод тончайшего верхнего слоя стали в нейтральное состояние, препятствующее коррозии. Для этого зачищенная деталь погружается на 1 час в преобразователь ржавчины, являющийся раствором ортофосфорной кислоты.
В результате на поверхности появится серая оксидная пленка. Чтобы она была равномерной, деталь нужно хорошо зачистить и обезжирить перед ванной с кислотой.
Омеднение медным купоросом и электролитом
Для омеднения необходимо приготовить в пластиковой или стеклянной таре раствор, состоящий из 100 гр. медного купороса, 450 гр. дистиллированной воды и 100 гр. электролита для аккумуляторов. Полученный реагент имеет неограниченный срок хранения.
Деталь для омеднения зачищается, обезжиривается в растворителе, просушивается и окунается в раствор. В считанные мгновения на стальной поверхности появляется медный налет.
Этим способом можно покрыть метчики для защиты от коррозии и снижения трения при нарезании резьбы. Также омеднение поможет сделать утолщение на прослабленной посадке под подшипник. Она окунается в раствор несколько раз, чтобы за счет меди увеличить диаметр до тех пор, пока подшипник не сядет плотно. Медь налипает равномерно, поэтому такой метод восстановления не закроет борозды.
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 стимпанкМожно 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!☕
Безопасный общедоступный состав для травления меди в домашних условиях
Многие из нас занимаются травлением плат, пожалуй, с подросткового возраста. Рецепты предыдущих поколений известны и используются десятками лет.
Все известные методы обладают как индивидуальными, так и общими недостатками, усугубляемыми отсутствием собственной оборудованной мастерской, закрытой для доступа любопытных домашних питомцев и родственников. Практически не удаляемые пятна, неприятный запах, общая опасность некоторых используемых реактивов и прочие причины влекут за собой необходимость оправдываться и доказывать очевидную вещь – пользу от занятий радиолюбительством.
Помимо прочего в самый неподходящий момент, так сказать на взлёте деятельной активности, вдруг не оказывается нужных компонентов, или оказалось, что они уже пришли в негодность. Порой, быстро и в доступных точках продаж, найти привычные или, вообще, любые реактивы и вовсе не представляется возможным, что влечёт за собой потери целых дней творчества…
Однако всё в этой жизни меняется… Растём мы, растут и наши запросы, увеличиваются рабочие напряжения и токи. И вот мы уже меняем медь 32 мкм на медь 105 мкм и длительность, и расход реактивов, и качество процесса нас не устраивают.
Для начала, рассмотрим, так сказать классику. Нетерпеливые могут, конечно, пропустить
уже известное и много где упомянутое, и начать с п.5. Но, думаю, краткое изложение по схеме: уравнение реакции, анализ течения с указанием окислительно-восстановительных потенциалов (далее по тексту ОВП), достоинства и недостатки, создадут более полную картину.
Следует заметить, что мы ориентируемся на нормальный ОВП а именно рассчитанный по справочным данным при активности как самого реактива, так и продуктов реакции равной 1 экв./литр.
Итак, с п.1 по п.4 рассматриваем классику:
1. Травление меди раствором хлорного железа.
Рис. 1 1 -стандартная упаковка; 2 — шестиводное хлорное железо; 3 — безводное хлорное железо (растворяется в воде со спецэффектами, но получаемый раствор аналогичен раствору из водного железа); 4- раствор в начале травления; 5 — отработанный раствор хлорного железа; 6 — меднёный гвоздь.
Движущая сила (разность нормальных ОВП потенциалов) для этой реакции составляет:
Это не так уж и мало, но, потенциал и скорость процесса сильно уменьшаются по мере накопления в растворе продуктов реакции, что наверняка было всеми замечено. Поработавший раствор травит медь заметно медленнее, чем свежий.
Некоторые пытаются «оживить» отработанный раствор, осаждая из него медь гвоздями, скрепками и т.п., получая, сначала прозрачный зеленовато-голубоватый раствор, очень медленно превращающийся, при доступе воздуха, в ни к чему непригодную «чёрную жижу», которая, при утилизации, разукрашивает сантехнику в цвета ржавчины. Однако удаление меди из отработанного раствора, совершенно бесполезно, поскольку вместо неё в растворе прибавляется хлорид закисного железа FeCl2, который растворять медь не способен в принципе. Вопрос регенерации ХЖ решило бы добавление соляной кислоты, но если у вас она есть, и работать с ней вы согласны, то вам совершенно не нужно отработанное ХЖ, об этом ниже.
Достоинства:
— умеренная скорость травления меди.
— использование единственного основного компонента, а именно хлорного железа.
— простота изготовления раствора «на глаз», главное, что бы концентрация была достаточной.
— не критична температура окружающей среды.
Недостатки:
— Скорость травления и ОВП раствора заметно снижаются по ходу процесса.
— Большим минусом этого метода можно назвать невысокую доступность хлорного железа для рядового радиолюбителя.
— Относительная дороговизна, порой на рынках заламывают немалую цену за мелкую фасовку.
— Также, немалым минусом являются трудноудаляемые пятна, которые оставляет хлорное железо на всём, с чем только не соприкоснётся. Одежда портится, обычно, необратимо.
— ХЖ заметно летуче, особенно при нагревании, плохо хранится (гидролизуется) при доступе воздуха, склонно вылезать из негерметичной тары, загрязняя собой и продуктами своего гидролиза все окружающие предметы.
2. Травление медным купоросом с солью.
Рис. 2 1 — варианты фасовки; 2 — соль и медный купорос; 3 — раствор бирюзового цвета до травления; 4 — отработанный раствор медного купороса.
Тут ключевую роль играет хлорид натрия (соль), поскольку, медь с медным купоросом практически не реагирует.
Несмотря на то, что отработанный раствор напоминает «чёрную жижу», он поглощает кислород из воздуха, и при подкислении, может быть регенерирован.
Достоинства:
— доступность медного купороса, широко применяемого в сельском хозяйстве, как средство защиты растений.
— в отличие от ХЖ не оставляет таких пятен и разводов. Пятна получаются другого цвета – синие. Но, они легко удаляются уксусом.
Недостатки:
— Медный купорос ядовит.
— В последнее время цена медного купороса бьет рекорды, в отличие от размеров фасовки, которые систематически уменьшаются.
— Требуется подогрев раствора для быстрого протекания реакции.
— Невысокая скорость травления.
3. Травление персульфатами (персульфат аммония или персульфат натрия).
Рис. 3 1 — упаковка и персульфаты россыпью; 2 — раствор до травленя прозрачен, после травления голубой ибо является раствором медного купороса и сульфата натрия.
Весьма интересная система, поскольку, казалось бы, одно вещество (персульфат чего-нибудь) — на самом деле, в процессе травления, распадается на три: перекись водорода, серную кислоту и не участвующий ни в чем сульфат натрия или аммония. Об этом факте говорит необходимость существенного подогревания раствора персульфата, которое необходимо для его гидролиза.
Движущая сила процесса, казалось бы бьёт рекорд 1,43 В! Вот только, практически, такой потенциал не достигается, поскольку персульфат, даже при нагревании его раствора не гидролизуется мгновенно и полностью.
Достоинства
— Высокий ОВП
— Высокая скорость травления
— Не оставляет грязных пятен
— Однокомпонентный состав
Недостатки
— Доступность заметно ниже чем у ХЖ
— Вместо пятен, склонен отбеливать и делать дырки в ткани.
— Требуется подогрев
— Применяются растворы высоких концентраций, поскольку больше половины массы реактива, в итоге, составляет балластный сульфат.
4. Травление перекисью водорода в соляной кислоте
Рис. 4 1 — 3% раствор перикиси водорода (аптеки); 2 — таблетки гидроперита (помимо медицины используются для отбеливания волос крашеными блондинками); 3 — соляная кислота — отлично портит вещи и раздражает кожу в то же время содержится в желудке ввиде от 0,4 до 0,6% раствора.
Перекись водорода уже присутствует в своей максимальной концентрации, что позволяет достигнуть максимального ОВП в 1,43 В.
В присутствие соляной кислоты или хлоридов реакция растворения меди протекает через образование промежуточного продукта CuCl, который не успевает выпасть в осадок и быстро окисляется далее. Образование этого продукта заметно понижает потенциал окисления меди, что существенно облегчает течение реакции. т.е. хлориды в данной системе являются катализатором.
Достоинства
— Самая высокая скорость травления из всех рассматриваемых.
— Не оставляет грязных пятен
— Процесс быстро протекает при комнатной температуре.
— Высокая доступность: перекись можно купить в аптеке, а вместо соляной кислоты годится подсоленный аккумуляторный электролит.
Недостатки
— Использование сильных кислот неизбежно приводит к дыркам в штанах и последующему разбору полётов.
и вот тут мы подходим к самому интересному:
5. Травление меди перекисью водорода в присутствие лимонной кислоты.
Рис. 5 1 — 20ти грамововая упаковка; 2 — россыпь лимонной кислоты; 3 — 15ти граммовые упаковки.
Анализ двух предыдущих методов (см. п.3 и п.4) привёл меня к выводу, что природа, используемой совместно с перекисью водорода, кислоты имеет малосущественное значение, и будет оказывать влияние только на скорость травления меди. Это значит, что можно использовать любую походящую кислоту, которая не окисляется перекисью водорода, например (роюсь в кухонном шкафчике) лимонную, ну или уксусную – но отставим пока уксус из-за неприятного запаха.
Выбор лимонной кислоты вызван тем, что она: доступна, имеет достаточную силу и не пахнет. Более того, лимонная кислота образует прочнейший комплекс с медью, что исключает всякое влияние продуктов реакции на её скорость! А для ускорения процесса следует добавить не расходующийся хлорид натрия.
Движущая сила процесса, внимание: 1,775 В, что является абсолютным рекордом!
Достоинства
— Весьма высокая скорость травления.
— Не оставляет грязных пятен
— Процесс быстро протекает при комнатной температуре.
— Не требуется труднодоступных реактивов: 3% перекись продаётся в аптеке, лимонная кислота – в гастрономе, а соль можно найти на любой кухне
— Травильный раствор безопасен для тела и одежды
— Это самый дешевый метод травления меди!
Недостатки, куда же без них.
— Средний цитрат меди малорастворим и может выпасть в осадок в т.ч. на поверхность травления. Для предотвращения возникновения проблемы не следует экономить лимонную кислоту.
Рекомендуемый способ приготовления травильного раствора:
В 100 мл аптечной 3% перекиси водорода растворяется 30 г лимонной кислоты и 5 г поваренной соли. Этого раствора должно хватить для травления 100 см2 меди, толщиной 35мкм.
Соль при подготовке раствора можно не жалеть. Так как она играет роль катализатора, то в процессе травления практически не расходуется. Перекись 3% не стоит разбавлять дополнительно т.к. при добавлении остальных ингредиентов её концентрация снижается.
Чем больше будет добавлено перекиси водорода (гидроперита) тем быстрее пойдёт процесс, но не переусердствуйте — раствор не хранится, т.е. повторно не используется, а значит и гидроперит будет просто перерасходован. Избыток перекиси легко определить по обильному «пузырению» во время травления.
Однако добавление лимонной кислоты и перекиси вполне допустимо, но рациональнее приготовить свежий раствор.
Вы можете использовать вместо лимонной и уксусную кислоту, но неприятный запах и меньшая скорость травления могут вас не устроить. ОВП реакции с уксусной кислотой 1,35В – что в принципе не так уж и мало, например в сравнении с ХЖ.
Напомню для тех кто только начинает:
— Для приготовления всех травильных растворов необходимо использовать пластиковую либо стеклянную посуду.
— Подогрев растворов следует проводить на водяной бане или специально предназначенными приспособлениями.
— Все растворы полученные после травления ядовиты из-за высокого содержания меди.
— Соблюдайте технику безопасности при работе с сильными кислотами.
— Утилизация отработанных растворов допустима путём выливания в общую канализацию.
— После травления плату следует ополоснуть слабым раствором уксуса и тёплой водой.
Применяем уроки химии и физики в быту. Меднение болтов для выпуска.
Основной объем делищ нужно сделать за весну.
Одна из таких работ, заменить заднюю банку глушителя.
Купил б/у заднюю банку, с авто 2009 года.
Надо будет ввариваться…но старый в любом случае надо отсоединять…на авто варить не буду.
К чему я это…надо болты-гайки.
Пошел на рынок, а болтов то нет омедненных.
Что же за страна такая.
Чуток расстроился и решил гальванизировать болты, гайки и шайбы сам.
Задача это не особо сложная…обычная кухонная магия.
Нужна кислота, медный купорос, медь…ну и источник постоянно тока.
Чистую кислоту даже и не стал пытаться искать. Купил обычный, дешевый аккумуляторный электролит.
Медный купорос купил в магазине для садоводов.
Ехать куда-то покупать медные пластинки не стал, взял толстый медный провод.
Ничто не предвещало беды ))
Когда попытался в магазине найти обычные, "черные" болты, гайки, шайбы…столкнулся с тем, что сейчас все продается в цинке.
Ай яй яй.
Полазил по своим закромам, тоже ничего не нашел.
В общем, задача по гальванике теперь получила дополнение в виде предварительного удаления цинка с гаек, болтов и шайб.
Цинк можно удалить разными путями…механически-в данном случае не очень удобно, выжечь-в целом легко…кинуть в мангал например или на горелке прокалить…но это отпустит металл…не хотелось.
Решил убрать цинк химически.
Если детальку покрытую цинком кинуть в емкость с кислотой, то кислота скушает цинк…причем достаточно быстро.
Чтобы ускорить процесс и сделать удаление цинка более равномерным, добавил еще электричество.
В качестве анода выступает деталька, с которой надо снять цинк, подвешенная на медном проводе. В качестве катода-металлическая пластина.
Ну и в качестве среды-электролит.
Ну главное тут помнить:
Работы с кислотой требуют повышенной аккуратности. Используем перчатки, защищаем глаза. Работаем в хорошо проветриваемом помещении (процедура токсична и взрывоопасна). При смешивании кислоты с водой…всегда добавляем кислоту в воду, а не наоборот!
В общем дав 2-3А тока, в течении 5-8 минут получаем очищенную от цинка детальку.
Теперь наконец-то можно заняться тем, для чего это все и затевалось.
МЕДНИМ!
Готовим раствор.
100гр-электролит.
20гр-дистиллированная вода.
20гр-медный купорос.
Очищенные от цинка детальки, доводим металлической щеткой, промываем в щелочном растворе, обезжириваем.
В банку с раствором помешаем медную проволоку и вешаем на нее +.
На медной проволоке подключенной к — вешаем детальку.
Для начала оставляем так не подавая ток на 5 минут.
Детальки покроются микронным слоем меди из раствора.
И уже после даем ток…я давал 20-30мА…на 10 минут.
Эпизодически "потряхиваем" в растворе…
Ну и спустя около 4 часов баловства, получаем кучку нужностей, с грифом hand made.
Дальше хорошо промыл в воде с хозяйственным мылом. Полировать не стал )
Теперь думаю, что еще омеднить…или разцинкить )
p.s. Давно перестал отвечать на комментарии, так как 99 из 100 просто не заслуживают прочтения, не говоря уже ответа на них.
-А можно купить…
-А можно у токаря заказать…
-А можно…уй в стакане мыть.
Пост написан весной 14 года! и в общем-то как-то тихо, спокойно валялся, как один из многочисленных записей в блоге, а этим летом у аквариумных рыбок драйва зашевелились плавники и народ токнуло, и тема всплыла.
…ох если бы я за каждый из ваших дебильных комментов получал хотя бы по $0.10, я бы уже миллионером стал…
И КСТАТИ, СИДЕТЬ И ПАЛЬЦЕМ В КЛАВУ ТЫКАТЬ КУДА ПРОЩЕ, ЧЕМ ПОЙТИ И СДЕЛАТЬ ЧТО-ТО СВОИМИ РУКАМИ…ДА?
Читайте также: