Гальванопластика в домашних условиях — технология, оборудование

Открытие метода гальванизации, совершённое русским физиком Борисом (Морисом) Якоби в 1838 году, обособилось в две самостоятельные ветви гальванотехники: гальванопластику и гальваностегию. Гальванотехника в промышленных масштабах позволяет применять этот электрохимический процесс осаждения катионов металла на любых поверхностях. Получить такое покрытие на выбранной подложке поможет гальваника в домашних условиях.

Гальваническое покрытие изделий

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.

Технология гальванопластики

Технология создания точной копии предмета или художественного изделия методом гальванопластики состоит из нескольких этапов:

1. Изготовление слепка рельефного предмета из воска или другого пластичного материала. При этом необходимо учитывать тот фактор, что поверхность копируемого изделия должна обладать свойством проводить электрический ток. Если же модель изготовлена из непроводящих материалов, то на нее различными способами наносят любое электропроводное покрытие. Зачастую выполняется втирание измельченной гранитной пыли в восковой подслой или применяется метод химического восстановления металлов на поверхности оригинала.
2. Помещение слепка в электролит —  готовую модель помещают в специальную емкость с раствором электролита.
3. Проведение процедуры электролиза, в процессе которой во время пропускания тока через расплавленный металлический раствор на поверхности слепка наращивается достаточно толстый слой металла, который равномерно заполняет все неровности слепка.
4. Отделение слепка от слоя металла после окончания процесса электролиза. Копию отделяют от оригинала по заранее нанесенному барьерному слою или путем химического растворения ( расплавления) оригинала.

Создание формы

С изделия, которое будем копировать, снимаем отпечаток. Для этого понадобится какой-нибудь легкоплавкий металл, пластилин, гипс или воск. Если используем металл, обрабатываем копируемый предмет мылом и кладем его в картонную коробку. Далее заливаем туда легкоплавкий сплав.

Когда отливка завершена, достаем изделие и полученную форму подвергаем вначале обезжириванию, а затем меднению в электролите. Чтобы избежать металлических отложений с тех сторон, где нет оттиска, расплавляем металл в кипящей воде для получения матрицы. Форму заливаем гипсом. На выходе получаем копию.

Для создания матрицы понадобится такая композиция:

• воск — 20 частей;
• парафин — 3 части;
• графит — 1 часть.

Если форма создается из диэлектрического материала, на ее поверхность наносим электропроводное покрытие. Проводниковый слой наносим либо путем восстановления металлов, либо механическим способом, подразумевающим нанесение чешуйчатого графита при помощи кисточки.

Еще до начала механической обработки поверхности растираем графит в ступе, просеиваем его сквозь сито. Наилучшая адгезия графита наблюдается с пластилином. Гипсовые, деревянные, стеклянные и пластмассовые формы, а также папье-маше эффективнее всего обработать раствором бензина и воска. Когда поверхность еще не просохла, наносим на нее графитовую пыль, а прилипшее вещество сдуваем направленным потоком воздуха.

Гальваническое покрытие нетрудно отделить от матрицы. Если форма металлическая, создаем на поверхности оксидную или сульфидную электропроводящую пленку. К примеру, на серебре это будет хлорид, на свинце — сульфид. Пленка поможет легко отделять форму от покрытия. В случае с медью, серебром и свинцом покрываем поверхность 1% раствором сульфида натрия, чтобы возникли нерастворимые сульфиды.

Необходимое оборудование

Гальваника своими руками может быть качественно выполнена с использованием даже самого простейшего оборудования, которое есть в арсенале многих мастеров. В первую очередь следует подобрать источник постоянного тока, который обязательно должен быть оснащен регулятором выходного напряжения. Наличие такого регулятора необходимо для того, чтобы иметь возможность плавно и в широких пределах изменять мощность вашего самодельного устройства для гальваники.

В качестве источника питания в домашних условиях очень удобно использовать выпрямитель электрического тока, который можно собрать самостоятельно (или приобрести серийную модель). Многие умельцы, выполняющие нанесение гальванического покрытия в домашних условиях, в качестве источника тока применяют серийные сварочные аппараты.

Для домашней гальваники подойдет стабилизированный блок питания с регулируемым напряжением (1,5–12 В)

Гальваническая ванна своими руками также может быть изготовлена без особых проблем. В качестве такой ванны можно использовать любую емкость из стекла или пластика, при этом необходимо учитывать, что в такую емкость для гальваники должна помещаться как обрабатываемая деталь, так и требуемое количество электролита. Очень важно также, чтобы ванна была достаточно прочной и могла выдерживать высокую температуру, величина которой может доходить до 80°.

Аноды, используемые для осуществления гальваники в домашних условиях, выполняют сразу несколько важных функций:

• подводят в электролит электрический ток и обеспечивают равномерное распределение последнего по обрабатываемой поверхности;
• возмещают убыль наносимого на изделие металла, расходуемого из химического состава электролита;
• способствуют протеканию некоторых окислительных процессов.

Выбирая аноды для своего гальванического аппарата, следует соблюдать одно важное правило: их площадь должна быть больше, чем площадь обрабатываемой поверхности.

Гальваника дома не может быть осуществлена без использования нагревательного прибора, при помощи которого электролит доводится до требуемой рабочей температуры. Очень удобно, когда интенсивность нагрева, обеспечиваемого таким устройством, может регулироваться. Если ориентироваться на опыт домашних умельцев, которые уже имеют опыт нанесения гальванических покрытий в домашних условиях, можно порекомендовать использовать в качестве нагревательного прибора небольшую электроплитку или обычный утюг с регулировкой степени нагрева подошвы.

Подготовка материала

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.

Сфера применения

Метод гальванопластики применяют для изготовления металлических деталей сложнейшей конфигурации. Такие детали трудно или даже невозможно создать с помощью механической обработки металла или обычного литья. Поэтому в подобных случаях гальванопластический способ является единственным выходом.

Однако наибольшее распространение технология гальванопластики получила при изготовлении следующих видов изделий:

• Художественные копии скульптур
• Копии барельефов и горельефов
• Фигурная посуда
• Ювелирные украшения
• Грампластинки
• Печатные валы
• Металлические изделия с микронными параметрами
• Мемориальные доски
• Памятные таблички
• Фирменные знаки
• Монеты
• Гербы
• Медали
• Эмблемы
• Логотипы
• Декоративная символика
• Бюсты
• Портреты
• Картины из металла
• Декоративные панно
• Иконы
• Оклады для икон
• Венцы для икон
• Вставки для мебели
• Цветочные горшки
• Вазы для цветов
• Ажурные и декоративные элементы, орнаменты и узоры

Метод гальванопластики широко применяется в реставрационных работах или для создания предметов интерьера.

Гальванопластика

Требования техники безопасности

Работая с электролитом при гальванопластике в домашних условиях, необходимо придерживаться ряда требований. Опасны следующие факторы:

• выделение вредных паров при нагреве электролита и его химических реакциях;
• опасность поражения электротоком при незаземлённой схеме оборудования;
• разрушение ванн из пластика при воздействии температур.

Для защиты работы необходимо производить в отдельном проветриваемом помещении. Обязательно использовать защитные очки, фартук, резиновые перчатки и респиратор. Приём пищи и воды во время проводимых действий запрещён.

Виды металлов для гальванопластики

Для изготовления точных копий предметов или покрытия их тонким металлическим слоем используются следующие виды металлов:

• Медь
• Никель
• Хром
• Серебро
• Золото
• Железо
• Олово
• Родий

К этому можно добавить, что медь чаще всего используется в качестве промежуточного слоя в процессе никелирования, хромирования, серебрения и золочения. Кроме этого, именно медь зачастую выступает единственным и основным слоем металла в процессе гальванопластики.

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.

После завершения процесса гальваники изделие извлекают из электролитического раствора, промывают в воде, тщательно просушивают и полируют.

Материалы, которые чистящие химикаты не могут удалить

Частицы различных материалов или дефекты, присутствующие на подготавливаемом катоде, могут не удаляться с помощью химикатов. К ним относятся следующие позиции:

• остатки сварочного припоя и шлак;
• капли различных смол или их остаточные покрытия;
• глубокие повреждения в виде заусенцев или неровных краёв;
• слои пригоревшего жира или остатки эмалей и красок.

Недопустимо приступать к работе с изделием до полного удаления инородных вкраплений или покрытий.

Процесс изготовления

Берем примерно 20-сантиметровый отрезок многожильного кабеля и извлекаем из него проволоку. Защищаем изоляцию по обеим сторонам проволочки, один ее конец сгибаем под углом 90 градусов и приклеиваем к пластиковой детали мгновенным клеем. Причем клей БФ не подойдет, так как его растворит бронзовая краска.

Когда предметы высохнут, осуществляем их обезжиривание с помощью средства бытовой химии (например, стирального порошка). Далее промываем изделие в проточной воде или обрабатываем его ацетоном.

Детали достаточно крепко зафиксированы на проволоке. Теперь их можно по одной окунать в заранее подготовленную бронзовую краску или же наносить этот материал кистью. Вся поверхность должна быть равномерно окрашена. Рекомендуется использовать изолированную проволоку от кабеля, иначе медь будет попадать на голый провод, что приведет к дополнительному расходу анода.

После часового высушивания поверхности высушенные концы проводов скручиваем между собой. Детали не должны соприкасаться друг с другом. Далее присоединяем изделия к плюсовому контакту и погружаем их в ванну. Спустя несколько секунд после погружения начнется заметный невооруженным взглядом процесс омеднения.

Толщина медного покрытия может колебаться в зависимости от обстоятельств, но для мелких предметов она составит примерно 0,05 миллиметра. В ванне детали находятся в течение 15 часов. Регулировку тока осуществляем перемещением контакта по нихромовому реостату в рамках 0,8-1,0 Ампер. После омеднения повышаем ток до 2 Ампер. Когда срок выдержки деталей истечет, промываем предметы в проточной воде, высушиваем их, а проволоку отрезаем. Зачищаем проволоку и подготавливаем ее к следующей процедуре.

Металлизация завершена. Далее берем серную мазь (можно приобрести в аптеке), наносим ее на поверхность и проносим деталь на огнем газовой плиты. При этом медь сразу потемнеет.

Следующий этап — полировка. Для этого пригодится двигатель, оснащенный металлической круглой щеткой. Эта работа требует определенного умения. В результате у нас должна получиться поверхность, выглядящая как черненая бронза с отдельными блестящими участками. Если сразу не удалось добиться нужного результата, снова наносим серную мазь, нагреваем изделие над огнем и полируем.

Для тех, кто сомневается в эффективности описанной выше процедуры, предлагаем сделать пробу. Для этого понадобится емкость для электролита, куда нужно опустить немного меди. Одну деталь окрасьте из пульверизатора 2-3 слоями в бронзовый цвет. Далее нужно подсоединиться к батарейке без использования реостата. Также подойдет адаптер от плеера.

Помимо меди, на неметаллическую поверхность можно наносить и другие металлы, в том числе золото или серебро. Серебряная гальванопластика может осуществляться одним из двух способов: химическим или электрохимическим. Химическое серебрение производится путем погружения изделия в прокипяченный раствор с серебром. Электрохимический процесс дает более надежный результат, так как покрытие получается более прочным в результате воздействия электротока. Серебряная гальванопластика широко применяется при производстве ювелирных изделий.

Итак, гальванопластика дома вполне возможна. Процесс достаточно трудоемкий и требует определенных навыков, однако конечный результат того стоит.

Хромирование

Гальваническое хромирование в домашних условиях или на производственном предприятии позволяет придать поверхностному слою обрабатываемого изделия более высокую твердость, устойчивость к коррозии, а также декоративность. Поскольку хромовое покрытие отличается достаточно высокой пористостью, его выполняют после гальванического нанесения меди на обрабатываемую деталь (либо никелирования). Для выполнения такой технологической операции используют аноды, которые изготовлены из сплава свинца, олова и сурьмы.

Установка гальванического хромирования

На конечный результат хромирования, выполнить которое в домашних условиях достаточно сложно, так как для этого необходимо использовать токи высокой плотности – до 100 А/дм2, оказывают влияние различные факторы. К наиболее значимым из них следует отнести:

• температуру используемого электролита – от данного параметра зависит оттенок формируемого покрытия, которое может быть матовым (температура ниже 35°), блестящим (35–55°) и молочным (выше 55°);
• химический состав электролита, оказывающий влияние на защитные свойства формируемого покрытия, а также на его цвет, который может быть темно-голубым, синим, агатовым.

Заключительным этапом хромирования после извлечения детали из электролитического раствора является промывка обработанной поверхности водой, последующая нейтрализация в растворе пищевой соды, еще одна промывка, просушка и полировка с использованием специальных паст.

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.

Видео

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...