Гальванопластика Часть 2

Гальванопластика и гальваностегия — what it is? Часть 2

Прежде чем наносить на изделие из металла покрытие, надо его изготовить. Одним из способов его создания может быть получение изделия методом гальванопластики, поэтому я и начну рассмотрение гальванотехнических процессов с этого раздела.

Пожалуй, наиболее точное определение дано в Большой советской энциклопедии (М.: Советская энциклопедия. 1969–1978): «Гальванопластика — получение легко отделяющихся, относительно толстых, точных копий с различных предметов, т. н. матриц».

Матрицы могут быть изготовлены из различных материалов — как металлических, так и из не проводящих электрический ток материалов.

При использовании материалов, не проводящих электрический ток, для изготовления матриц (резина, пластмассы, гипс и т. д.) сложности возникают при создании токопроводящего слоя (на иллюстрации ниже форма из виксинта, в которой установлены электроды для подключения к источнику постоянного тока).

Прежде чем нанести токопроводящий слой, матрицу нужно подготовить: устранить гигроскопичность поверхности, обеспечить прочное сцепление токопроводящего слоя с основой. Дерево, кружева, гипс и все другие гигроскопичные материалы пропитываются горячей натуральной олифой или расплавленным парафином (воском). Перед нанесением токопроводящего слоя, поверхность матрицы должна быть тщательно вымыта и обезжирена.

Существует несколько разновидностей токопроводящих слоев. Выбор токопроводящего слоя зависит от ряда факторов: материала матрицы, требуемой точности воспроизведения деталей и, не в последнюю очередь, что важно для домашних мастерских, доступности материалов.

Наиболее известный, еще со времен Б. С. Якоби, материал — графит.

В настоящее время выпускаются различные готовые спреи для нанесения токопроводящих слоев (пример на иллюстрации).

Достоинство их использования — простота. Недостаток — значительная стоимость.

Чаще всего используется коллоидный графит. Графит наносят мягкой кисточкой на поверхность матрицы, до тех пор, пока слой не будет выглядеть равномерным и однотонным. Излишки графита сдувают, после чего поверхность промывают водой. Для ускорения работы можно использовать графит, растертый с клеем БФ-2 (для уменьшения вязкости его несколько разбавляют спиртом). Данный метод рекомендуется использовать в том случае, когда есть возможность проникнуть кистью во все полости и равномерно нанести слой графита.

Если нет готового порошка графита, его можно приготовить из грифелей простых мягких карандашей. Грифели нужно тщательно истолочь и просеять через вчетверо сложенный капроновый чулок.

Графит обладает большим электрическим сопротивлением, поэтому только через некоторое время (иногда продолжительное) весь предмет оказывается покрыт слоем металла. Осаждение ведут при минимальной для данной площади плотности тока.

Вторым доступным вариантом нанесения токопроводящего слоя является использование бронзовой пудры (продается в комплекте «Краска бронзовая») .

Небольшие предметы окунают в жидкий нитролак (НЦ-222, НЦ-218) или клей БФ-2. Затем, быстро стряхнув капли лака, густо обсыпают бронзовым порошком. Излишки его удаляют. На более крупные предметы наносят кистью клей БФ-2 (здесь замена другим клеем или лаком не допускается) и по высохшей клеевой пленке кистью же наносят бронзовый порошок, смешанный с ацетоном до полужидкой консистенции. Очень важно, чтобы клеевой слой был без пропусков и пузырей, а порошок наложен ровным слоем. После просушки и последующей промывки бронзированную поверхность смачивают раствором двухлористого олова (5 г на 20 мл воды) в течение одной минуты, а затем промывают в проточной воде. Если поверхность не полностью смачивается водой, обработку оловом повторяют.

После промывки модель помещают в ванну. Электропроводность получившегося слоя хорошая, осаждение меди ведется током средней плотности.

Случается, что по разным причинам некоторые места не затягиваются медью. Тогда модель из ванны вынимают, промывают, сушат, дополнительно покрывают незатянувшиеся места и снова помещают в ванну.

Для создания токопроводящих слоев применяются и другие методики. Я разобрал наиболее доступные из существующих.

При использовании металлических матриц возникает иная сложность: создание разделительного слоя обеспечивающего отделение полученного изделия от матрицы (на иллюстрации ниже — использование готового состава).

Для этой цели можно применять 0,1-процентный раствор воска в скипидаре, иногда с добавкой 1°/0 сероуглерода. Другим раствором может служить состав из 100 г воска, 50 г канифоли и 400 г графита, смешанных в 1 л четыреххлористого углерода. Одним из указанных растворов протирают поверхность матриц перед покрытием. При этом следует учитывать, что наиболее дефицитным компонентом будет четыреххлористый углерод. Можно экспериментальным путем подобрать аналог, сходный по свойствам и доступный в свободой продаже.

Разделительный слой образуют также путем погружения матриц из меди и медных сплавов в раствор сернистого натрия, или посредством обработки матрицы сероводородом ( патинировании). Некоторые металлы, например, хром, алюминий и олово, после горячего лужения образуют естественные оксидные пленки, служащие хорошим разделительным слоем. Однако применение этих металлов для покрытия или изготовления матриц весьма ограничено.

В обоих случаях требуется тщательная обработка матриц для избежания неприятных сюрпризов при завершении процесса наращивания изделия.

Успехов и удачи всем, кто интересуется и использует гальванотехнику в своем творчестве.

Гальванопластика Часть 2

8. Паяльник портативный из автомобильной свечи накала

Из свечи накала для дизельного двигателя (применяются для предварительного разогрева цилиндров мотора перед его пуском) можно сделать портативный надёжный паяльник с регулируемым нагревом. Источник питания – аккумуляторная батарея на 12 вольт или мощный блок питания, например для настольного компьютера. Если вы хотите использовать блок питания для компа, то чтобы он выдавал напряжение 12 и 5 вольт нужно соединить в выходном жгуте зелёный провод ( он только один зелёного цвета) с массой БП, т.е. с проводом черного цвета. При этом должен заработать вентилятор. Все провода жёлтого цвета соединяем между собой. Также поступаем с чёрными и с красными, чтобы избежать их чрезмерного нагрева – так ток делится равномерно между проводами. Для удобства я закрепил на блоке две розетки – на 12 (18 А) и 5(28 А) вольт.

Свечи накала для разных моделей имеют разный диаметр нагревательного элемента. Самый тонкий и длинный – у “Опелей”, поэтому такой паяльник можно использовать и как прибор для выжигания по дереву. Для регулировки степени нагрева паяльника применён автомобильный блок проволочных сопротивлений от вентилятора салонного отопителя. Подобный паяльник я с успехом использовал для ремонта разбитых автомобильных бамперов из пластика – в трещины вплавляются кусочки алюминиевой сетки с последующим шпаклеванием. грунтованием и покраской.

Для пайки проводов следует подыскать медную или бронзовую трубку подходящего диаметра, которая надевается на наконечник накальной свечи. Конструкция держака паяльника зависит от вашей фантазии и арсенала доступных материалов. Так как свеча работает в четверть или половину своего номинального тока, долговечность работы подобного паяльника гарантирована.

Если нужно паять сталь или железо, а под рукой нет флюса – выручит таблетка аспирина.С её помощью легко можно залудить железные и стальные изделия, в том числе и медь с её сплавами.

Ацетилсалициловая кислота является также наилучшим средством залуживания и снятия лакового покрытия с тонких проводов (литцендрата, например) с гарантированной пропайкой всех проводов. А ведь непропайка всего одного провода ведёт к резкому падению добротности контура. Осторожно, выделяется едкий дым, работайте при проветривании.

9. Как сделать точный слепок ладони из меди

Методом гальванопластики можно изготовить точную копию барельефа ладони, то есть с сохранением всех папиллярных линий на ладони. Этот способ позволяет даже скопировать поры кожи на ладони, через которые выделяется пот и жир в малых количествах. В некоторых известных источниках технической литературы этот способ описывается как не точный способ снятия копий с моделей методом гальванопластики. Достаточно взглянуть на эти фото, чтобы понять, что это не так.

На медном слепке поры кожи видны отчетливее потому, что серная печень, применяемая для чернения меди, увеличивает контраст между неполированными черными частями рельефа и полированными светлыми.

На этом участке ладони тоже отчетливо видны поры кожи даже не подкрашенные темной краской. Увеличение немного меньше, чем на соседнем фото. Изображения сделаны по простой методике, описанной на стр.1

Я использовал озокерит в качестве материала для снятия слепков моделей, обосновывая свой выбор тем, что он имеет очень тонкую структуру, в отличие, например, от пластилина, который тоже подходит для гальванопластики – легко прилипает бронзовая пыль, но имеет в своем составе тот или иной порошок мелкого помола. Его можно купить в аптеке, продается по килограммам. И медный слепок намного легче отделить от озокерита, чем от пластилина – сначала нагревая слепок ( термофеном или над газовой горелкой) с последующим кипячением в воде – весь оставшийся озокерит всплывает, в отличие от пластилина.

Нанесённый слой бронзового порошка на озокерит не проводит ток, поэтому его надо активировать следующим самодельным активатором. В соляную кислоту добавить кусочки чистого олова. Когда прекратит выделяться водород -активатор готов. Олова должно быть в избытке, чтобы он не менял свою валентность, т.е. металлическое олово всегда должно присутствовать в растворе. Вот таким образом получаем раствор двухлористого олова, который служит активатором для бронзированной поверхности на озокерите.

Бронзовый порошок равномерно насыпать на озокеритовый оттиск копируемой детали и сверхмягкой кисточкой (я сделал из перьев птиц из опахала, что продаются для смахивания пыли в китайском магазине, можно изготовить кисточку и из собственных волос) сметаем его излишки и обдуваем. Делать это лучше на открытом воздухе, дабы бронзянка не попадала в лёгкие. Поверхность стала будто позолоченной. Для активации наливаем наш приготовленный раствор двухлористого олова на эту поверхность – при активации она становится серой и уже начинает проводить ток, что можно проверить омметром. Осторожно промываем холодной водой. Теперь можно подвешивать этот подготовленный слепок в ванну для наращивания меди. Силу тока выставляем 0,5-1,5 ампера на кв. дециметр наращиваемой поверхности. Состав электролита примерно таков -в 1 л дистиллированой или кипяченой воды растворяем: 220-250 г медного купороса, 15-18 г серной кислоты. Для улучшения структуры наращиваемой меди можно добавить 20 г спирта. В конце страницы я выложу литературу по практической гальванопластике – там вы найдете ответы практически на все свои вопросы. Фото внизу – часть медной копии ладони автора.

Литература по гальванопластике, которую я привожу в конце страницы, поможет ответить вам на многие (или все) возможные вопросы по этому интересному методу снятия копий методом гальванопластики.

Затягивание формы – покрытие всей поверхности озокеритовой формы тонким слоем меди для уже дальнейшего наращивания необходимой толщины (примерно 1-1.5 мм) происходит не всегда успешно для больших форм, как, например, для наращивания формы ладони. Так как плотность тока всегда больше на краях формы, чем в её середине, затяжка начинается с внешних краёв формы и постепенно должна дойти до середины, т.е покрыть форму полностью тонким слоем меди. Но иногда это не случается. Есть два способа борьбы с этими дефектами гальванопластики. Первый способ – вынуть форму из электролита, промыть водой, высушить и повторить операцию с нанесением бронзового порошка на незатянувшуюся поверхность озокерита специальной кисточкой, сдуть остатки порошка, активировать двухлористым оловом , промыть и снова завесить в электролит для наращивания. Второй способ – в районе середины формы до погружения в электролит воткнуть несколько тонких медных проводков, подсоединённых к основному минусовому проводу блока питания, т.ё. создать зоны затягивания медью в проблемной серединной зоне формы, которые вскоре покроет всю форму. После наращивания основного металла аккуратно срезать выступающие проводки острым ножом или тонкими кусачками под корень и убрать следы. До формы проводники должны быть в изоляции, чтобы устранить наращивание на них меди. Отделить уже наращенную форму от озокерита можно нагреванием её горячим феном с последующим кипячением – оставшийся озокерит отделяется от формы и всплывает на поверхность воды.

Читайте также:  Простой токарный станок по дереву

7. Как вытравить на металле рисунок

Существует простой способ нанести на поверхности любого металла любой твёрдости свой художественный автограф или рисунок, даже если эта поверхность находится в вертикальном положении и довольно крупных габаритов (хромированный бампер машины, например). Для этого понадобятся: кусочек ваты, два куска проволоки, квадратная батарейка 4,5 вольт, раствор поваренной соли (чайная ложка на полстакана воды для металлов- хром, никель, сталь, в том числе нержавейка или раствор медного купороса для медных поверхностей или её сплавов ( 20 г CuSO 4 и несколько капель аккумуляторной кислоты на 100 г воды). Вот рисунок нехитрого приспособления для портативного травления поверхности металлов:

На поверхность металла наносим любое изолирующее покрытие, например 10-30% раствор воска в бензине или скипидаре, подкрашенный темной краской. На покрытой воском поверхности процарапываем иголкой рисунок, смачиваем ватку нужным раствором, кладём на рисунок и прикладываем питание , соблюдая полярность подключения. Ватку надо немного елозить, чтобы очищать поверхность для лучшего травления. Через 5 минут после снятия защитного покрытия вы увидите на поверхности металла свой “гравированный” рисунок.

Как сделать копию монеты , как очистить монеты от окислов, простой способ нанесения золотого покрытия на монету – из старого журнала «Моделист-конструктор» – Смотреть

Общая химия Читать онлайн Н.Л.Глинка Данное учебное пособие предназначено для студентов нехимических специальностей высших учебных заведений и является прекрасным пособием для тех, кто самостоятельно изучает основы ХИМИИ и для учащихся химических техникумов, учащихся старших классов средней школы. В доступной форме море информации по всевозможным физико-химическим процессам. Читать онлайн. Можно скачать любую из 731 страницы. Здесь можно смотреть учебник с загрузкой сразу всех страниц “в кишку”.

Если кто хочет проверить и укрепить свои знания по общей химии – к вашему распоряженмю сканы книги “ Задачи и упражнения по общей химии .” 2005г.

Может кому пригодится решебник “ Учись решать задачи по химии. ” 1986 г. авторов Н.Н.Магдесиевой, Н.Е.Кузьменко

Занимательная гальванотехника Djvu Одноралов Н.В. В пособии изложены способы и приемы выполнения всевозможных гальванопластических покрытий: серебрение, никелирование, хромирование и др. Много внимания уделено изготовлению для школы декоративных металлических изделий несложных клише. Технология и рецептура, предлагаемые в книге, просты и доступны. Цель книги — расширение кругозора учащихся и привитие им необходимых практических навыков.

Аффинаж золота, серебра и металлов платиновой группы djvu Учебное пособие для вузов 1945 год Эта книга преднозначена служить учебным пособием для студентов высших технических учебных заведений цветной металлургии специализирующихся в облости металлургии благородных металлов

Справочное руководство по гальванотехнике – 1969 pdf Лайнер В.И. Представлены материалы, отражающие современное состояние гальванотехники в различных странах мира. Излагаются теоретические, химические и электротехнические обоснования гальванотехнических процессов, приводятся сведения, касающиеся выбора материала, подлежащего гальванопокрытию оборудования, всевозможной предварительной обработки поверхности, способов нанесения разнообразных защитных покрытий, корректирования электролита и испытания нанесенных покрытий.

Гальванические покрытия , 2000 г. pdf Сиднеев Ю.Г. В книге собран большой практический материал по гальванотехнике. Описаны различные способы нанесения металлических покрытий гальваническим и химическим методами в условиях мелких предприятий и мастерских. Подробно описаны типы электролитов, оптимальные режимы осаждения и особенности их эксплуатации. Описано анодирование и окрашивание алюминиевых сплавов, а также окрашивание сталей, сплавов меди, серебра и цинка. Материал в книге изложен таким образом, чтобы им мог пользоваться широкий круг читателей, знакомых только с основами химии и физики. Отдельная глава посвящена гальванопластике. В ней изложены вопросы, связанные с изготовлением форм для гальванопластики, подготовкой поверхностей этих форм и другими технологическими операциями. Книга предназначена для предпринимателей, занимающихся производственной деятельностью в небольших масштабах, а также для тех людей, которые все любят делать своими руками.

Гальванические и химические покрытия драгоценными и редкими металлами. Djvu Сборник подготовлен секцией Защитно-декоративные покрытия Московского Дома научно-технической пропаганды имени Ф.Э.Дзержинского, совестно с секцией металлургии и обработки Московского правления НТО цветной металлургии по материалам семинара ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ ДРАГОЦЕННЫМИ И РЕДКИМИ МЕТАЛЛАМИ. Целью семинара является обмен опытом между специалистами промышленных предприятий» научно-исследовательских, конструкторских и проектных организаций различных отраслей промышленности по вопросам нанесения гальванических покрытий драгоценными и редкими металлами и сплавами на их основе.

Гальванопластика djvu Садаков Г. А. 1987 г. Книга посвящена технологии и использованию гальванопластики в машиностроении, электротехнике и других отраслях. Приведены сведения о материалах (металлы, неметаллы) для изготовления форм, основных конструкциях форм, технологических особенностях их применения, способах модифицирования поверхности формы (очистка, нанесение разделительного или электропроводного слоев). Рассмотрены особенности осаждения толстых слоев никеля, кобальта, меди и сплавов на их основе, их структура и свойства. Отражены методы технического контроля некоторых основных характеристик и параметров форм, копий, изделий и электролитов. Приведены сведения о технологическом оборудовании цехов и участков гальванопластики, примеры промышленного применения гальванопластики. Для инженерно-технических работников машиностроительных заводов, специальных конструкторско-технологических бюро, научно-исследовательских институтов.

Гальванопластика в промышленности djvu Казначей Б.Я. За последнее время гальванопластика завоевывает себе все большее место в технике и промышленности. Если раньше ее применяли только для изготовления скульптур, гальваностереотипов и матриц граммофонных пластинок, то теперь она все шире используется для изготовления деталей сложной формы, матриц для прессования пластмасс, штампов для тиснения. К важнейшим видам применения гальванопластики относится изготовление волноводов для радиолокации, печатных радиосхем, тонких сит в 10 000 отверстий на квадратный сантиметр, гальванопластический монтаж и т. п. В современной технике гальванопластически готовят изделия или детали, которые неэкономично, трудно или невозможно получить путем отливки, ковки или механической обработки. Кроме того, приемы гальванопластики применяют для нанесения металлического слоя на непроводники, например пластмассы, фарфор, дерево, гипс, резину, воск, кварц и пр. Это позволяет наращивать металлом кружева, ткани, волос, листья, цветы, фрукты и даже мелких животных. Покрытие непроводников металлом, помимо экономии последнего и облегчения конструкции, дает возможность придавать изделиям новые физико-механические свойства, которые успешно используются для решения конструктивных задач; например, таким путем сочетают в одном изделии диэлектрические свойства с электропроводностью, теплопроводность — с термоизоляцией, повышенную механическую прочность — с малым весом изделий и т. д.

Фрагмент медной копии ладони автора этой статьи, т.е. меня

В книге детально описывается техника репродукции методом гальванопластики художественной скульптуры, даны практические рекомендации при повторении описываемых приемов работ, приведены теоретические сведения по гальванопластике.

Гальванопластика в домашних условиях

Красивые вещи своими руками сумеет сделать не каждый. Поэтому гальванопластика в домашних условиях станет излюбленным хобби для любителей мастерить, не боящихся трудностей.

Для данного занятия понадобится специальное оборудование и соблюдение техники безопасности. Но в результате получится эксклюзивное изделие с необычным дизайном.

Особенности процесса

Для получения качественного покрытия нужно правильно подобрать силу тока и напряжение. При слишком слабом токе металл осаждается слишком долго. В случае превышения нормативных параметров по току и напряжению, металл осаждается хлопьями. Еще один момент – приобретение жидкости для электролита. Проще использовать раствор для аккумулятора машины, а специализированные химикаты, например, серную кислоту, сложно приобрести обычному человеку. Чаще всего данный способ обработки предполагает омеднение изделий. Но можно посеребрить или позолотить заготовку при наличии драгметалла.

Золочение с помощью листиков сусального золота выглядит красиво, но его себестоимость гораздо выше, чем у позолоченных изделий в розничной продаже. Чем крупнее деталь, тем большего размера требуется пластина электрода и подаваемый ток. Поэтому в быту крупные вещи не подвергают гальванопластике.

Процесс гальванопластики начинается со сборки аппарата. Плюс от источника тока подается на пластину, а минус – на изделие. Чтобы провода не начали реагировать при гальванизации, место их соединения с пластиной залепляют пластилином. Площадь с положительным зарядом должна быть больше площади заготовки желательно не менее, чем в два раза. Чтобы выставить оптимальный ток на приборе, пользуются простой формулой. Площадь пластины умножают на плотность тока. Обычно берут значение плотности 1-2 А на каждый квадратный дециметр.

После выполнения расчетов приступают к обработке. Обезжиренную заготовку с помощью клея и медной проволоки прикрепляют к минусовому контакту. Если материал не токопроводящий, необходима обработка изделия графитовым спреем. Если будущее украшение имитирует ювелирное, нужно все камушки и стекла заклеить пластилином. Этот материал не позволит измениться цвету камня. Желательно брать для создания украшений стекло или устойчивые к агрессивным средам камни.

Полученный в течение двух часов слой отличается от слоя, выработанного за сутки большей толщины и прочностью. Важно учитывать, что ванна с электролитом и изделиями должна стоять неподвижно на протяжении многих часов для качественного результата. Готовое изделие не кажется железом, оно будет сверкать розоватым медным блеском. Такой результат свидетельствует о том, что процесс прошел успешно.

Материалы и оборудование

Для приготовления раствора для гальванопластики в домашних условиях понадобится следующее:

  • Блок питания – источник постоянного тока.
  • Электролиты от аккумулятора машины или серная кислота, в зависимости от того, что проще купить.
  • Медный купорос – непосредственно из этого вещества медь будет осаждаться на предметах.
  • Дистиллированная вода для правильной концентрации раствора.
  • Медицинский спирт – улучшает качество раствора.
  • Графитовый спрей – им покрывают изделия, не обладающие электропроводностью.
  • Пластилин – понадобится и присоединении пластины к проводу и для изоляции частей изделия, которые не должны покрываться слоем металла.
  • Медная пластина – для непосредственного электролиза.

Классический рецепт предполагает использование серной кислоты, но она продается только для химических лабораторий, и не каждый имеет возможность ее достать. Для приготовления раствора электролита для гальванопластики в домашних условиях потребуется:

  • 250 грамм купороса;
  • 60 грамм серой кислоты;
  • 1 литр воды.

Медный купорос разводят в 500 мл воды. Когда компоненты смешаются, серную кислоту медленно наливают в воду. Если сделать наоборот, едкая кислота разбрызгается. После смешивания постепенно доливают воду, чтобы получить нужный объем. В домашних условиях приготовление раствора электролита станет безошибочным после нескольких попыток.

Можно использовать готовый электролит из аккумулятора. В этом случае на такое же количество медного купороса требуется взять 15 мл спирта и 145 мл раствора электролита.

Требования техники безопасности

Если производится гальванопластика у себя дома, необходимо учесть множество факторов. Во время процесса ванна должна находиться в изолированном помещении. В это помещение не должны допускаться дети и животные, способные все опрокинуть. Источник постоянного тока нужно регулярно проверять на соответствие номинальным характеристикам. Работать лучше в перчатках и защитных очках, а также надеть передник или рабочий халат.

Фантазия и сноровка помогут реализовать смелые художественные замыслы. Можно наносить покрытие не только на металлические токопроводящие изделия, но даже на пластиковые, покрытые графитовым спреем. Удовольствие это не из дешевых, но траты окупятся удовольствием от творческого процесса.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Гальванопластика металлов

Гальванопластика – электрохимическое осаждение металла на поверхность изделия в процессе электролиза.
Принцип электрохимического осаждения металла применяется также при восстановлении пластин аккумуляторов. При гальванопластических работах используются неметаллическая форма с электролитом и источник тока. Металл методом гальванопластики можно нанести на выработанную поверхность металлических деталей, провести восстановление изношенного изделия или нанести металл даже на неметаллические изделия. Формы для отложения металла готовят из гипса, парафина или пластических масс.

Читайте также:  Дачные советы

Предварительно форму покрывают электропроводящим графитом или бронзовым порошком.
Гальванопластические работы проводят в стеклянных или пластмассовых сосудах соответствующего изделию объёма.
В состав гальванической установки входят: сосуд для проведения электролиза и источник постоянного тока с приборами контроля процесса электролиза.

Важно при проведении гальванопластики подобрать химический состав и температуру электролита. При использовании медного электролита его готовят в количестве 150-180 г медного купороса на один литр воды с добавлением, для повышения электропроводности, 20-25 гр. серной кислоты плотностью 1,4-1,6 г/см.куб. Для повышения качества осаждённой меди можно добавить спирт в количестве 8-10 гр./л. В электролите не должны присутствовать органические включения, вредно влияющие на работу электролита.

Химические составы электролитов для бронзирования, золочения, серебрения, омеднения несколько отличаются друг от друга, но в их составе обязательно присутствует кислота, вода и сульфаты или нитраты наносимых металлов.

Источник постоянного тока для выполнения электролиза выполняется на напряжение 3-16 вольт при токе до 10 ампер. Использование для восстановления и нанесения металлов заводских устройств зарядки аккумуляторов с диодным выпрямителем и простым регулятором тока неоправданно, так как требует постоянный контроль за температурой электролита, при его повышении вручную уменьшать плотность тока, снижая скорость осаждения металла. Повышение температуры при электролизе приводит к ухудшению качества осаждённого металла, кипению электролита, с выделением взрывоопасной смеси сероводородного газа и кислорода. В помещении без вытяжки проводить гальванопластические работы практически невозможно и запрещено.

Метод электролиза апробированный при восстановлении аккумуляторов импульсным током обеих полярностей позволяет проводить качественную гальванопластику, в более короткое время, с поддержанием рабочей температуры и отсутствием газовых выделений продуктов электролиза. В основу разработанной технологии гальванопластики лежит импульсный метод восстановления аккумуляторов предложенный лабораторий «Автоматика и связь» Иркутского Центра ДТТ в 2003 году на выставке ЭКСПО-2003 в г.Москве, технология получила высокую оценку жури с получением трёх дипломов ЮНЕСКО.

Характеристики электролизёра гальванопластики:
Напряжение сети 220 Вольт.
Напряжение на электролизёре 3-16 Вольт.
Ток катодный 1-10 Ампер.
Ток анодный 0,1- 0,5 Ампера.
Форма токов импульсная.
Частота импульсов 10-60 Гц.
Время нанесения металла 5-20 часов.

Импульсный режим позволяет сократить время нанесения металла, снизить температуру до внешней температуры помещения. Выделение смеси сероводорода и кислорода в процессе электролиза ничтожно, на уровне испарения и не требует установки мощных вытяжных устройств, так же не требуется установка мощных источников тока. Снижение времени электролизного нанесения металла при повышенном напряжении и высокой амплитуде импульсного тока позволяет ускорить процесс гальванопластики, снизить время и температуру. Мощный импульс тока увеличивает прочность нанесенного металла.

Для улучшения свойств осаждённого покрытия введено катодно – анодное соотношение токов, как и при восстановлении пластин аккумуляторов должно варьироваться с 1/10 до 1/2 тока катода, то есть анодный ток ниже катодного тока в 2 -10 раз.

Важно, чтобы в начальный период нанесения металла катодный ток превышал анодный в два раза, а в конце электролиза в 8- 10 раз, внутренние напряжения в покрытии металла будут нарастать постепенно, а отсутствие внутренних напряжений обеспечит надёжное сцепление покрытия с изделием.

Износостойкость и плотность нанесённого металла растет во внешних слоях с постепенным ростом катодного тока.
Изделие в схеме должно иметь отрицательный потенциал – катод, растворяемый электрод – анод, положительный потенциал.

В состав электронной схемы электролизёра входит: генератор прямоугольных импульсов на микросхеме DD1, реле времени на счетчике DD2 и таймер управления и поддержания токов восстановления на м/с DA1. Генератор прямоугольных импульсов на таймере DA1 автоматически устанавливает скважность импульса тока восстановления в зависимости от времени. Ключи анодного и катодного тока выполнены на полевых транзисторах VT1, VT2.

Индикация состояния схемы контролируется с помощью светодиодов HL1-HL3 и стрелочных гальванометров: амперметра – РА1 с током шкалы 5 ампер и вольтметра – PV1 на напряжение 15 вольт постоянного тока. Для питания схемы электролизёра гальванопластики не требуется выполнять отдельный блок питания, в данной конструкции применён источник питания от компьютеров мощностью в 350-450 ватт, разнополярные источники тока позволяют использовать блок питания без переделок. Внутренние функции защиты от короткого замыкания и стабилизация выходного напряжения БП ПК дополняют функциональные возможности схемы электролизёра.

Печатная плата управления электролизёром установлена на задней стенке блока питания с креплением на стойки.

Микросхема DD2 – К561ИЕ16 содержит 14- разрядный асинхронный счётчик (счётчик пульсаций), дающий на своих выходах Q0-Q13 16384 двоичных отсчётов. Счётчик имеет выходной каскад, формирующий тактовые импульсы и сбрасывает выходные сигналы в нуль при напряжении высокого уровня на входе сброса R.
Содержимое счётчика увеличивается в соответствии каждому отрицательному перепаду тактового импульса генератора на м/с DD1, логические элементы DD1.1 и DD1.2 которой используются в режиме генерации прямоугольных импульсов. Резистором R1 можно изменить время импульса – время восстановления изделия.

Для автоматической остановки отсчета времени используется вывод 6 м/с DD1, при появлении высокого уровня на старшем разряде 3 DD2 – счётчика пульсаций, генератор прекращает работу.
Частота и скважность импульса зависит от значения R1,R2,C2, данные значения позволяют на выходе 3 счётчика DD2 получить время между сменой уровней с низкого на высокий от 2 до 10 часов.

Предыдущие выходы счётчика Q10,Q11,Q12 включаются на высокий уровень, каждый через определённое время, что даёт возможность регулировать уровень катодного тока в установленным резистором R1 временем, без изменения анодного тока,то есть изменять отношение тока катода к току анода. Использование четырёх выходов счётчика Q10-Q13 позволяет увеличить время восстановления, суммируя счёт выходов Q10 с Q11, Q12 с Q11 и Q10, Q13 c Q12,Q11,Q10.При нулевых уровнях на выходах Q10-Q13 счётчика DD2 резисторы R4-R7 шунтируют напряжение на подстроенном резисторе R9, что ведёт к почти полному снижению катодного тока восстановления, связанное с увеличением частоты генератора на таймере. При появлении на выходах Q10-Q13, в результате счёта, высоких уровней, снижает уровень шунтирования резистора R9 и катодный ток возрастает до максимального значения.

Изменяя напряжение на выводе 5 таймера DA1 – прямого доступа к точке делителя с уровнем 2/3 Uп мы изменяем уровень опорного напряжения верхнего компаратора и тем самым получаем модификацию схемы. Снижение опорного напряжения приводит к увеличению частоты генерации таймера, без изменения скважности, так как время разряда конденсатора С4 через внутренний транзистор микросхемы DA1 не зависит от состояния напряжения на выводе 5 м/с DA1 и значения сопротивлений R10,R11.

Делитель напряжения, основанный резисторами R8,R9 создаёт уровень напряжения на выводе 5 DA1, который увеличивается по мере возникновения на выходах счётчика DD2 высоких уровней. Резисторы R4-R7 из процесса шунтирования последовательно исключаются, напряжение на выводе 5 DA1 растёт и это приводит к снижению частоты таймера и увеличению катодного тока восстановления, то есть начальный небольшой катодный ток возрастает за полное время до максимального тока,что положительно повлияет на качественные показатели осаждённого металла. Диоды VD1-VD4 препятствуют прохождению обратного тока при превышения напряжения на выходах счётчика DD2.

Через установленное время на старшем выводе 3DD2 появится высокий уровень, который запретит работу генератора на микросхеме DD1. При необходимости счёт можно сбросить или продолжить кратковременным нажатием кнопки «Сброс», те же действия можно выполнить при кратковременное отключении источника питания.

Микросхема DA1 представляет собой аналоговый интегральный таймер, используется для регулирования катодно- анодного тока и автоматического поддержания температуры электролита.
В состав таймера входят: два операционных усилителя, работающих в качестве компараторов; RS- триггер; выходной усилитель для повышения нагрузочной способности и внутренний ключевой транзистор с открытым коллектором.

Назначение выводов таймера DA1: 1,8 – питание; 2,6 – вход нижнего и верхнего компаратора микросхемы; 3- выход с током до 200 ма; 4- сброс триггера; 5- контрольное напряжение; 7 – вывод коллектора транзистора, эмиттер которого подключен к минусу источника питания, в схеме используется как вспомогательный вывод с током до 100ма. Длительность положительного импульса с вывода 3DA1 зависит от номиналов R10,R11,C4. Т1 = 0,69С4 (R10+R11). Длительность импульса низкого уровня c вывода 7 DA1 Т2= 0,69 С4 R13.

Частота зависит F= 1/T1+T2. Для начальной установки отношения тока катода электролизёра к току анода установлены переменные резисторы R11, R13, резистором R9 задаётся минимальный уровень катодного тока в начале восстановления. Диод VD5 исключает влияние резистора R11 – регулятора тока катода, на ток анода.

Питание микросхем DD1,DD2, DA1 выполнено от аналогового стабилизатора DA2. Диод VD6 в общем выводе микросхемы DA2 устраняет питание микросхем DD1,DD2,DA1 при неверной полярности напряжения источника питания. Питание транзисторных ключей VT1,VT2 выполнено от источников минус 12 вольт и плюс 12 вольт блока питания компьютера. Полевые транзисторы установлены разного типа, для регулирования катодного и анодного тока электролизёра. Общий ток восстановления контролируется амперметром РА1, напряжение на электролизёре проверяется вольтметром PV1. Анодный ток понижен резистором R17 до максимального уровня в один ампер.

Для индикации полярности и перегрузки электролизёра установлены световые индикаторы HL2,HL3. Индикатор HL1 указывает на рабочее состояние микросхем. При перегрузке тока на сопротивлении R19, в цепи стока транзистора VT2, возникает напряжение, достаточное для зажигания светодиода HL3- «Авария».

Радиокомпоненты схема электролизёра гальванопластики соответствуют таблице №1.

Практическая гальванопластика

(по циклу статей С. Симулкина в журнале 2000-2001 гг.)

Когда мне вплотную пришлось заняться гальванопластикой, я пересмотрел массу литературы на эту тему в печатных изданиях и в Интернете. Получилось так, что указанная выше статья оказала мне наибольшую практическую помощь, что и послужило толчком для подготовки этого материала для сайта .

Из цветных металлов, нашедших применение в технике гальванопластики, наибольшее распространение получила медь и ее сплавы. При работе с этими металлами возможно получение хороших результатов даже в домашних условиях. Они очень легко осаждаются на различные металлы и их сплавы. Правда, в зависимости от материала основы, имеются определенные тонкости осуществления процесса.
Для получения качественных покрытий большое значение имеет правильная завеска детали в ванну и расположение анодов. Пример правильного расположения заготовки для осаждения слоя железа на наружную поверхность приведен на рис.1. На рис.1а – вид сверху, на рис.1б – разрез рабочей ванны, где цифрами обозначены: 1 -диэлектрический химически стойкий сосуд; 2 -аноды; 3 – заготовка, 4 – поверхность электролита.

На рис.2а показано рекомендуемое взаимное расположение обрабатываемой детали 3 и анода 2 в ванне при нанесении покрытия на внутреннюю поверхность заготовки. В ходе рабочего процесса электролит, находящийся в застойных зонах (обозначены цифрой 5) , быстро истощается, что приводит к получению неравномерных осадков низкого качества. Кроме того, при электролизе как на аноде, так и на катоде выделяются газы. Их пузырьки могут вообще преградить доступ раствора к электродам, а это тоже приводит к браку. Поэтому требуется интенсивное перемешивание электролита. Рекомендуемое направление его потока показано сплошными стрелками. Этим же потоком с анода смывается шлам. Последний оседает на дне ванны и не мешает нормальному протеканию рабочего процесса, что повышает качество получаемого покрытия.

Читайте также:  Подставка для зубных щеток

На разрезе рис. 2а цифрами 1 и 4 обозначаются диэлектрический кислотостойкий сосуд и поверхность электролита соответственно. На рис. 2б показана неправильная загрузка детали 3. В этом случае шлам, срываясь с анода 2, ложится на поверхность обрабатываемой детали. Траектория его движения обозначена в виде штриховой линии со стрелками. Ввиду большого удельного веса, частицы шлама не вымываются из обрабатываемой зоны даже сильным потоком электролита. Эти примеси, соприкасаясь с отлагающимся на катоде металлом, включаются в его кристаллическую структуру и приводят к образованию шишек и шероховатостей. Последние мешают дальнейшему равномерному отложению осадка. Точно так же, как и на предыдущих разрезах, цифрой 1 обозначается диэлектрический химически стойкий сосуд, а 4 – поверхность электролита.

При необходимости одновременного нанесения покрытия на обе поверхности детали 3 можно воспользоваться схемой, приведенной на рис.3. В этом случае также обязательно требуется интенсивное перемешивание рабочего раствора. Это необходимо как для разрушения застойных зон, так и для смыва с поверхности детали 3 шлама, выпадающего с горизонтального анода 2. Траектория перемещения частиц шлама условно показана штриховыми линиями со стрелками, а рекомендуемое направление движения потока электролита – сплошными линиями со стрелками. Если же не удается обеспечить показанное взаимное расположение детали и анодов и/или достаточно интенсивного перемешивания рабочего раствора, следует воспользоваться раздельной обработкой поверхностей заготовки, которая осуществляется так:
До операции декапирования детали обрабатывают обычным способом с двух сторон. Далее на одну из поверхностей, которая пока не будет подвергаться обработке, наносится кислотоупорное покрытие. Это могут быть очень простые по составу и приготовлению, но к сожалению не термостойкие слои на основе воскообразных веществ, таких как парафин, стеарин, воск, озокерит, церезин, растворимых в скипидаре. Соотношение твердого вещества и растворителя обычно составляет 2:9, взятых по массе. Приготовляют этот состав следующим образом. На водяной бане, и только на ней, расплавляют воск, а потом вводят в него теплый скипидар. Чтобы защитный состав был более контрастным по цвету, а это позволяет более четко контролировать его наличие, толщину слоя и его качество, в расплав можно добавить небольшое количество любой спирторастворимой краски. Если же таковой не имеется, то несложно ввести в смесь немного сапожного крема.
Довольно часто применяется и более сложная по составу защитная смесь, изначально уже имеющая темный цвет. В ее рецепте, который приводится ниже, количество веществ указано в процентах по массе: парафин – 70, пчелиный воск – 10, канифоль – 10, пековый лак – 10. Все компоненты этого состава предварительно смешивают, после чего их осторожно расплавляют на малом огне и тщательно перемешивают расплав. Воскообразные защитные покрытия наносят на поверхность детали в горячем виде кистью или тампоном. Все они рассчитаны на рабочую температуру не выше 60°С. Несколько лучшей термостойкостью (рабочая температура до 85°С) обладают защитные слои, выполненные на основе асфальтовых, битумных и пековых лаков. Обычно их разжижают скипидаром в соотношении 1:1 по массе. Холодная смесь наносится на поверхность заготовки кистью либо тампоном. Время ее высыхания при комнатной температуре составляет примерно 12-16 часов. Перхлорвиниловые эмали, лаки, краски позволяют поднять рабочую температуру химических ванн до 95°С, а масляно-битумные лаки и эмали, асфальто-масляные и бакелитовые лаки выдерживают нагрев до 120°С. Наиболее кислотоупорным и теплостойким защитным составом является смесь клея 88Н или с наполнителем. В качестве последнего допустимо применить фарфоровую муку, каолин, тальк, зеленую окись хрома (III)- Cr2О3. Компоненты смеси следует взять в соотношении 1:1 по массе. Необходимую вязкость защитного слоя получают добавлением к смеси разбавителя, который состоит из двух объемных частей бензина и одной части этилацетата либо бутилацетата. Рабочая температура такого защитного покрытия до 150°С.
Подавляющее большинство электролитов меднения готовят на основе кристаллогидратного сульфата меди, в обиходе именуемого , квалификации не ниже . Использование технического медного купороса следует признать допустимым только в самых крайних случаях. Такая соль содержит значительное количество примесей, вследствие чего образуются осадки пониженного качества.
Работа с электролитами меднения имеет свою специфику. Начнем с основного правила непосредственного нанесения медных покрытий на железо или его сплавы: во избежание контактного выделения меди на поверхности заготовок их загружать в электролит можно только под током, в противном случае прочное сцепление осадка с материалом основы не обеспечивается. Очень важную роль в данной ситуации имеет и первоначальная плотность тока. Это объясняется тем, что при чрезмерно высокой силе тока образуются хотя и плотные, но грубокристаллические осадки, которые в дальнейшем приведут, в лучшем случае, к получению волнистых или бугорчатых покрытий непредсказуемой толщины. При слишком малой плотности тока скорость образования гальванического покрытия будет отставать от скорости выделения контактновыделенной меди, что в последующем вызывает отслаивание покрытия. Для каждой разновидности электролитов меднения существует своя, строго определенная оптимальная плотность тока. Практически же оптимальная плотность тока подбирается по внешнему виду получаемого покрытия и скорости его образования. При наличии сравнительно небольшого навыка, который приобретается очень быстро, подобный способ управления ходом процесса обеспечивает получение покрытий очень высокого качества. При правильно подобранном режиме гальванического процесса осажденный слой меди имеет телесный цвет и равномерную мелкокристаллическую структуру. При чрезмерно больших плотностях тока слой меди получается с грубыми зернами металла и характерным кирпично-красным цветом. О последнем дефекте принято говорить, что происходит покрытия. Превышение силы тока, помимо возникновения может привести к пассивации анодов. При этом на поверхности последних наблюдается белый, зеленовато-голубой или коричневый мажущийся, легко стираемый налет, который препятствует нормальному процессу растворения металла. При этом на образование покрытия расходуются соли меди, содержащиеся в электролите, что приводит к неустойчивости его химического состава. Помимо завышенной плотности тока причиной пассивации анодов может быть и неправильный выбор соотношения катодной и анодной площадей. Для большинства электролитов меднения оптимальным является превышение активной поверхности анода в 2. 2,5 раза против площади катода. Аноды выполняются из чистой меди, а требования к их расположению относительно заготовок аналогичны правилам, изложенным при описании процессов железнения и никелирования.
Из всего разнообразия растворов меднения наибольшее распространение получили т.н. кислые сульфатные электролиты. Они отличаются малой токсичностью, дешевизной и распространенностью используемых в них компонентов.

Гальванопластика

Автор идеи: Стас
E-mail: stas_60@pisem.net

Хочу освежить уже опубликованную ранее идею (Гальваника). Эта технология в России называется гальванопластика, на Западе — электроформинг. Суть ее вкратце — покрытие металлом неметаллических предметов при помощи гальванизации. Способы покрытия все примерно одинаковы и их описания есть на многих сайтах Рунета. Освоить эту технологию возможно за очень короткое время, не имея никаких особых технических талантов.

Теперь сама суть, как на этом заработать деньги. На любом рынке или в магазине игрушек вы можете приобрести пакеты с набором зверушек, сделанные из резины или пластика. Как правило — это производство КНР, и стоят они буквально копейки. Наиболее дешевый вид покрытия — медь. Можно без разбора покрывать всех представителей животного мира, но наиболее ходовым товаром являются животные, символизирующие знаки зодиака. После покрытия и соответствующей обработки (чернение, полировка) их следует наклеить на какую-нибудь подставку. Рекомендую обыкновенный щебень, для изготовления бетона. Камешки предварительно подбирают по величине, желательно с плоским основанием. Их промывают и сушат. Все, продукт готов! Не знаю случая, чтобы его нельзя было сбыть за 20-30 рублей, при себестоимости — 5-7. Все, что надо для этого — это первоначальный капитал…ну, максимум в сто баксов и один — полтора квадратных метра в ванной или на балконе (летом).

Этим бизнесом несколько лет занимался мой сын с невесткой. Он — техническая сторона, она сбыт и доставка материалов. У нее, конечно, физических нагрузок несколько больше. Чистой прибыли в неделю (минимально) — 450-500 долларов США. Сейчас они перешли на изготовление более фундаментальной продукции, что-то типа парковой скульптуры, поэтому с легкостью открываю секреты этого бизнеса.

Электролит — 150-180 гр медного купороса и 40-50 миллилитров серной кислоты на 1 литр воды.
Источник постоянного тока — идеально подходит устройство для зарядки аккумуляторов автомобиля.
Токопроводящий слой для окрашивания фигурок — в бронзовый порошок добавляем несколько капель бесцветного нитролака (можно для волос) и разжижаем ацетоном до состояния жидкой краски.
Реостат — нихромовую проволоку наматываем в один ряд на любую керамическую пластину (очень хорошо подходит спираль от обогревателя).
Амперметр — желательно от нуля до 3-5 ампер (как правило, на зарядных устройствах амперметр уже присутствует).
Ванна — любая пластмассовая ванночка от 3 до 50 литров (все зависит от ваших аппетитов).
Анод — любая медная пластина (любые отходы меди), площадь которой примерна равна площади всех покрываемых изделий.

Из кусков длиной 15-20 см телефонного или другого многожильного кабеля вынимаем отдельные проволочки. С обоих концов зачищаем изоляцию, один кончик загибаем под углом 90 градусов и приклеивам к пластиковой фигурке пятисекундным клеем (где-нибудь снизу, в менее заметном месте). Клей БФ не годится, его будет растворять бронзовая краска.

После просушки, несколько будущих изделий (количество зависит от объема ванны) обезжириваем в стиральном порошке с последующей промывкой или в ацетоне.

Фигурки на проволочках держатся довольно крепко, их по одной можно обмакивать в приготовленную бронзовую краску или красить кисточкой. Все места должны быть закрашены, без пропусков. Желательно применять изолированные проволочки от телефонных кабелей, в противном случае, медь будет оседать на «голый» проводок — это лишний расход материала — анода.

После просушки (около часа) зачищенные кончики проводков скручиваются вместе, фигурки не должны касаться друг друга. Весь этот «букет» подвешивается к плюсовому контакту и опускается в ванну. Через несколько секунд начнется процесс и фигурки начнут покрываться медью. Это сразу будет заметно.

Толщина покрытия зависит от нескольких факторов, обычно для мелких вещей — 0.05 мм. В ванне они висят 12-15 часов. Ток регулируем (передвигая контакт по нихромовому реостату) в пределах 0.8 — 1.0 Ампер. Как только фигурки полностью покроются медью, ток увеличиваем до 2.0 ампер.

После окончания покрытия, промываем в проточной воде, просушиваем, проволочки откусываем. Проволочки зачищаем и готовим их к следующей партии.

Все, у нас фигурки полностью металлизированы. В аптеке продается серная мазь. Обмазываем фигурку мазью и буквально проводим над огнем (газовая плита). Медь чернеет.

После этого процесс полировки. Идеально — любой двигатель, но с металлической щеткой-кругом. Называется крацовка. Этот процесс требует некоторого навыка, т.к. придает нашему изделию вид черненной меди-бронзы с блестящими (в нужных местах) деталями. Не бойтесь испортить, опять серную мазь, огонь и полировка.

Теперь наклеиваем на какую-нибудь подставку (можно гальку, гранитные камешки, которые для бетона) и очень красивая штучка получается.

Еще одна рекомендация для сомневающихся и далеких от этого процесса. Сделайте пробу в маленькой пол-литровой баночке, приготовьте электролит, опустите кусочек меди, одну фигурку покрасьте бронзовой краской из баллончика-спрея (красить 2-3 раза) и подсоединитесь к батарейке без всяких реостатов. Можно использовать адаптер для плеера.

Ссылка на основную публикацию