Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Что такое гальваника металла, детали и виды процесса

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.

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.

Классификация

Гальванопластика

Чайно-кофейный сервиз мануфактуры Кристофля, 1875, одно из первых применений гальванопластического серебрения и золочения

См. также:

Гальванопластика — один из разделов гальванотехники. Применяется для получения металлических копий предметов методами электролиза. Этот термин может использоваться и в качестве названия металлических предметов, полученных методом гальванопластики. Толщина металлических осадков, наносимых при гальванопластике, составляет 0.25-2 мм.

Наибольшее распространение гальванопластика получила при изготовлении точных художественных копий небольших скульптур и ювелирных изделий; в технике — при производстве грампластинок, печатных валов, металлических изделий с микронными параметрами.

Особое значение для гальванопластики имеет процесс осаждения меди. Этот металл достаточно часто осаждается не только в качестве основного и единственного слоя металла, но и систематически используется в качестве промежуточного слоя при гальваническом никелировании, хромировании, серебрении и золочении и т.п. Более ограниченно в гальванопластике используется осаждение железа, олова, родия по серебру и других металлов или их сочетаний.

Копию от оригинала отделяют либо по специально наносимому барьерному слою, либо непосредственным удалением (расплавлением, химическим растворением) оригинала.

Поверхность копируемого изделия должна быть электропроводной. На модели из непроводящих материалов различными способами наносят проводящее покрытие. Чаще всего практикуются втирание графита в восковой подслой или химическое восстановление металлов на поверхности оригинала.

Несмотря на появление новых технологий, например: трехмерного сканирования и трехмерной печати, литья в эластичные формы и по выплавляемым моделям и т.п. гальванопластика продолжает оставаться наиболее востребованным методом получения точных металлических копий небольших художественных предметов и некоторых других типов изделий.

Гальваностегия

Гальваностегия — электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета, детали.

В зависимости от требований, предъявляемых к эксплуатационным характеристикам деталей, различают покрытия:

  • защитные (для защиты покрываемого металла от коррозии);
  • защитно-декоративные (для защиты покрываемого металла от коррозии и придания его поверхности декоративного вида);
  • декоративные (для придания поверхности покрываемого металла декоративного вида);
  • специальные (для придания поверхности покрываемого металла определённых свойств, например: диэлектрических, электропроводных, износостойких, противозадирных, под пайку, для повышения адгезии при гуммировании стальных изделий и т. д.);

Одни и те же покрытия в зависимости от области их применения могут относиться к защитным, защитно-декоративным или специальным.

Получаемые покрытия — осадки — должны быть плотными, а по структуре — мелкозернистыми. Чтобы достигнуть мелкозернистого строения осадков, необходимо выбрать соответствующие состав электролита, температурный режим и плотность тока. Выбор способа покрытия зависит от назначения и условий работы изделия.

Цели гальванического покрытия металла

Что это такое гальваника для бытового применения? Теоретически не слишком сложно найти специализированное предприятие, заключить договор, получить готовое изделие с официальными гарантиями. Однако практическое воплощение подобных идей сопряжено с разными трудностями:

  • оплатой услуг и потерями времени;
  • отсутствием хороших специалистов или соответствующих производств поблизости;
  • нежеланием исполнителей для выполнения сравнительно небольшого объема работ перенастраивать имеющееся оборудование.

Только самому можно создать уникальное гальванопокрытие с особыми характеристиками. Технология открывает широкие возможности для индивидуального творчества. Как станет понятно после изучения представленных в публикации данных, технологию получится воспроизвести качественно без чрезмерных затрат.

Гальваническое покрытие – это безупречный внешний вид изделий сложной формы

Фотография наглядно демонстрирует отличное качество обработки мельчайших деталей и труднодоступных участков. Кроме улучшения эстетических параметров, металлогальваника помогает создать на изоляторе слой с низким электрическим сопротивлением.

Нержавейка стоит дорого. Вместо нее повышают стойкость изделий при повышенной влажности с помощью меднения. Технология подходит для изготовления эффектных ювелирных украшений, декоративных и функциональных элементов мебели. С ее помощью упрочняют миниатюрные детали, обеспечивают химическую нейтральность.

В косметологии гальванический разряд малой интенсивности применяют для улучшения функционального состояния кожных покровов, удаления отдельных дефектов

Как правильно подготовить изделие к процедуре

Предметы, которые подлежат гальванизации, должны иметь очищенную от коррозии и грязи поверхность. Ручной механической очисткой или шлифовальными приборами поверхность зачищается до блеска. Раковины и глубокие необработанные царапины не должны остаться на детали. В противном случае атомы во время гальванизации не смогут образовать хорошей связи и выпадут в осадок. После механической обработки нужно погрузить деталь в сильный щелочной или кислотный раствор. Можно воспользоваться кратковременным изменением полярности на установке. Стальные детали опускают на несколько минут в разогретый до 90 градусов фосфорнокислый натрий. Медь или её сплавы очищают содой или любым моющим средством. Можно также применить фосфорнокислый натрий, но не подогретый.

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.

Это интересно: Фехраль — виды, свойства, марки, общие сведения

Гальваностегия

Гальваностегия цианидными растворами производится на коммерческих заводах; в противном случае используются заменители, не содержащие цианидов или цианидсодержа-щих материалов.

Гальваностегия не ограничивается покрытиями одного металла другим. В последние годы все большее значение приобретает электрохимическое получение сплавов металлов. Мы привыкли к тому, что сплавы всегда получали при высокой температуре, расплавляя два или более металла.

Гальваностегия — нанесение тонких покрытий ( от допей мк до десятков ивнек-рых случаях сотен мк), прочно сцепленных с покрываемыми изделиями и составляющих с ними как бы одно целое, с целью: защиты металлич. Различают анодные и катодные покрытия.

Гальваностегия, основанная на кристаллизации металла из солевого раствора при прохождении через раствор постоянного тока, позволяет создавать любые тончайшие защитные слои из металлов, которые не подвергаются окислению.

Гальваностегия применяется в основном для защиты металлов от коррозии.

Гальваностегия — покрытие пленкой окиси металла, как правило, не имеет значения для повышения стойкости металла к сельскохозяйственным химикатам, так как анодная пленка окиси алюминия растворяется в кислых или щелочных жидкостях. Она имеет некоторое значение при повышении прочности металла по отношению к нейтральным растворам солей тяжелых металлов. Для защиты широко используется окрашивание металлических частей самолета и оборудования с использованием в качестве ингибирующего грунта дихромата натрия.

Конструктивная прочность емкостей высокого давления.

Гальваностегия представляет собой раздел химии, издавна тесно связанный с одной из важнейших отраслей народного хозяйства — с машиностроением. По мере изменения условий эксплуатации различных машин и повышения требований к ним менялись и требования к гальваническим покрытиям, увеличивалась их роль в обеспечении надежной работы деталей и узлов, расширялись области их назначения и применения.

Гальваностегия осуществляется в ваннах из материала, химически стойкого в отношении применяемого электролита. Крупные ванны выполняют стальными, сварными, причем для кислых растворов их изолируют внутри резиной, эбонитом, винипластом1 или по-крзшают кислотоупорными и термостойкими лаками. Обрабатываемые изделия устанавливаются обычно на подвесках в ванне. Для процессов, протекающих при малой плотности тока ( 0 01 — 0 1 А / см2), применяют стационарные ванны с неподвижными катодами. При больших плотностях тока ( например, при хромировании) применяют ванны непрерывного действия, в которых изделия в процессе покрытия перемещаются от одного края ванны к другому. Такие ванны обычно снабжены устройствами для перемешивания электролита Сжатым1 воздухом и его фильтрации. В таких автоматах изделия, перемещаясь шагами по горизонтали и вертикали, поочередно проходят все ванны.

Гальваностегия — электролитический способ покрытия металлических изделий слоем благородного металла ( золота, платины) или другого металла, не поддающегося окислению. Например, при никелировании предмета он сам служит катодом, кусок никеля — анодом. Пропуская через электролитическую ванну в течение некоторого времени электрический ток, покрывают предмет слоем никеля нужной толщины.

Гальваностегия располагает средствами, позволяющими получить осадки необходимой структуры всех технически важных металлов.

Гальваностегия располагает средствами, позволяющими получить осадки необходимой структуры всех технически важных металлов.

Гальваностегия, которая осуществляется после химической подготовки поверхности, мало чем отличается от обычной гальваностегии — нанесения металлопокрытий на металлические детали.

Гальваностегия имеет несравненно большее значение в промышленности, хотя гальванопластика была разработана раньше.

Гальваностегия и электрооксидирование относятся к покрытиям металлов и здесь не рассматриваются.

Теоретические основы гальванопластики

Металлы, которые осаждают на поверхность формы в процессе гальванопластики выделяют из водных растворов их солей – сульфатов. Процессы электролитической диссоциации, в результате которых молекулы солей металла распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы, достаточно широко отражены в теоретических материалах по гальванике. По сути процесс гальванопластики является гальваническим процессом – изделие погружают в электролит (водный раствор сульфатов) и подключают к минусу, электроды (пластины из того же металла, что и будущее покрытие) подключают к плюсу источника постоянного тока. По мере прохождения через электролит тока будет происходить электролиз и на поверхность изделия будет осаждаться слой металла.

Для получения копий деталей и предметов искусства наиболее распространен метод осаждения меди. Для приготовления медного электролита используют медный купорос – кристаллогидрат сульфата меди и серную кислоту. Медный купорос, при прохождении электрического тока через электролит, выделяет ионы меди (катионы) которые осаждаются на детали, подключенной к катоду. Серная кислота используется для повышения электропроводности раствора.

Гальваника в домашних условиях с муриевой кислотой

Мурий – от латинского muria «рассол, раствор соли». Такого элемента нет в таблице Менделеева. Так прозвали химики газообразный хлор Cl2. Муриевая кислота – это соляная кислота HCl. Она схожа с серной кислотой и в просторечии называется паяльной.

Процесс гальваники в соляной кислоте с использованием медного анода выглядит так:

  • к питающим зажимам подключаются стальная заготовка и кусок меди, соблюдая полярность (заготовка подключается к минусу, медь – к плюсу);
  • ванна заполняется электролитом: вода и соляная кислота – 5:1;
  • оба элемента погружаются в раствор, зажим на детали присоединяется к месту, где не нужна гальванизация, или всё время сдвигается в процессе покрытия;
  • раствор периодически перемешивается в ходе работы для равномерности слоя.

Внимание! При смешивании электролита кислоту льют тонкой струйкой в воду, а не наоборот. Перемешивают стеклянной палочкой и в защитных очках

Между противоположными электродами соблюдают некоторое расстояние, чтобы не возникло участков быстрого оседания меди. Изделие покроется тонким напылением, толстого слоя добиться сложно. Время, необходимое для покрытия, может достигать нескольких часов.

Подготовка материала

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

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

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

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

После обработки химикатами изделие промывают под проточной холодной водой.

Металлическая статуэтка (Фото: Instagram / _galvanoplastika_)

Применение технологии

Гальванопластика нередко применяется по отношению к различным изящным предметам (ювелирным изделиям, орденам и медалям, монетам, раковинам, цветочным горшкам, скульптурам, портретам и т.п.). Чаще всего в гальванопластике используется медь. Однако могут применяться и другие металлы, в том числе никель, хром, сталь, серебро.

При соблюдении всех технологических требований отличить скопированный предмет от оригинального можно лишь по барьерному слою или по удалению оригинала. Причем все работы вполне возможно выполнить своими руками в домашних условиях.

Обратите внимание! Покрытие копируемого изделия должно быть электропроводящим. Если материал лишен такого свойства, на него наносится бронза или графит

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации