Способ покрытие металла медью

Покрытие металлов медью в домашних условиях

Меднение в домашних условиях: особенности покрытия, технология, электролиты и оборудование. Гальваническое покрытие медью с погружением и без погружения. Рецепты домашних электролитов. Техника безопасности и утилизация химикатов.

При меднении в домашних условиях используются доступные и недорогие материалы, которые легко приобрести в магазинах розничной торговли.

Медный купорос используется для борьбы с плесенью, грибком и садовыми вредителями и свободно продается в хозяйственных магазинах, а в качестве анодов можно использовать короткие отрезки медных труб или электротехнических шинок.

Меднение металла домашними мастерами, в основном, производится в декоративных целях, в том числе для покрытия мебельной фурнитуры, столовых приборов, металлических частей люстр, бижутерии и пр. При выполнении определенных условий гальваническое покрытие медью можно выполнять и по органическим материалам.

Таким образом меднят высушенные цветы, орехи, листья и даже насекомых. Кроме того, во многих случаях обязательным условием для никелирования и хромирования является наличие подслоя меди, который также создается путем ее осаживания из электролита.

Цель меднения металлов и сферы их применения

Медь обладает совокупностью свойств, которые определяют условия ее применения при меднении металлов и неметаллических материалов. Она пластична, легко поддается полировке, а гальванический слой после меднения практически не имеет пор.

По этой причине медные покрытия очень часто используют в качестве подслоя при хромировании и никелировании изделий, которые эксплуатируются в условиях постоянных сжатий и растяжений. Пластичность меди является идеальным условием для ее применения в гальванопластике.

Толстослойное меднение художественных изделий и сложных моделей позволяет создавать их абсолютно точные копии, которые не трескаются и не деформируются при снятии с оригинала.

Медь обладает лучшей среди недрагоценных металлов электропроводностью и хорошо паяется. Поэтому меднение стальных изделий широко используется в радиотехнике и электротехнике при изготовлении проводников, контактов, деталей антенн и волноводов.

В условиях применения высокочастотных сигналов на медное покрытие приходится большая плотность тока (скин-эффект), что снижает общее сопротивление проводника.

Еще одна область использования меднения — это создание тонких проводников на поверхностях пластмассовых изделий, а также покрытие пластика токопроводящими слоями.

Характеристики омедненных металлов

Под воздействием атмосферных факторов оно достаточно быстро разрушается, и даже в домашних условиях его обычно покрывают лаком. В то же время подслой из меди значительно улучшает характеристики многослойных покрытий в части механической прочности и коррозионной стойкости.

Нержавеющие стали обычно защищают от коррозии трехслойным покрытием из хрома, никеля и меди. При этом меднение проводится первым, чтобы при использовании изделия в условиях переменных нагрузок обеспечить пластичность всего составного слоя.

Точно такую же роль меднение играет в покрытиях металлопроката и листового железа, из которых изготавливают профильные изделия, эксплуатируемые в условиях морского климата и агрессивных сред. Омедненные провода и контакты из алюминия легко паяются и имеют более низкое сопротивление, особенно на высоких частотах.

Технические условия электролиза позволяют при меднении металлов в декоративных целях окрашивать поверхностные слои меди в различные цвета и придавать им дополнительный блеск (на фото ниже – меднение по нержавейке).

Технология процесса меднения

В общем виде процесс гальванического меднения состоит из следующих этапов, которые в зависимости от технических условий могут быть дополнены другими видами обработки:

• механическая очистка (с помощью металлической щетки, шкурки и электроинструмента);
• промывка проточной водой;
• обезжиривание (химическое или электролитическое);
• промывка и сушка;
• проверка качества поверхностей;
• погружение изделия в электролит;
• подача тока и контроль процесса;
• промывка и сушка готового изделия.

Основой для подавляющего большинства электролитов является раствор медного купороса (сернокислой меди), в который в зависимости от условий обработки добавляют различные химические реагенты.

Технология гальванического меднения основана на использовании расходуемых анодов, которые служат источником анионов меди, осаждаемых в виде тонкого слоя на поверхности катода-изделия. В роли катодов выступают пластины меди любой чистоты.

Способы меднения металлов

С помощью химического метода нельзя получить покрытия большой толщины, но оно проще, дешевле и может выполняться в крайне простых условиях. С помощью него легко получить тонкие декоративные пленки не только на металлах, но и на пластике, стекле, керамике и пр.

К примеру, химическое меднение стали происходит за несколько десятков секунд путем простого погружения в медный купорос.

Погружение в электролитный раствор

Оба метода могут применяться с полным погружением детали в раствор электролита. При гальваническом методе анионы меди отрываются от анода и движутся к катоду под воздействием электрического тока, а при химическом их движение происходит за счет разной электроотрицательности металлов.

Поэтому в первом случае при прочих равных условиях за одну и ту же единицу времени осаждается гораздо большее количество меди, но при этом затрачивается электрическая энергия.

Меднение алюминия рекомендуется производить только методом погружения, которое необходимо выполнять сразу после обезжиривания и травления в кислоте, иначе на его поверхности быстро образуется прочная оксидная пленка.

В видеоролике ниже подробно рассказывается об условиях, которые необходимо соблюдать для качественного меднения алюминия.

Без помещения в электролитный раствор

В первом случае необходимо изготовить медную кисточку из обрезка кабеля с большим количеством мягких медных жил. Ее подсоединяют к плюсу источника, а минус подают на изделие. Затем, постоянно обмакивая кисточку в электролит, «красят» подготовленную поверхность, подбирая по ходу условия и скорость меднения.

Во втором варианте изделие просто покрывают раствором медного купороса с помощью малярной кисти, очищая и обмывая его после каждого слоя. Толщина обмеднения в этом случае будет небольшой и зависит от условий обработки и количества наложенных слоев.

Этот метод хорошо подходит для меднения стали, к которой медь «липнет» даже при условии не очень хорошей подготовки поверхности. А при нанесении таким способом медного купороса на поверхность алюминия достаточно сложно добиться устойчивого результата из-за его склонности к быстрому окислению.

Использование медного купороса

Если на медном купоросе садово-огородного назначения не указан состав, то для электролита он не годится, т. к. может содержать различные добавки, влияющие на гальванический процесс.

При приготовлении электролита в домашних условиях не следует применять сырую водопроводную воду, поскольку она содержит недопустимые при меднении соединения хлора. Перед использованием ее следует отстоять и прокипятить или же просто приобрести дистиллированную.

Гальваника медью в домашних условиях

В домашних условиях гальваническое меднение чаще всего используют в декоративно-прикладных целях или для нанесения медного подслоя перед никелированием и хромированием.

Обычно медью покрывают мебельную фурнитуру, предметы кухонной утвари, элементы светильников, бижутерию, а также части инструментов и ножей. Подбор параметров гальванизации домашними мастерами обычно делается опытным путем по цвету и качеству покрытия.

Те, кто занимается меднением серьезно, в том числе и в коммерческих целях, используют в своих установках регулируемые источники тока или реостаты, с помощью которых устанавливается необходимая плотность тока и скорость осаждения.

Для тех, кто не хочет возиться с самостоятельным подбором химических компонентов, интернет-магазины предлагают наборы для приготовления разнообразных электролитических растворов, в том числе и для меднения пластиков и органических материалов.

А одно из самых популярных направлений современной домашней гальваники — это покрытие медью высушенных растений, орехов, желудей и насекомых. Такие изделия выглядят впечатляюще и используются не только в декоративных целях, но и для изготовления бижутерии (см. ниже меднение и патинирование грецкого ореха).

Техника безопасности

Поэтому в домашних условиях все работы по приготовлению электролита и химической обработке изделия необходимо выполнять в резиновых перчатках и клеенчатом фартуке, а при больших объемах использовать респираторы и защитные очки.

Сам по себе медный купорос не требует какой-либо обработки перед утилизацией, но, поскольку электролиты на его основе содержат серную кислоту, ее необходимо нейтрализовать с помощью щелочи или соды.

Оборудование и материалы

Для меднения в домашних условиях требуется минимальный набор оборудования и реактивов. В качестве гальванической ванны можно использовать любую пластиковую или стеклянную емкость.

Для приготовления электролита для меднения необходим только медный купорос и чистая вода, а источником тока может служить старая зарядка для телефона или пара батареек. Другие материалы и инструменты также немногочисленны и доступны в бытовых условиях.

В первую очередь это серная кислота (жидкость для аккумуляторов), сода, обрезки медных изделий (труб, шинок, контактов) и наждачка на матерчатой основе.

Рецепт простого раствора

В состав самого простого электролита, используемого для меднения в домашних условиях, входят всего два реагента: сернокислая медь (медный купорос) в количестве 180÷220 г/л и серная кислота (жидкость для аккумулятора) — 40÷60 г/л. В качестве блескообразующих добавок к такому электролиту домашние мастера используют желатин и декстрин (0.5÷1.0 г/л).

В Интернете можно найти рецепты электролитов с добавками, которые способствуют созданию медных покрытий с разнообразными эффектами (матовость, зеркальный блеск, различные оттенки).

При этом, как правило, указывают только название химического вещества и условия его применения, а насколько оно доступно и где его взять — не пишут.

Если вы знаете названия таких добавок, которые можно свободно приобрести в хозяйственном магазине или аптеке, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях к этой статье.

Источник

Простой способ покрыть металл медью для декорирования и защиты от коррозии

Меднение — один из популярных способов изменения физических свойств металлов. Например, после покрытия стали слоем меди основа улучшает токопроводящие качества, а также обретает более привлекательный, декоративный вид. Чтобы покрыть сталь медью самостоятельно и без лишних затрат, можно воспользоваться недорогими средствами с применением простейших методик.

Зачем проводится меднение металлов

Меднением называют нанесение на разные материалы и изделия тончайшего слоя меди. Обычно толщина этого слоя составляет 1-300 мкм. Именно медь обладает рядом свойств, которые делают ее пригодной для данной манипуляции. Она пластична, отлично поддается полировке. Гальванический пласт на стали после выполнения меднения почти не имеет пор.

Кроме того, медь характеризуется высокой электропроводностью и легко паяется. При использовании высокочастотных сигналов наибольшая плотность тока приходится на медный слой (скин-эффект), а общее сопротивление снижается.

Области применения технологии меднения обширны:

• создание промежуточного слоя перед хромированием и никелированием разных изделий (для снижения риска растрескивания при эксплуатации в сложных условиях);
• применение в гальванопластике;
• толстослойное покрытие сложных моделей и художественных образцов, производство копий разных изделий;
• изготовление радиотехнических, электротехнических деталей — контактов, проводников, антенн, волноводов;
• нанесение токопроводящего слоя на пластиковые изделия;
• защита металлопроката, листового железа, профилей.

Новые свойства стали после меднения

Выполнение меднения повышает коррозионную стойкость стали и усиливает ее прочность. Особенно надежным будет многослойное покрытие, которое также включает прослойки хрома или никеля поверх меди. Если меднение произвести первым, то вся поверхность будет пластичной и несклонной к истиранию. Нельзя не отметить и улучшенные декоративные свойства изделий после меднения — они обретают красивый блеск и вид «под старину».

Покрытие изделий медью «под старину»

Медь надежно сцепливается со стальной поверхностью, но без проведения дополнительных защитных мер не удерживается надолго. Разрушение медного слоя происходит под влиянием температурных перепадов, атмосферных факторов. Снизить риск растрескивания поможет нанесение на изделие специального лака.

Основные методики меднения

Покрытие медью может осуществляться двумя способами — химическим и гальваническим. Для работы проще всего применять медный купорос, причем он подходит для выполнения обеих методик. В первом случае медь из купороса будет осаждаться на стальном изделии в ходе химической реакции, а во втором — под действием электрического тока.

В растворе электролитов

Гальваническая методика предполагает погружение в раствор электролитов, потому не подходит для габаритных предметов. Частицы меди во время процесса отсоединяются от анода и перемещаются к катоду. В результате действия электроэнергии меднение происходит довольно быстро. Заранее нужно правильно подготовить стальную поверхность — очистить и обезжирить ее.

Покрытие медью методом гальванизации к содержанию ↑

Без раствора электролитов

Основой химического меднения является движение медных частиц вследствие разницы в электроотрицательности со сталью. Готовое покрытие будет иметь меньшую толщину, нежели при гальванической методике, зато наносится проще, без лишних затрат. Кроме того, методика подходит и для обработки пластика, керамики, стекла.

Для работы нужно положить предмет в раствор купороса или нанести его на поверхность кисточкой. Медь «прилипает» к стали даже при условии некачественной подготовки основания, хотя результат будет не столь долговечным.

Меднение своими руками

Основной реагент — медный купорос (сернокислая медь 97-98%) — реализуется во всех хозяйственных магазинах. Важно, чтобы процентное содержание основного вещества было не ниже указанного, потому медный купорос из садово-огородных отделов может не подойти для меднения. Водопроводная вода для этой цели также не годится из-за присутствия соединений хлора. Придется подготовить кипяченую или дистиллированную воду. В роли емкости для раствора используют любую удобную тару из стекла или пластика. Источником тока послужит телефонная зарядка, 2 батарейки или иной источник питания на 6-8 В. Также надо приготовить:

• жидкость из аккумулятора (серную кислоту);
• два медных электрода (например, куски проволоки);
• соду;
• наждачку;
• защитные очки и перчатки;
• спирт медицинский;
• две емкости для промывки;
• порошковое СМС на щелочной основе;
• средство для мытья посуды;
• чистую тряпочку;
• губку.

Оборудование для гальваники

Вначале готовят раствор из 150 мл воды с температурой около +40 градусов и 100 г медного купороса. Состав тщательно перемешивают до растворения кристаллов, вводят в него 50 мл спирта. Отдельно отмеряют 250 мл серной кислоты и разбавляют водой в пропорции 60:40. Обе составляющие электролитного раствора соединяют в одной емкости. Действуют предельно осторожно, чтобы не получить ожог. Для этой цели неподалеку должна быть сода: ее сразу посыпают на поврежденный участок кожи, если туда попал раствор.

Отдельно готовят две промывочные емкости, в каждую из которых вливают по литру чистой воды, причем в одной из них также разводят 2 ложки соды, а во второй — 2 ложки порошкового моющего средства. После предпринимают следующее:

• подготавливают изделие — очищают от грязи, обеспыливают, шлифуют до блеска, потом промывают со средством для посуды с целью обезжиривания;
• вытирают заготовку насухо;
• в электролитный раствор вводят электроды, включают напряжение;
• опускают изделие в раствор на несколько секунд, повторяют операцию 2-5 раз;
• споласкивают деталь в содовом растворе;
• еще раз кладут стальной предмет в электролитный раствор и прополаскивают в растворах соды и порошка моющего средства;
• дают изделию высохнуть, натирают его губкой до блеска.

Обмеднение медным купоросом в домашних условиях

Чтобы усилить сияние меди, в электролитный состав можно добавить блескообразующие компоненты — декстрин, желатин в количестве 1 г/л. Со временем медный слой может позеленеть, поэтому целесообразно сразу покрыть его защитным лаком.

Техника безопасности

Медный купорос не является сильнодействующим и опасным для здоровья веществом, но при касании кожи может вызвать аллергическую реакцию. Зато довольно опасна в работе серная кислота, поэтому трудиться нужно только с применением средств индивидуальной защиты — перчаток, респиратора, очков.

В окончание работы нейтрализуют раствор содой, а потом утилизируют его. При соблюдении указанных мер процесс проходит быстро, без особых трудностей и с получением отличного результата.

Источник