Меднение в домашних условиях

Меднение в домашних условиях

Содержание статьи:

Меднение в домашних условиях – это технологический процесс, позволяющий наносить на металл, а также другие материалы (вольфрам, сталь) слой меди толщиной от 1 до 300 мкм. Покрытие медным слоем обеспечивает хорошую адгезию металла и при увеличении толщины покрытий придает блеск изделиям, устраняет небольшие дефекты, позволяет создавать копии вещи. Удивительно, но все это можно делать и самим. Сегодня мы расскажем, как осуществить меднение металла в домашних условиях.

Для металлических деталей можно выполнить меднение в домашних условиях. Рассмотрим меднение, с опусканием детали в раствор с электролитом. Для этого необходимо иметь:

  • небольшие медные пластины,
  • несколько метров токопроводящей проволоки;
  • источник тока, с напряжением до 6 В;
  • рекомендуется также использовать реостат, для регулирования тока и амперметр.

Порядок работы

  • В качестве жидкости, хорошо растворяющей медь, применяется обычный электролит. Его можно купить или приготовить в домашних условиях. Для этого потребуется 3 мл серной кислоты, на каждые 100 мл дистиллированной воды. Необходимый раствор, можно получить, добавив в полученный электролит до 20 гр. медного купороса.
  • Перед началом процесса меднения детали, ее необходимо очистить наждачкой, чтобы снять оксидную пленку с поверхности.
  • Затем, деталь обезжиривается горячим содовым раствором, и промывается чистой водой.
  • В стеклянную емкость, нужного объема, наливается приготовленный раствор электролита.
  • Затем, туда опускаются две медные пластины, на токопроводящих проводах. Между двумя медными пластинами подвешивается, предназначенная для меднения в домашних условиях деталь, на аналогичном проводе. Необходимо проследить, чтобы медные пластины и деталь были полностью залиты раствором электролита.
  • На следующем этапе, концы проводов от медных пластин подсоединяются к плюсовой, а обрабатываемая деталь к минусовой клеммам источника тока. Последовательно, в созданную электрическую цепь нужно подсоединить реостат и амперметр. После включения тока в цепи, он реостатом устанавливается в пределах 15 мА на 1 см 2 площади поверхности детали.
  • Выдержав, обрабатываемую деталь в растворе, в пределах 15-20 минут, нужно выключить электропитание и извлечь изделие из раствора. За этот непродолжительный промежуток времени, поверхность детали покроется тонким слоем меди. Толщина покрытия будет зависеть от продолжительности процесса меднения. Таким образом, можно достичь меднения поверхности любого изделия слоем в 300 мкм и более.

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.

Гальваника в домашних условиях: оборудование и материалы

Чтобы выполнить покрытие медным слоем самостоятельно, нужно приобрести необходимое для процесса оборудование и материалы.

Прежде всего, нужно подготовить источник электрического тока. Разные домашние мастера советуют использовать силу тока, разброс которой в большом диапазоне. Работа должна проводиться на постоянном токе.

В качестве источника тока можно взять батарейку КБС-Л напряжением 4,5 вольт или новую батарейку марки «Крона» с рабочим напряжением 9 вольт. Можно также вместо нее использовать выпрямитель малой мощности, дающий напряжение не более 12 вольт, или автомобильный аккумулятор.

Обязательным является использование реостата для регулировки напряжения и плавного выхода из процесса.

Для раствора электролита должна быть заготовлена нейтральная емкость, например из стекла, а также пластиковая широкая посуда, имеющая достаточные размеры для размещения в ней детали. Емкости должны выдерживать температуру не менее 80оС.

Также понадобятся аноды, обеспечивающие покрытие всей поверхности детали. Они предназначены для подведения тока в электролитный раствор и его распределение по всей площади детали.

Для проведения гальваники в домашних условиях понадобятся также химреактивы для приготовления раствора:

  • медный купорос,
  • соляная или другая кислота,
  • дистиллированная вода.

Заготовив все необходимое, можно приступать к работе.

Меднение в электролите

Такая методика подходит лишь для покрытия слоем Cu металлических деталей. По сути, технология мало чем отличается от того же цинкования в домашних условиях.

Подготовка

Оборудование понадобится простейшее:

Ванночка (емкость) стеклянная. Ее вместительность определяется габаритами обрабатываемой детали. Даже литровая банка или стакан – как варианты.

Медные электроды. Как правило, используются два. Это позволяет более качественно покрыть заготовку слоем со всех сторон и упрощает сам процесс. По ходу работы не придется периодически менять положение детали относительно электрода. Что именно использовать, зависит от конкретной ситуации – пластины из меди, куски толстой проволоки. Это непринципиально.

Источник тока и соединительные провода. Достаточно даже маломощного блока питания, на 6 – 8 В. Если в БП нет встроенного амперметра и не предусмотрена плавная регулировка напряжения, то придется использовать соответствующий прибор и реостат как отдельные элементы электрической цепи. Примерная схема, которую собирают для меднения деталей, показана на рисунке.

Электролит. Можно использовать покупной раствор, хотя придется и поискать. Если же его готовить самому, то на 100 мл воды дистиллированной понадобится серная кислота (3 мл) и медный купорос (20 г) – не дефицит.

Процесс меднения

    Деталь зачищается от наслоений. При необходимости – протравливается, погружается в специальные растворы для удаления инородных фракций. Что именно использовать, зависит от степени и вида загрязнения. Обезжиривание образца. Самый простой способ – окунуть в раствор соды (горячий), а потом промыть водой для удаления ее остатков. В емкость наливается приготовленный состав и помещаются электроды. Уровень раствора выбирается так, чтобы он полностью покрывал обрабатываемую деталь. Погружение изделия. Оно подвязывается на проводе, который соединяется с «–» БП. Необходимо проследить, чтобы заготовка не касалась стенок ванночки, ее дна и электродов.

После включения напряжения величина тока постепенно повышается до расчетного значения, и в таком режиме обработка осуществляется в течение ⅓ часа (время ориентировочное). Если меднение проводится впервые, то следует контролировать данный процесс. О том, что деталь можно вынимать из емкости, судят по оттенку ее поверхности и равномерности покрытия (отсутствию необработанных участков, раковин, вкраплений и так далее).

Остается лишь смыть с образца остатки электролита и просушить. Получается, что эта технология для реализации в домашних условиях никакой сложности не представляет.

Читайте также  Кондуктор для сверления своими руками

Где используется?

Выделяют несколько основных случаев применения меднения:

  • Для декорирования. В последнее время увеличился спрос на старинные медные изделия. При помощи специальной обработки нанесенный слой меди придает поверхности «состаренный вид».
  • Гальваническое меднение. Данный способ нанесения железа используется для производства копий отдельных медных деталей различных форм и размеров. Сначала создается основа из воска или пластика, которую в последствии покрывают электропроводящим раствором и медным слоем. Такая технология широко применяется при изготовлении сувенирной продукции, ювелирных изделий, а также барельефов и волноводов.
  • В электротехнике. Низкая стоимость меднения выгодно выделяет этот метод – по сравнению с покрытиями из серебра или золота, медные изделия могут применяться в электротехнических отраслях (для производства электродов, контактов под напряжением и в качестве основы под пайку).

Технологию меднения также совмещают с различными типами гальванизации:

  • Для создания многослойного декоративного покрытия со слабыми защитными характеристиками. В таком случае используется медь, хром и никель – трехслойный защитно-декоративный слой, который повышает степень сцепления с основным материалом поверхности.
  • Для защиты определённого участка детали при цементации. При гальванизации свинцовых изделий медью необходимо предохранение покрытий стальных элементов от науглероживания. Меднению поддаются только те участки, которые в дальнейшем будут подвергаться механической обработке.
  • При реставрационных работах. В процессе омеднения на восстанавливаемой детали образуется промежуточный слой, который в дальнейшем послужит основой для более прочного покрытия (хромирования, никелирования). Для гальванического способа характерно нанесение толстого слоя меди, до двухсот пятидесяти микрометров. Это связано с необходимостью ликвидации всех повреждений и дефектов поверхности.

На видео: гальваническое меднение в декоративных целях.

Характеристики металла

Как уже было сказано выше, в природе медь, как правило, находится в виде небольших самородков.

Это уникальное вещество представляет собой достаточно тяжелый металл, который на вид напоминает самородок яркого розово-красного оттенка.

Этот металл обладает относительной мягкостью и высокой ковкостью, кроме этого, имеет температуру плавления порядка тысячи ста градусов по Цельсию.

Он великолепно проводит не только тепло, но и электрический ток, что и объясняет повышенный спрос на данный металл в электротехнике и приборостроении.

В большинстве случаев в природе медь находится не в чистом состоянии, а с различными примесями.

Всевозможные природные добавки в зависимости от различных факторов в металле могут варьироваться и различаться приблизительно от десяти до пятидесяти раз.

Для данного металла большое значение имеет содержание в нем кислорода, и в зависимости от количества этого элемента в состав меди, разработана определенная классификация.

Так, медь может быть бескислородной и рафинированной.

Кроме этого, бывает медь с большим содержанием кислорода в своем составе, а также общего назначения, когда содержание кислорода максимальное.

Помимо данного элемента в этом металле также может находиться водород, попадающий туда за счет электролиза или отжига.

Медь имеет определенную кристаллическую решетку, и атомы водорода занимают в ней пространство в междоузлиях, а это значит, что на ее свойства они не оказывают практически никакого влияния.

Если медь в своем составе содержит в определенном количестве кислород, то водород имеет свойство определенным образом взаимодействовать, но только при достаточно высоких температурах с медной закисью, и в этом конкретном случае начинает формироваться водяной пар, который имеет достаточно высокие показатели давления.

Это оказывает негативное влияние на металл в целом и может привести в некоторых случаях к образованию вздутий, а также трещинам и разрывам.

Такое отрицательное воздействие у химиков получило название водородная болезнь.

На изменении показателей пластичности у меди в худшую сторону могут оказать влияние присутствие железа, сурьмы.

Те примеси, которые относятся к группе малорастворимых, понижают хрупкость этого металла, но только при достаточно высоких внешних температурах, а это значит, что для меди крайне нежелателен процесс обработки горячим давлением.

На видео выше показано химическое меднение данного металла.

Что означает собой процесс меднения?

В ряду цветных металлов медь занимает особое место. Сам по себе металл обладает уникальными свойствами, благодаря которым он применяется как в чистом виде так и в составе сплавов металлов. В чистом виде при чистоте 97-98% медь отлично проводит ток, имеет ярко-красный цвет и легко поддается механической обработке. В составе сплавов, например, бронзы она приобретает механическую жесткость и повышенную прочность, но при этом, сохраняет свой желто-красный цвет.

Использовать эти качества для нанесения защитного или декоративного покрытия на металлические поверхности в технике получило название меднение. В промышленных масштабах это делается для получения тонких, толщиной всего в несколько микрон покрытий деталей и материалов с особыми свойствами. Так печатные платы приборов и автоматики, омедненные пластины кровельного металла и многие скульптурные композиции изготавливаются с применением технологии меднения. Такое покрытие плотно прикрепляется к основанию, его нельзя смыть водой, оно в отличие от краски держится намного дольше, правда, со временем мель окисляется и становится зеленой.

Техника безопасности при выполнении работ

Все работы с химическими реактивами и источником электрического тока должны проводиться с соблюдением необходимых мер предосторожности.

Выполнение меднения алюминия в жилом помещении категорически запрещено. Для этих целей лучше использовать подсобное помещение, гараж или мастерскую. Электрическое оборудование должно быть заземлено.

Для защиты здоровья человека необходимо выполнять следующие рекомендации:

  • для защиты органов дыхания нужно пользоваться респиратором;
  • чтобы химические вещества не попали в глаза, необходимо работать в защитных очках;
  • все работы следует проводить в специальной одежде (резиновые перчатки, клеенчатый фартук, специальная обувь).

Процесс покрытия алюминиевых изделий слоем меди не представляет особой сложности даже для человека, мало знакомого с течением химических реакций. Купить или изготовить соответствующее оборудование также не вызовет особых проблем. Зато многие изделия, казалось бы, потерявшие привлекательный внешний вид, приобретут вторую жизнь.