Учимся меднить металл своими руками в домашних условиях

Особенности процесса в быту

Омеднение металлических предметов носит название – гальваностегия. Принцип заключается в погружении предмета в раствор электролита с осажденным медным купоросом. Мало кто знает, что гальванизацию можно проводить и в домашних условиях, для этого не требуется наличие специального оборудование. Данная операция способствует подготовке поверхности к последующим обработкам либо служит промежуточной стадией при нанесении никеля, хрома, латуни.

Изделия, обработанные таким способом, с добавлением в медь других металлов, весьма устойчивы к агрессивным факторам. Меднение не предполагает особых навыков и профессиональных знаний, однако есть несколько нюансов, которые необходимо учитывать.

На видео: принцип меднения металлических предметов.

2 Технологии различных методов цинкования

Горячее – покрытия наносят погружением в емкость с расплавленным цинком, температуру которого поддерживают в интервале 460–4800 °С. Горячецинковые покрытия по долговечности, качеству – одни из лучших, а по объему производства находятся на 2 месте. Технологический процесс энергозатратен и сложен в плане обеспечения экологической безопасности, что обусловлено использованием химических способов подготовки поверхности и наличием расплавленного цинка.

Газо-термическое напыление – порошкообразный или проволочный цинк расплавляют и напыляют в газовом потоке на металл обрабатываемой детали. Этот метод оптимален для антикоррозионной защиты крупногабаритных металлических конструкций, которые не умещаются в гальваническую или с расплавом цинка ванну. Частицы расплавленного цинка ударяются о поверхность изделия и, деформируясь, образуют пористое («чешуйчатое») покрытие, которое, как правило, требует обработки порозаполнителем (лакокрасочным материалом). Комбинированное покрытие не теряет защитных качеств в различных средах (атмосфера, вода морская и пресная) 30 лет и более.

Термодиффузионное (шерардизация) – цинковое покрытие получают за счет проникновения атомов цинка в железную подложку с образованием железноцинкового сплава, имеющего сложную структуру. Эффект достигается благодаря тому, что атомы цинка при температурах свыше 2600 °С переходят в паровую фазу. Процесс проводят в замкнутом объеме муфелей или реторт, заполненных обрабатываемыми деталями и порошковой цинкосодержащей смесью. Технологию используют, когда необходимо получить слой цинка толще 15 мкм (обычно 25–110 мкм). Метод экологически безопасен. Покрытие беспористое, с высокой адгезией, защитная способность выше, чем у полученного гальваническим методом в 3–5 раз, и сопоставима со стойкостью горячецинкового.

Гальваническое – обеспечивает создание очень гладкого и точного покрытия, которое наносят при электрохимическом воздействии. Метод применим не только для электропроводящих материалов, но также и для неэлектропроводящих. Получаемое покрытие равномерное, точного размера, декоративного вида, блестящее, толщина, как правило, не превышает 20–30 мкм. Технология – цинковые пластины и обрабатываемую конструкцию погружают в резервуар с электролитом, а затем подключают к источнику постоянного тока. В процессе электролиза анод из цинка растворяется, а его молекулы оседают на поверхности изделия. Электрохимический метод связан с образованием опасных отходов.

Холодное – окраска изделий из металла грунтами, насыщенными высокодисперсным порошкообразным цинком (в готовом покрытии содержится 89–93 % цинка). Метод отличается высокой технологичностью, является самым простым, в настоящее время широко распространен. Очень эффективен для изделий, конструкций, которые нельзя обработать иным способом – закрепленные линии передач, трубы, элементы нефтяной аппаратуры, железнодорожных путей, дорожных ограждений, фурнитуры для мебели и прочие стационарные, неподвижные, труднодоступные объекты. «Холодное» покрытие может прослужить дольше, чем «горячее», в 3–4 раза. Недостатки – относительно низкая стойкость к различным механическим воздействиям и высокие требования к санитарно-гигиеническим условиям работы маляров из-за применения органических растворителей.

Все приведенные методы применяются в промышленных масштабах. Последние 2 можно реализовать самостоятельно с соблюдением необходимых мер безопасности.

Основные области применения медных покрытий

Использование меднения как самостоятельного покрытия:

В ДЕКОРАТИВНЫХ ЦЕЛЯХ

В настоящее время большой популярностью используются старинные медные изделия. Гальваническое меднение позволяет наносить медные покрытия, которые после специальной обработки «состариваются» и выглядят так, словно были изготовлены давно.

Только что нанесённое медное покрытие имеет яркий розовый цвет (блестящий или матовый, в зависимости от технологии нанесения).

В ГАЛЬВАНОПЛАСТИКЕ

Гальваническое меднение применяется для изготовления металлических копий изделий различной формы и размеров. Создаётся восковая или пластиковая основа, которая покрывается электропроводящим лаком и, впоследствии, слоем меди.

Такая технология меднения часто используется при изготовлении сувениров, ювелирных изделий, барельефов, волноводов и матриц.

В ТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕЛЯХ

Большое значение меднение металла занимает в электротехнической области. Благодаря низкой цене меднения по сравнению с покрытием серебром или золотом, медные покрытия часто применяются при меднении электротехнических шин, контактов, электродов и других элементов, работающих под напряжением. Часто меднение используется как покрытие под пайку.

Использование меднения в сочетании с другими гальваническими покрытиями:

ПРИ НАНЕСЕНИИ МНОГОСЛОЙНЫХ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ

Как правило, в сочетании с никелем и хромом (трёхслойное защитно-декоративное покрытие) и другими металлами в качестве промежуточного слоя для повышения сцепления с металлом основы и получения более прочных и блестящих покрытий.

ДЛЯ ПРЕДОХРАНЕНИЯ УЧАСТКОВ ПРИ ЦЕМЕНТАЦИИ

Меднение часто используется для предохранения участков стальных деталей от цементации (науглероживания). Медью покрываются только те участки, которые в дальнейшем подлежат обработке резанием (твёрдые науглероженные поверхностные слои не поддаются такой обработке, а медь защищает покрытые участки от диффузии в них углерода).

ПРИ РЕМОНТЕ И ВОССТАНОВЛЕНИИ ИЗДЕЛИЙ

Меднение металла часто применяется в реставрационных работах при восстановлении хромированных частей автомобильной или мото-техники, при этом наносится большой слой меди 100-250 мкм и более, который закрывает поры и дефекты металла, шлифуется и выполняет роль новой основы для нанесения последующих покрытий.

Техника безопасности

https://www.youtube.com/watch/UztWNC_gTLw

В первую очередь нужно придерживаться главного правила – работать в нежилых и отлично проветриваемых помещениях. Во-вторых, используемое в работе оборудование необходимо заземлять. В-третьих, несоблюдение личной безопасности чревато травмированием.

Чтобы обеспечить собственную защиту следует:

• Использовать респиратор.
• Работать в прорезиненных перчатках.
• Надевать специальную защитную одежду и обувь. Не лишним будет использование клеенчатого фартука.
• Защиту глаз обеспечить очками.
• Не употреблять еду и питье.

Рекомендуем внимательно изучить технологию на видео и после этого приступать к началу работ.

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.

Необходимое оборудование

Оборудование можно подготовить самостоятельно. Сначала подбирается подходящий источник питания. Это может быть батарейка (для обработки изделий небольшого размера) или аккумулятор. Подойдет понижающий блок питания, который выдает на выходе постоянный ток до 12 вольт. Иногда используют инвертор от сварочного аппарата. Подбирается реостат для регулирования силы тока.

Из нейтрального, устойчивого к химически агрессивным веществам материала подбирается широкая и глубокая ванночка. Надо учитывать, что электролитический раствор при гальваническом процессе может нагреваться до девяноста градусов по Цельсию.

Подготавливаются две пластины, которые будут токопроводящими анодами.

Для нагрева ёмкости с электролитом нужен электрический прибор с возможностью плавной регулировки температурного режима. Чаще всего используют подошву утюга или небольшую электроплитку. С их помощью происходит нагрев раствора до необходимой температуры и ускорение реакции.

Химические реактивы необходимо хранить в плотно закупоренной стеклянной посуде. Желательно каждый предмет подписывать.

Потребуются весы для точного измерения массы веществ, поскольку необходимая точность веса компонентов составляет один грамм. Такие весы можно приобрести, а можно сделать самостоятельно, используя вместо гирек старые советские монеты. Вес «желтых» монет точно соответствует их номиналу.

История открытия меди

Медь является первым металлом, который покорился человеку и сыграл самое большое значение в истории развития цивилизации. Произошло это событие за несколько тысячелетий до нашей эры, причем точной даты начала использования этого уникального металла установить не удалось.

В древние времена медные самородки применялись в основном для создания оружия и инструментов быта. Красно-зеленые самородки металла поначалу использовались так же, как и обычные камни. В дальнейшем опытным путем люди заметили, что обработка этого материала молотком придает ему особые свойства. Так зародилась холодная ковка металла.

Еще позже было обнаружено, что металл плавится и после остывания приобретает иные формы и свойства. Этот этап стал начальным в развитии горячего формования металлов.

Видео: Меднение в домашних условиях

На самом деле, меднение в домашних условиях проводят многие умельцы в первую очередь для того, чтобы подготовить поверхность металла к последующей обработке различными защитными слоями.

Данной операции можно подвергать поверхности самых разных металлов и неметаллов, в том числе, стали, латуни, никеля и так далее.

Человечество используется в своих целях медь на протяжении многих тысячелетий и связано это, прежде всего с тем, что данный металл находится в природе в самородном состоянии, а кроме этого, обладает рядом уникальных свойств.

В настоящее время медь и самые разные сплавы на ее основе востребованы во многих промышленных сферах.

Без нее не может обойтись авиастроение, автомобилестроение, приборостроение и многие другие отрасли.

Медь и ее многочисленные сплавы достаточно распространены и в бытовой сфере.

Следует отметить и то, что добавки меди в различных сочетаниях позволяют эффективно защитить поверхности многих металлов, например, стали, латуни или никеля от различных агрессивных сред.

Один из наиболее распространенных способов покрыть тонким слоем металлическую поверхность — это выполнить нанесение меди.

В условиях дома в большинстве случае выполняется химическое меднение, причем существует несколько различных способов, каждый из которых имеет как свои плюсы, так и минусы.

Один из способов выполнить гальваническое нанесение меди в условиях дома, показан на видео ниже.

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.

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.

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.

Примеры меднения своими руками

Иногда требуется заменить вышедшую из строя медную мебельную фурнитуру, а в продаже имеются только никелированные изделия. В этом случае можно легко собрать установку для нанесения меди. Необходимые приборы и материалы: блок питания 12 В / 3 А, серная кислота и медный купорос.

Сначала необходимо удалить никелировку. Для этого деталь удерживается пинцетом, на который подается «минус» от блока питания. Тряпочкой, закрепленной на

плюсовом электроде, смоченной в 5% серной кислоте, протирается поверхность изделия.

При снятии никелировки образуются ядовитые пары, от которых необходимо защищать органы дыхания. Желательно использовать специальные очки и респиратор с угольным фильтром. Очищенная поверхность полируется.

Следующий шаг – сборка простейшей гальванической установки. В банку помещается медный электрод, соединяемый с «плюсом» БП, и обрабатываемая деталь, подключаемая к «минусу».

Заливается электролит, состоящий из медного купороса, воды и 5% серной кислоты в пропорции 1/5/3 и подается ток. Готовые изделия полируются до приятного блеска.

Для домашнего меднения существует множество различных применений. Наносить медь можно на алюминиевые столовые приборы, давая им вторую жизнь, на рыболовные блесны, подсвечники и многое другое. Особенно впечатляют работы, в которых декоративное покрытие нанесено на неметаллические предметы: стебли растений, листья, желуди и даже на высушенных насекомых. Природная фактура исходного материала, сочетаясь с красотой гальванического покрытия, создает неповторимый художественный эффект.

Технология изготовления подобных изделий несколько сложнее, но вполне осуществима дома. В покрываемом материале отсутствует токопроводящий слой, поэтому вместо него используется специальный электропроводный лак, наносимый на поверхность. Рецептура лака включает в себя органические растворители, пленкообразователи и тонкодисперсный графитовый порошок, обеспечивающий электропроводность.

Лак наносится тонким слоем на сухое растение, высыхает, и через час все готово для меднения. После гальванической обработки можно дополнительно улучшить внешний вид изделия. Существует несколько способов придания гальванической меди различных цветовых оттенков, в том числе с помощью патинирования, химического окрашивания и оксидирования.

Качество художественных работ, полученных по этим технологиям, находится на уровне настоящих ювелирных украшений.

Уважаемые читатели, комментируйте статью, задавайте вопросы, подписывайтесь на новые публикации — нам интересно ваше мнение 🙂

Статьи, которые Вам будут интересны:

В каких случаях применяется?

Можно выделить несколько ситуаций, в которых требуется меднение:

• Декорирование. С помощью технологии можно придавать поверхностям особый «состаренный» вид.
• Гальваническое обмеднение. Этот метод применяется при производстве копий определенный деталей из меди разнообразной формы и габаритов. Предполагается создание восковых или пластиковых основ, которые в последующем покрываются электролитами и медными слоями. Техника активно используется во время создания сувениров, ювелирных продуктов, декоров.
• Электротехника. Благодаря невысокой стоимости технология выгодно выделяется на фоне покрытия золотом или серебром. Омедненые элементы используются в качестве контактов или электродов.

Технология может совмещаться с разнообразными задачами при гальванизации:

• Во время создания многослойных декоров с незначительной защитой. Как правило, применяется медь совместно с хромом и никелем. Благодаря этому повышается уровень сцепления с основой поверхностью.
• В процессе формирования защиты определенных участков деталей при цементации.
• При реставрации. Восстанавливая детали омеднением, создаются промежуточные слои, служащие впоследствии базой для напыления более прочных хромированных и никелированных покрытий.

Медные аноды

Медные анодовы разделены на аноды для кислой и щелочных ванн

Это особенно важно, так как не существует универсальных анодов, в одинаковой степени пригодных для работы в кислых и щелочных ваннах. Аноды для кислых ванн содержат 0,03—0,07 % Р, который препятствует образованию шлама — одной из причин шероховатости покрытий

Медные аноды изготовляют в виде пластин толщиной 5, 7, 10 и 15 мм, шириной 100, 150, 200 и 300 мм, длиной 500, 600, 700, 800, 900 и 1000 мм. Кроме того, производятся прутки эллиптического сечения длиной 300— 2000мм.

Можно также применять аноды в виде кубиков размерами 25×25 (5—15) мм. Такие кубики в титановых коробках применяют в кислых ваннах. В заказах следует использовать стандартные обозначения.

Примеры обозначения: «Медный анод MIG/K, кубик 15» — означает кубик толщиной 15 мм для кислой ванны; «Медный анод MIG/K 5X300X1000» —анод в виде пластины толщиной 5 мм, шириной 300 мм и длиной 1000 мм для кислой ванны; «Медный анод MIG500» — анод в виде 500 мм прутка эллиптического сечения для щелочных ванн.