Гальваника в домашних условиях - гальваническая ванна своими руками

Как производится нанесение гальванических покрытий?

Процесс происходит в специально предназначенных для него гальванических ваннах. Ванна наполняется раствором электролита. В нее помещается обрабатываемое изделие или деталь, а также тот металл, из которого нужно сделать покрытие. Под воздействием электрического тока металл, который послужит покрытием, распадается на ионы и переносится токопроводящим раствором на поверхность обрабатываемого изделия, оседая тонким слоем на его поверхности.

Технология включает три этапа:

— на первом обрабатываемую поверхность подготавливают — очищают ее от загрязнений, проводят обезжиривание, промывают и обрабатывают препятствующими окислению веществами;

— затем деталь погружают в ванну, в которой и наностится гальваническое покрытие металла;

— после завершения электрохимической обработки сцепление покрытия с поверхностью детали тестируют и подтверждают качество работы.

Меднение

Меднение с использованием гальваники в домашних условиях необходимо для того, чтобы создать на поверхности обрабатываемого изделия токопроводящий слой, отличающийся небольшим значением электрического сопротивления, а также для того чтобы защитить деталь от негативного воздействия внешней среды.

После предварительного никелирования металл покрывают слоем меди с использованием раствора сернокислой меди, концентрированной серной кислоты и воды комнатной температуры.

Меднение путем погружения в раствор

Процесс выполняется с соблюдением следующих этапов:

С поверхности стальной детали удаляется окисная пленка с помощью наждачной бумаги и щетки, а затем деталь промывается и обезжиривается содой с финишной промывкой водой.
В стеклянную банку помещаются две медные пластины, подсоединенные к медным проводникам, которые служат анодом. Для этого их соединяют вместе и подводят к положительной клемме прибора, используемого в качестве источника тока.
Между пластинами свободно подвешивается обрабатываемая деталь. К ней подводится отрицательный полюс клеммы.
В цепь встраивается тестер с реостатом, чтобы регулировать силу тока.
Готовится электролитный раствор, в состав которого обычно входит медный купорос — 20 грамм, кислота (соляная или серная) — от 2 до 3 мл, растворенная в 100 мл (лучше дистиллированной) воды.
Готовый раствор заливается в подготовленную стеклянную банку. Он должен покрыть помещенные в банку электроды полностью.
Электроды подключаются к источнику тока. С помощью реостата устанавливается ток (10-15 мА должны приходиться на 1см2 площади детали).
Через 20-30 минут ток отключается, и деталь, покрытая медью, достается из емкости.

Покрытие медью без помещения в электролитный раствор

Такой способ используется не только для стальных изделий, но и алюминиевых предметов и изделий из цинка. Процесс осуществляется так:

Берется многожильный медный провод, с одного конца которого снимается изоляционное покрытие, а проводкам из меди придается вид своеобразной кисточки. Для удобного использования «кисть» закрепляют на ручке — держателе (можно взять деревянную палку).
Другой конец провода без кисти подсоединяется к положительной клемме используемого источника напряжения.
Готовится электролитный раствор на основе концентрированного медного купороса с добавлением небольшого количества кислоты. Он наливается в широкую емкость, необходимую для удобного окунания кисти.
Подготовленная металлическая деталь, очищенная от оксидной пленки и обезжиренная, помещается в пустую ванночку и подсоединяется к отрицательной клемме.
Кисть смачивается приготовленным раствором и водится вдоль поверхности пластины, не прикасаясь к ней.
После достижения необходимого медного слоя, процесс заканчивается, а деталь промывается и сушится.

Обработка алюминия

Часто с помощью медного электролиза обновляют столовые приборы, сделанные из алюминия. Если нет опыта проведения этого процесса, то можно потренироваться нанести медь на алюминиевые пластинки. Порядок проведения процесса:

Алюминиевую пластинку зачищают и обезжиривают.
Наносят на неё небольшое количество раствора медного купороса.
Подсоединяют отрицательную клемму от источника питания к алюминиевой пластинке. Удачным способом соединения является металлический зажим-крокодил.
Положительный полюс питания подается на медную «щеточку». Это конструкция из медного провода, один конец которого освобожден от оплетки, а медные щетинки образовали кисточку. Зажим от питания присоединяется ко второму концу провода. Сечение провода должно быть от одного до полутора миллиметров.
Медную щетину обмакивают в раствор сернокислой меди и водят на близком расстоянии от поверхности алюминиевой пластинки. При этом нужно стараться не прикасаться щеточкой к заготовке, чтобы не замкнуть цепь.
Омеднение происходит буквально на глазах.
После окончания работы с пластины удаляют остатки не закрепившейся меди и протирают спиртом.

Особенности серебрения в домашней обстановке

Необходимые материалы и оборудование

Список того, что потребуется для проведения процедуры в домашних условиях:

защитное оборудование;
блок питания на ток 30-50 А, с амперметром, плавной регулировкой и стабилизацией силы тока;
2 куска кабеля для соединения анода и детали с блоком питания;
пластиковый тазик;
электроплитка;
стеклянная или пластиковая посуда с плотной крышкой;
электронные весы;
термометр с диапазоном 10…130 °C.

Реагенты, которые нужны для гальваники:

6 л 36% концентрации серной кислоты (кислота для заправки аккумуляторов);
2 кг хлорида натрия (пищевая соль);
100 г гидрокарбоната натрия (пищевая сода);
5 кг нитрата натрия (натриевая селитра);
1 кг силиката натрия (жидкое стекло, силикатный конторский клей);
2 кг карбоната натрия (кальцинированная сода);
200 г железистосинеродистого калия (жёлтая кровяная соль);
15-20 г чистого серебряного лома;
бутылка моющего средства.

Меры предосторожности при работе с опасными химическими веществами

Перед проведением процедуры стоит выбрать подходящее место. Лучше всего работать с опасными веществами не дома, а в гараже или сарае. Обязательное условие – достаточная вентиляция и возможность организовать заземление.

Конечно, хорошо иметь специальную экипировку для работы с химикатами, защищающую все тело. Однако при ее отсутствии обязательным условием будет приобретение следующих предметов:

маски-респиратора;
прозрачных очков;
резиновых перчаток;
фартука из плотной клеенки.

Все это необходимо, так как гальваника связана с использованием концентрированных кислот и выделением ядовитых газов. Поэтому пренебрегать безопасностью не стоит.

Подготовка металла

Чтобы металл ровным слоем покрыл и надежно защитил вещь, ее стоит тщательно обработать. При наличии выступов и коррозии необходимо почистить предмет наждачной и отшлифовать, потом ровное покрытие предмета обезжиривают:

подогреть раствор фосфорнокислого натрия до 90 °C;
опустить обрабатываемую вещь;
держать 3-10 минут.

Особенности гальванопластики

При помощи этого метода копируются предметы до мельчайших деталей. Гальванопластика позволяет изготавливать изделия сложных конфигураций, которые невозможно воспроизвести другим способом. Хрупкие заготовки получают прочность и другой облик при покрытии металлом. Материал заготовки не имеет значения, так как она остаётся внутри. Копия максимально приближена к оригиналу.

Кулон жёлудь, выполненный методом гальванопластики

Применение в домашних условиях обоих направлений гальваники допускает изготовление декоративных украшений, защитных покрытий и просто красивых вещей. Правильно подобранный электролит и грамотно организованный электрохимический процесс – вот всё, что для этого нужно.

Материалы и оборудование

Гальваническая обработка разных материалов предполагает применение соответствующих «расходников» и оборудования. Для покрытия элементов металлами применяются однотипные гальванические установки. Разница будет лишь в составе применяемого электролитного раствора, его температурных показателях и в режимах работы.

Итак, процедура может производиться с применением следующего оборудования:

специальные ванны с электролитом, в которые помещается обрабатываемый элемент и аноды;
источник электротока, который оборудован регулятором напряжения на входе;
устройство нагрева, которое будет доводить электролит до нужной температуры.

Также требуются анодные пластины, которые будут подавать напряжение к электролиту и распределять его по обрабатываемому элементу.

Следует отметить, что для изготовления электролитов используются опасные соединения, потому их нужно хранить в надежных сосудах.

Любое гальваническое оборудование должно находиться в помещениях с хорошей вентиляцией. Нужно очень внимательно отнестись и к требованиям безопасности. Все мероприятия, связанные с гальванической обработкой, необходимо производить в защитном респираторе и очках, а также в специальной обуви, фартуке и перчатках. Если гальваника осуществляется дома, то следует предварительно изучить соответствующую литературу или посмотреть видеоуроки по данной тематике.

Оборудование и материалы

Нанесение гальванических покрытий на различные металлы требует использования соответствующего оборудования и расходных материалов. Для хромирования, цинкования, а также для покрытия обрабатываемых деталей другими металлами используется однотипное гальваническое оборудование. Различия при выполнении таких процессов будут заключаться только в составе используемого электролита, его температуре и других режимах выполнения обработки.

Обработка металла методом гальваники выполняется с использованием такого оборудования, как:

гальванические ванны, в которые заливается электролитический раствор, помещаются аноды и обрабатываемое изделие;
источник постоянного тока, оснащенный регулятором выходного напряжения;
нагревательное устройство, при помощи которого электролитический раствор доводят до требуемой рабочей температуры.

Гальваническая ванна с механизмом покачивания

Для выполнения гальваники также необходимы анодные пластины, которые могут быть изготовлены из различных металлов. Назначение таких пластин состоит не только в подаче электрического тока в электролит, а также в равномерном распределении тока по поверхности обрабатываемого изделия, но и в том, чтобы восполнять убыль наносимого на деталь металла, активно расходуемого из состава электролита.

Различные виды гальванических покрытий наносятся с использованием электролитических растворов с разным химическим составом. Для приготовления таких растворов применяются опасные химические вещества, поэтому храниться они должны в герметичных стеклянных емкостях с притертыми крышками. Все химические реагенты, из которых готовится электролитический раствор для гальваники, должны отмеряться в точных количествах, поэтому для выполнения такой процедуры необходимо использовать электронные весы.

Ручная линия гальванопластики драгоценных металлов

Любая линия для выполнения гальваники металлов или простейшее гальваническое оборудование должны устанавливаться в помещениях, оснащенных эффективной вентиляционной системой. Необходимо также очень ответственно отнестись к личной безопасности специалиста, обслуживающего оборудование для гальваники. Все работы, связанные с гальваникой, надо выполнять в респираторе и защитных очках, в плотных резиновых перчатках, клеенчатом фартуке и обуви, способной защитить кожу ног от ожогов. Если этот процесс выполняется в домашних условиях, при этом вы еще в полной мере не знаете, что такое гальванизация, то следует заранее внимательно изучить специальную литературу или посмотреть обучающее видео на эту тему.

Способы выполнения в домашних условиях

Все изделия, которые не обладают электропроводящими свойствами, нужно покрыть графитом. Процесс гальваники серебром, хоть и очень интересный, проходит с использованием реагентов, способных причинить вред здоровью, имуществу и окружающей среде. Поэтому перед проведением процедуры стоит правильно подобрать место, обеспечить себе полную безопасность.

Правда, не все методы таковы. Давайте рассмотрим популярные способы покрытия вещей серебром в домашних условиях с помощью гальваники.

Состав для обезжиривания

Перед началом процесса обрабатываемые изделия обязательно нужно обезжирить. Для этого можно воспользоваться рецептом (значения даны из расчета на 1 л воды):

120 г едкого натрия;
45 г кальцинированной соды;
4 г растворимого стекла.

Подогреть раствор до 80…100 °C и держать в течение 15-60 минут (пока не удалятся все загрязнения).

Химический метод

Такой вид покрытия серебром в домашних условиях заключается в отделке фотораствором закрепителя. Способ применения:

смешать гипосульфит с формалином в пропорциях 1 л/10 капель;
добавляется 5 мл аммиака;
очистить предмет от жира и грязи;
погрузить в готовую субстанцию на 1,5 ч;
промыть, высушить, протереть мягкой флисовой тканью.

Использование такого метода считается щадящим для здоровья, так как нет сильного выброса химических испарений

Однако все равно стоит соблюдать меры предосторожности, чтобы не получить химический ожог

Ниже смотрите видео про химический метод нанесения серебра на изделия:

Использование специальных паст

Нанесение серебрителя – разновидность гальваники. Процесс не требует специального оборудования и работы с опасными химикатами, подходит для изделий любого класса, эффект достигается мгновенно. Можно сделать толстый слой, проводя процедуру 2-3 раза:

обезжирить деталь;
тонко нанести пасту;
высушить;
удалить остатки вещества водой.

Для приобретения не требуется разрешение. Способ отлично подходит новичкам, а по качеству не будет уступать аналогичным процедурам.

Серебрение с нагреванием обрабатываемого изделия

Приготовление дома:

100 г хлористого аргентума смешать с водой;
добавить 600 г поваренной соли и винного камня;
довести до густой однородной массы.

Хранить получившуюся пасту нужно в посуде из темного стекла.

Принцип использования:

развести смесь (3 ст. л.) с кипятком (5 л) в медной таре;
положить предмет в решетке на 15-20 минут.

Такой способ гальваники серебром не придаст яркости. Чтобы получить блеск, стоит воспользоваться другим рецептом:

100 г уксусной кислоты;
300 г серная соль;
4,5 л воды.

Приготовление:

вскипятить воду до 75…80 °C;
смешать компоненты и добавить в жидкость;
положить предмет;
варить 15 минут.

Погружной способ серебрения

Оборудование, которое потребуется:

графитовый стержень;
блок питания;
электролит для гальваники серебром.

Состав жидкости:

1 л дистиллированной воды;
15 г желтой кровяной соли;
25 г кальцинированной соды;
15 г хлорида серебра.

Приготовление:

вскипятить воду;
смешать компоненты;
варить 2 часа.

Хранить раствор в темном месте, перед применением взболтать.

Меднение

Меднение путем погружения в раствор

Процесс выполняется с соблюдением следующих этапов:

С поверхности стальной детали удаляется окисная пленка с помощью наждачной бумаги и щетки, а затем деталь промывается и обезжиривается содой с финишной промывкой водой.
В стеклянную банку помещаются две медные пластины, подсоединенные к медным проводникам, которые служат анодом. Для этого их соединяют вместе и подводят к положительной клемме прибора, используемого в качестве источника тока.
Между пластинами свободно подвешивается обрабатываемая деталь. К ней подводится отрицательный полюс клеммы.
В цепь встраивается тестер с реостатом, чтобы регулировать силу тока.
Готовится электролитный раствор, в состав которого обычно входит медный купорос — 20 грамм, кислота (соляная или серная) — от 2 до 3 мл, растворенная в 100 мл (лучше дистиллированной) воды.
Готовый раствор заливается в подготовленную стеклянную банку. Он должен покрыть помещенные в банку электроды полностью.
Электроды подключаются к источнику тока. С помощью реостата устанавливается ток (10-15 мА должны приходиться на 1см2 площади детали).
Через 20-30 минут ток отключается, и деталь, покрытая медью, достается из емкости.

Покрытие медью без помещения в электролитный раствор

Берется многожильный медный провод, с одного конца которого снимается изоляционное покрытие, а проводкам из меди придается вид своеобразной кисточки. Для удобного использования «кисть» закрепляют на ручке — держателе (можно взять деревянную палку).
Другой конец провода без кисти подсоединяется к положительной клемме используемого источника напряжения.
Готовится электролитный раствор на основе концентрированного медного купороса с добавлением небольшого количества кислоты. Он наливается в широкую емкость, необходимую для удобного окунания кисти.
Подготовленная металлическая деталь, очищенная от оксидной пленки и обезжиренная, помещается в пустую ванночку и подсоединяется к отрицательной клемме.
Кисть смачивается приготовленным раствором и водится вдоль поверхности пластины, не прикасаясь к ней.
После достижения необходимого медного слоя, процесс заканчивается, а деталь промывается и сушится.

Обработка алюминия

Алюминиевую пластинку зачищают и обезжиривают.
Наносят на неё небольшое количество раствора медного купороса.
Подсоединяют отрицательную клемму от источника питания к алюминиевой пластинке. Удачным способом соединения является металлический зажим-крокодил.
Положительный полюс питания подается на медную «щеточку». Это конструкция из медного провода, один конец которого освобожден от оплетки, а медные щетинки образовали кисточку. Зажим от питания присоединяется ко второму концу провода. Сечение провода должно быть от одного до полутора миллиметров.
Медную щетину обмакивают в раствор сернокислой меди и водят на близком расстоянии от поверхности алюминиевой пластинки. При этом нужно стараться не прикасаться щеточкой к заготовке, чтобы не замкнуть цепь.
Омеднение происходит буквально на глазах.
После окончания работы с пластины удаляют остатки не закрепившейся меди и протирают спиртом.

Железнение и не только. Часть 1.

Процесс железнения – электролитическое осаждения железа из растворов электролитов его солей. Железо осаждается на катоде, в качестве анода используют полосы из малоуглеродистой стали. В процессе железнения получается покрытие химически более высокой чистоты, поэтому стойкость к коррозии у него выше, чем у малоуглеродистой стали.Процесс железнения используется для наращивания металла на поврежденную поверхность деталей из стали и чугуна при восстановлении их параметров в различных областях промышленности:

В полиграфии – с помощью железнения изготавливают клише методом гальванопластики, а также защищают медные пластины от окисления типографской краской.
В автомобильной – с помощью железнения проводят восстановление размеров изношенных деталей машин методом гальванопластики.
В машиностроении – путем железнения восстанавливают детали станков.
В электротехнической – с помощью железнения восстанавливают детали электроинструментов.

Восстановление деталей при помощи железнения осуществляется методом гальванопластики. (См. «Что такое гальванопластика? Часть1, Часть 2»).

Процесс железнения очень эффективен, так как компоненты электролитов недороги, скорость наращивания достаточно высока, а покрытие может получаться толщиной до8 мм.

Для получения износостойких покрытий с повышенными механическими, магнитными свойствами и улучшенной структурой процесс железнения проводят в электролитах железнения, содержащих различные добавки, например, никеля, марганца, хрома (будет рассмотрен в статье «Железнение и не только. Часть 2»).

Процесс железнения можно проводить из растворов сернокислых или хлористых закисных солей. Сернокислые электролиты менее агрессивны, но ниже по производительности, к тому же осадки получаются более хрупкие и напряженные.

В ремонтной практике наибольшее распространение получили хлористые электролиты железнения, которые обеспечивают получение плотных мелкозернистых осадков толщиной до 3 – 5 мм с высокими механическими свойствами и скоростью осаждения 0,4 – 0,5 мкм /ч.

Широко применяются четыре вида хлористых электролитов железнения, отличающихся концентрацией соли железа: с малой концентрацией (200 – 320 г/л) (тип I), средней (400 – 450 г/л) (тип II) , высокой (600 – 680 г/л) (тип III) и оптимальной (300 – 350 г/л) (тип IV).

I –ый электролит железнения применяют для восстановления деталей, требующих твердого железного покрытия. При температуре 60 – 80 0 С и ДК = 30 – 50 А/дм 2 получают плотные покрытия толщиной до 1,5 мм.

II –ый электролит железнения предназначен для восстановления деталей с невысокой твердостью. Он обеспечивает получение качественных покрытий до 2 мм и твердостью HV = 250 – 450.

III–ый электролит железнения при температуре (75 – 95 0 С) и невысокой плотности тока позволяет получить мягкие и вязкие покрытия толщиной до 3 мм.

IV –ый электролит железнения обладает существенными преимуществами: анодный выход по току равен катодному, поэтому концентрация железа в электролите железнения сохраняется постоянной, покрытие получается износостойкое.

Состав наиболее универсального электролита железнения, г/л:

Железо хлористое (FeCl2∙4H2O) 300 – 330

Кислота соляная (HCl) 1,5мл – 2 мл

Температура 75 – 80 0 С, катодная плотность тока 4 – 5 А/дм 2 до 10 – 20 А/дм 2 .

Соотношение анодной поверхности к катодной 2 : 1

В качестве анодов используют стальные полосы, помещенные в чехлы из стеклоткани.

Завеска деталей в электролит железнения производится без тока, при этом детали прогреваются, а пассивная пленка, имеющаяся на них, разрушается. Через 10 – 30 секунд устанавливается ток 4 – 5 А/дм 2 и за 10 минут его значение доводят до 10 – 20 А/дм 2 . После железнения детали необходимо промыть в горячей воде, нейтрализовать в 5 – 10% -ном растворе соды и снова промыть в воде.

PH электролита железнения корректируют с учетом расхода HCl на 1 А/ч 0,8 г кислоты.

Таким образом, организовав участок железнения, можно получать хорошую прибыль на восстановлении сложных дорогостоящих деталей машин и различных механизмов.

Что нужно для приготовления электролита?

Как сделать электролит дома? Сначала выберем правильную посуду для хранения: это должна быть емкость из неактивного вещества (стекла или пластика), прочная, плотно закрывающаяся крышкой, чтобы избежать доступ кислорода для электролита.

Химия – наука точная. Каждое используемое вещество придется отмерять с точностью до сотых грамма. Вам потребуется качественное весовое оборудование, удобнее всего электронное. Если возможности или желания купить весы нет – берите мелочь советского периода, монеты тогда имели точный вес.

Самое труднодоступное для простого гражданина – приобретение реактивов для изготовления электролита. Многие вещества запрещены к продаже физическим лицам, только промышленным предприятиям при наличии особого разрешения. Простым людям опасные реактивы не продадут!

На видео: Ток 60А в домашних условиях или кустарная гальваника.

Совместимость металлов

Совместимость материалов при гальванизации очень важна. Все металлы в соединениях корродируют. В некоторых случаях процесс протекает замедленно. Однако существуют материалы, которые соединять вместе крайне не рекомендуется.

С определенными трудностями связана работа с алюминием и его сплавами. Это связано с тем, что на поверхностях этих материалов присутствует окисная пленка, которая затрудняет процесс гальванизации.

Для алюминия можно использовать следующие сочетания материалов: никель-хром, медь-никель-хром, медь-олово, свинец-олово. Допускается также цинкование и латунирование алюминия.

Способы меднения металлов

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

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.