Хромирование, никелирование и меднение в домашних условиях

Гальваника в домашних условиях

В зависимости от требований, предъявляемых к покрываемым изделиям различают три вида гальванических покрытий – защитно-декоративные покрытия, применяемые для придания изделиям красивого внешнего вида и защиты их от коррозии, защитные покрытия (защита деталей от коррозии и воздействия агрессивной среды), функциональные покрытия, предназначенные для придания изделиям специальных свойств (электропроводности, паяемости, твердости и т. д.).

Теоретически процесс нанесения гальванического покрытия на металлическое изделие в домашних условиях представляет собой процесс электрохимического осаждения на поверхности покрываемого изделия ионов другого металла (хрома, меди, никеля и др.), т. е. в теории все как и в промышленной гальванике.

Содержание

  • Вопросы безопасности гальваники своими руками
  • Теоретические основы гальваники. Гальваника это..
  • Требуемое оборудование и материалы.
  • Подготовка поверхности деталей.
  • Гальваническое покрытие
  • Меднение в домашних условиях.
  • Никелирование в домашних условиях.
  • Хромирование в домашних условиях.

Вопросы безопасности  гальваники своими руками

Первым вопросом, который Вы должны решить, если решили заняться гальваникой в своем гараже или мастерской, это обеспечение безопасности. Требования техники безопасности в домашней гальванике примерно те же, что и в промышленной – для начала необходимо обеспечить место проведения работ качественной принудительной вентиляцией (в процессе нагрева электролиты могут выделять опасные для здоровья газообразные вещества). Наличие респиратора, защитных очков, резиновых перчаток и защитного фартука также необходимо. Все электрические приборы должны быть заземлены. Огнетушитель и аптечка должны быть легко доступны.  В месте проведения гальванического процесса исключается прием пищи или воды.

Важно: Необходимо помнить, что процесс растворения веществ может сопровождаться выделением или поглощением тепла, что необходимо учитывать при приготовлении растворов электролитов. Например, при растворении концентрированной серной кислоты в воде выделяется большое количество тепла и резко повышается температура, что может сопровождаться вскипанием и разбрызгиванием капель жидкости. Растворяемый концентрированный раствор всегда льется в воду, а не наоборот.

Теоретические основы гальваники (гальваника это...)

В зависимости от требований, предъявляемых к покрываемым изделиям различают три вида гальванических покрытий – защитно-декоративные покрытия, применяемые для придания изделиям красивого внешнего вида и защиты их от коррозии, защитные покрытия (защита деталей от коррозии и воздействия агрессивной среды), функциональные покрытия, предназначенные для придания изделиям специальных свойств (электропроводности, паяемости, твердости и т. д.).

Теоретически процесс нанесения гальванического покрытия на металлическое изделие в домашних условиях представляет собой процесс электрохимического осаждения на поверхности покрываемого изделия ионов другого металла (хрома, меди, никеля и др.), т. е. в теории все как и в промышленной гальванике.

Основные понятия в гальванике:

  1. Электролит - раствор кислот, щелочей и оснований, проводящий электрический ток. В гальванике используются электролиты, представляющие собой водные растворы кислот и солей содержащие ионы металла, осаждаемого на изделии.
  2. Электролиз – химический процесс, происходящий в электролите при прохождении через него электрического тока.
  3. Концентрация раствора – величина, характеризующая количество растворенного вещества в жидкости, выраженная в процентах или грамм на литр. Процентный состав показывает, сколько граммов данного вещества находится в 100г раствора (например, 15% раствор серной кислоты представляет собой 15г серной кислоты, растворенной в 100г раствора). Концентрация, выраженная в грамм на литр (г/л) показывает, сколько граммов вещества содержится в 1 литре раствора.
  4. Катод – электрод, соединенный с отрицательным источником постоянного тока. В гальванотехнике катодом служат детали, на которые осаждается металл.
  5. Анод – электрод, соединенный с положительным источником постоянного тока. Растворимыми анодами в гальванике служат пластины, изготовленные из того же металла, который мы осаждаем на изделии.

В теории все выглядит просто – в гальваническую ванну, представляющую собой термостойкую диэлектрическую емкость и наполненную электролитом помещают два анода, погружают в ванну обрабатываемое изделие, которое используется в качестве катода. Катод и анод подключаются к источнику постоянного тока, процесс начинается.

Схема гальванического процесса
Схема гальванического процесса

Рассмотрим подробно, какое оборудование, материалы и приспособления вам понадобятся для практической реализации гальванического процесса в домашних условиях.

Набор для гальваники в домашних условиях
Набор для гальваники

Требуемое оборудование и материалы

  • Гальваническая ванна для домашней гальваники представляет собой диэлектрическую емкость необходимого объема. Так как в процессе гальваники часто необходим нагрев электролита емкость должна быть термостойкой.
  • В качестве нагревательного элемента возможно использование обычной бытовой электрической плиты.
  • В качестве источника постоянного тока можно использовать обычный выпрямитель, оборудованный регулятором выходного напряжения (1,5-12В).
  • Для точного взвешивания навесок компонентов электролитов потребуются точные электронные весы.
  • Для контроля температуры электролита потребуется термометр.
  • Для хранения, приготовления электролитов потребуются стеклянные емкости с притертыми крышками.

Подготовка поверхности детали

Перед нанесением гальванического покрытия необходимо провести тщательную обработку поверхности детали.

Важно: Следует помнить, что после нанесения покрытия все дефекты поверхности в том числе повышенная шероховатость будут значительно более заметны, чем на непокрытом изделии.

Поверхность детали шлифуем и полируем до получения требуемого класса чистоты поверхности. Всего различают 14 классов, для получения качественного декоративного покрытия хромом, никелем или цинком требуется 7-9 класс (чистая поверхность). В гальванических мастерских, как правило используются специальные наборы эталонных образцов, изготовленных из того же металла, что и обрабатываемое изделие, т. е. определение класса чистоты поверхности проводится визуальным сравнением образца и изделия. Существуют и специальные методы для измерения данного параметра, например, использование специальных приборов – профилометров или визуальные методы с использованием микроскопа.

В нашем случае, для получения ровной глянцевой поверхности достаточно произвести тщательную полировку изделия на войлочном круге с использованием полировочной пасты. На первом этапе поверхность изделия замыливается – обрабатывается мелкой шкуркой смоченной водой до получения матовой поверхности, затем полируется. В качестве полировочной пасты можно использовать пасту гои.

После полировки поверхность изделия необходимо обезжирить. Для обезжиривания металлических поверхностей обычно используются щелочные растворы с добавлением поверхностно активных веществ. В домашних условиях обезжирить поверхность можно просто ацетоном или спиртом. Качественное обезжиривание изделий из стали обеспечивает их выдержка в растворе фосфорнокислого натрия, нагретого до 900С, цветные металлы обезжириваются в том же растворе без нагрева.

Меднение в домашних условиях

Медные покрытия применяются в нескольких случаях – для создания подслоя перед хромированием или никелированием, для создания электропроводящего слоя, для снижения трения сопряженных поверхностей, а также для придания металлическим предметам декоративных свойств. Если вам требуется именно декоративное покрытие следует помнить, что под воздействием кислорода медное покрытие достаточно быстро темнеет, медный слой не защищает деталь от коррозии.

Существует специальный способ получения цельных изделий из меди - гальванопластика. Данным способом изготавливают, например, пресс-формы для пластмасс, предметы интерьера или медные копии предметов искусства.

Меднение предметов искусства

В качестве электролитов меднения используют щелочные, кислые и аммиакатные. В домашних условиях используют электролит основным ингредиентом которого является медный купорос. Химический состав электролита и режим процесса меднения:

  • Медный купорос – 200-250 г/л.
  • Серная кислота – 50-75 г/л.
  • Температура электролита в процессе – 20-250С.
  • Катодная плотность тока – 1-2 а/дм2.
  • Выход по току – 98-100%

При меднении в домашних условиях следует придерживаться тех-же несложных правил, предъявляемых к технологии процесса нанесения металлических покрытий гальваническим способом:

  • изделие должно быть полностью погружено в электролит;
  • площадь поверхности катода должна быть в два раза площади обрабатываемой детали, применительно к меднению лучше использовать два катода, расположенных по обеим сторонам изделия;
  • аноды и катоды не соприкасаются между собой;
  • температура и плотность тока контролируется на протяжении всего процесса.

Приготовление кислого электролита меднения заключается в простом вливании в гальваническую емкость предварительно растворенного в теплой воде медного купороса (через фильтр) с последующем добавлении расчетного количества серной кислоты. Скорость осаждения меди при плотности тока 1,5 а/дм2 составляет примерно 1 мк за 3,4 минуты. После меднения изделие достают из электролита, промывают проточной водой и сушат.

На поверхность омедненного изделия можно нанеси декоративную цветную пленку (меднозакисную пленку). Цвет такой пленки будет зависеть от продолжительности осаждения. Для нанесения такой пленки можно использовать туже гальваническую емкость, что и для простого меднения. В состав электролита входит медный купорос, в количестве 50-60 г/л, обычный пищевой сахар 80-90 г/л, сода каустическая 40-50 г/л. Температуру следует поддерживать в пределах 35-450С. Напряжение не более 1в, плотность тока при этом 0,01-0,02 а/дм2. Для этого процесса в качестве источника тока мы бы посоветовали использовать аккумулятор, с возможностью плавного регулирования плотности тока. Деталь, покрытую цветной пленкой покрывают бесцветным лаком и сушат.

Меднение в домашних условиях процесс несложный, если соблюдать требования, перечисленный выше. Химикаты для электролита меднения достать не сложно, а результат может приятно удивить.

Никелирование в домашних условиях

Никелирование дает, пожалуй, самый впечатляющий результат по сравнению с другими видами домашней или гаражной гальваники. Изделие, покрытое никелем, имеет отличные декоративные качества – глянцевую, блестящую светлую металлическую поверхность, а также приобретает защиту от коррозии. К недостаткам никелевых покрытий следует отнести то, что слой никеля имеет микропоры, которые могут доходить до поверхности основного металла. Наличие таких микропор снижает прочностные и антикоррозионные свойства покрытия, поэтому слой никеля лучше наносить на предварительно осажденный медный подслой или произвести специальную обработку никелированной детали. Существует химический метод нанесения никелевого покрытия, но в рамках данной статьи мы расскажем о гальваническом методе.

Никелирование

Начинать процесс (как и при нанесении других покрытий) следует с подготовки рабочего места, материалов, оборудования и средств защиты. Электролит никелирования включает в себя следующие компоненты:

  • сернокислый никель – 140 г/л;
  • сернокислый натрий – 50 г/л;
  • борная кислота – 20 г/л;
  • поваренная соль (хлористый натрий) – 5 г/л.

Готовится данный электролит просто – компоненты по отдельности растворяют в воде, фильтруют и вливают в любой последовательности в гальваническую емкость, затем доливают воду до заданного объема. В качестве анодов используем две никелевые пластины, катод –  обрабатываемая деталь. Сила тока при никелировании в данном электролите не должна превышать 6в, при катодной плотности тока 0,8-1,2 а/дм2, процесс проходит при комнатной температуре. Никелевый слой толщиной 1 мк создается на изделии за 20-30 минут.

Полученное данным способом покрытие будет матовым и для придания ему декоративных качеств деталь полируется. Получение глянцевого покрытия прямо из гальванической ванны возможно, но требует введения в состав электролита дополнительных компонентов – блескообразователей. Состав для блестящего никелирования следующий:

  • сернокислый никель – 140-300 г/л;
  • борная кислота – 30 г/л;
  • поваренная соль (хлористый натрий) – 5-15 г/л;
  • фтористый натрий – 5-6 г/л;
  • дисульфонафталиновая кислота – 3-4 г/л.

Особенностью блестящего никелирования является повышенная до 40-500С температура, немного более высокая плотность тока (1-3 а/дм2) и необходимость непрерывного перемешивания раствора.

После нанесения никелевого покрытия требуется специальная обработка поверхности изделия. Различные источники предлагают множество различных составов для такой обработки, вплоть до использования жидкой смазки или рыбьего жира. Эффективным будет способ, при котором деталь тщательно протирается густой смесью воды с окисью магния и погружается на 1-2 минуты в 50% раствор соляной кислоты.

Хромирование в домашних условиях

Прежде всего, отметим, что хромирование в домашних условиях потребует химикатов, приобретение которых частными лицами невозможно. В частности, основной компонент электролита хромирования оксид хрома CrO3, другое название – хромовый ангидрид в своем шестивалентном воплощении является ядовитым веществом. На гальванических производствах действует ряд серьезных ограничений и требований к работе с такими веществами, а также их утилизации.

Внимание: Хромовый ангидрид является сильным канцерогеном и требует крайне осторожного обращения. Необходимо избегать его попадания на открытые участки кожи. Перед тем как принять решение о целесообразности домашнего хромирования внимательно ознакомьтесь с требованиями техники безопасности. Ни в коем случае не следует сливать отработанный электролит в канализацию или почву, он подлежит специальной утилизации.

Таким образом, техническому воплощение процесса хромирования целесообразно только в хорошо оборудованной гаражной мастерской или на специально подготовленном гальваническом участке.

Считается, что непосредственное нанесение хрома на поверхность стального изделия невозможно, но данное утверждение справедливо только для азотированной стали. Изделия из углеродистых сталей перед процессом хромирования подвергают анодному декапированию в хромовом электролите в течении 3-5 минут. Мы будем рассматривать процесс осаждения хрома на предварительно нанесенную подложку из тонкого слоя никеля или меди. Процесс нанесения меди и никеля в домашних условиях рассмотрен в данной статье. После нанесения подслоя никеля или меди поверхность детали полируется и обезжиривается.

Сам процесс хромирования отличается от процессов никелирования или меднения только составом электролита и материалом катода. В качестве катода используется лист из свинца или сплава свинца с оловом. Площадь поверхности катода должен быть больше поверхности обрабатываемого изделия. Подключается катод к положительной клемме выпрямителя. Анод – обрабатываемая деталь, подключается к отрицательному электроду.

Важно: Анод и катод в гальванической емкости не должны касаться стенок сосуда, а также не должны соприкасаться между собой.

Состав электролита и режим хромирования:

  • хромовый ангидрид 250 г/л;
  • серная кислота 2-2,5 г/л;
  • дистиллированная вода;
  • напряжение – 12в;
  • катодная плотность тока – 15-60 а/дм2;
  • температура электролита 45-550С.

Приготовление электролита хромирования проводится следующим образом: в воде, предварительно разогретой до 700С растворяют хромовый ангидрид, раствор охлаждают, затем по каплям или тонкой струйкой вливают концентрированную чистую серную кислоту. Температура процесса хромирования в пределах 45-550С. В процессе хромирования необходимо точно соблюдать технологический режим – температуру электролита и плотность тока. Рассеивающая способность электролита данного состава средняя, что означает, что возможно осаждение более толстого слоя хрома на выступающих частях деталей, и соответственно в углублениях и пазах детали слой хрома меньше.

Продолжительность осаждения хрома зависит от таких параметров как катодная плотность тока и выход по току в %. При средних значениях примерное время осаждения слоя хрома в 1 мк – 3 минуты.

После нанесения хромового покрытия деталь промывают в дистиллированной воде и сушат. В большинстве случаев, последующая полировка детали значительно улучшает декоративные характеристики покрытия.

В заключение отметим, что данная статья дает общие значения и понятия гальванического процесса хромирования и перед тем как приступить к практической реализации этого процесса необходимо тщательно ознакомится со специальной литературой.

Если Вас не остановили трудности, перечисленные в данной статье, и вы все же решили заняться гальваникой в своем гараже или домашней мастерской то еще раз внимательно перечитайте правила техники безопасности и дерзайте. Результат может превзойти ожидания или сделать гальванику не только вашим хобби, но и источником заработка, особенно это касается такого раздела гальваники как гальванопластика. В настоящее время в свободной продаже можно найти не только готовые электролиты для нанесения различных покрытий, но и целые наборы для гальваники в домашних условиях. Если же вам требуется нанесение покрытий на серийные партии изделий и гарантированное качество, целесообразнее будет обратиться к специалистам.

Возможно Вас заинтересуют статьи:

  • Металлизация пластмасс

    Металлизация диэлектриков — это целое направление гальваники. В процессе металлизации получают изделия из пластмасс композитных материалов или...
  • Анализ и корректировка электролита меднения

    В процессе электрохимического меднения используют несколько типов электролитов. Самый распространенный электролит, состоит из двух основных...
  • Расчет электролитов и режимы работы ванн меднения

    Расчет количества реактивов электролитов меднения в зависимости от рабочего объема гальванической емкости. Количество реактивов и режимы процессов...
  • Серебрение в домашних условиях

    Серебрение — это процесс нанесения тонкого серебряного слоя на поверхность обрабатываемого изделия. Серебряное покрытие обладает высокими...
  • Хромирование

    Предприятие оказывает услуги по хромированию деталей из любых марок сталей, алюминиевых сплавов и титана. Возможно хромирование деталей длиной до...

Комментарии  

# Сергей Алексеевич 21.05.2020 13:15
Очень хорошо описаны процессы! Чувствуется серьезная теоретическая базовая подготовка - приятно читать! Отлично , спасибо за ваш труд!
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
# Администрация 21.05.2020 17:12
Мы в свою очередь благодарим Вас за высокую оценку. Первоначально, статьи по теории любительской гальваники планировались для привлечения посетителей и формирования поведенческого фактора, а потом как-то увлеклись, и стараемся писать просто о сложном, да и тема крайне интересная.)
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить