Электрохимическое меднение

Предприятие оказывает услуги по меднению (омеднению) изделий из металла. Возможно гальваническое меднение изделий длиной до 1000 мм. и массой до 50 кг.

Качественное покрытие с использованием современных технологий и качественных реактивов. Толщина покрытия в пределах 1-200 мкм. Для оформления заказа на меднение необходимо направить в наш адрес чертежи изделий и количество. Стоимость меднения рассчитывается исходя из площади поверхности покрываемых деталей. Качество покрытия Вы можете оценить, заказав обработку пробной партии изделий.

• Обозначение покрытия: М, Мб
• Обрабатываемые материалы: стали любых марок
• Габаритные размеры изделий (ДхШхВ): 1000мм.х500мм.х500мм.
• Требования к поверхности металла: чистая без следов ржавчины и окалины.
• Цена меднения: рассчитывается индивидуально, от 50 руб. за 1 дм².

Теория и практика меднения

Медь – пластичный металл розового цвета. Атомная масса меди 63,5, валентность 1,2, плотность 8,9 г/см², температура плавления 1083⁰С. Твердость медных покрытий 2,5-3 Гпа.

Покрытия медью применяются в основном для образования первого подслоя при многослойных декоративных и защитных покрытиях, с помощью которого улучшается сцепление покрытия с металлом изделия и облегчается полировка поверхности изделия. Вторая сфера применения меднения – в сопряженных трущихся деталях для улучшения их приработки и снижения шума, а также для защиты стали от цементации. В отдельных случаях меднение может быть использовано для искрозащиты в опасных производствах. Для придания красивого внешнего вида изделиям меднение используется редко так как омедненные изделия быстро теряют блеск, покрываются темным налетом и легко подвергаются коррозии. Медь и медные покрытия могут быть химически или электрохимически окрашены в разные цвета.

Толщина медных покрытий зависит от их назначения: при использовании меди в качестве подслоя при нанесении золота или серебра – 0,3-0,5 мкм, в качестве подслоя для многослойных покрытий – 8-35 мкм, подслой при пайке – 6-36 мкм, для снижения сопротивления – 9-30 мкм.

Отдельным методом меднения является изготовление цельных изделий способом гальванопластики. Пример таких деталей – пресс-формы для пластмасс, предметы интерьера или медные копии предметов искусства.

Процесс меднения проходит в щелочных, кислых, цианистых и аммиакатных электролитах.

Меднение в кислых электролитах

Основным недостатком кислых электролитов меднения, существенно ограничивающим область их применения является невозможность осаждения меди непосредственно на поверхность стального изделия. В остальном кислые электролиты полностью отвечают необходимым требованиям – они не ядовиты, не сложны по составу, устойчивы в процессе и позволяют проводить процесс при высоких плотностях тока. Состав кислого электролита меднения и режим его работы:

• Медный купорос – 200-250 г/л.
• Серная кислота – 50-75 г/л.
• Температура без перемешивания – 20-25⁰С.
• Температура с перемешиванием – 30-40⁰С.
• Катодная плотность тока без перемешивания – 1-2 а/дм².
• Катодная плотность тока с перемешиванием – 3-5 а/дм².
• Выход по току – 98-100%
• Материал анодов – медь.

Приготовление кислого электролита меднения

Сначала в гальваническую ванну вливают через фильтр предварительно растворенный в теплой воде медный купорос, затем при перемешивании в раствор вводят серную кислоту.

Онлайн расчет количества серной кислоты и медного купороса для приготовления кислого электролита меднения представлен в разделе…(Раздел в разработке).

В процессе меднения в кислом электролите могут быть следующие отклонения:

• Шероховатое и губчатое покрытие возникает по причине присутствия в гальванической ванне мелких взвешенных посторонних частиц - необходимо профильтровать раствор.
• Темный слой на углубленных местах изделий возникает из-за недостатка в растворе электролита серной кислоты.
• Полосы на покрытии черного или коричневого цвета свидетельствуют о наличии в растворе электролита примесей мышьяка – необходимо проработать ванну током и проверить содержание мышьяка в анодах.
• Темные наросты на краях деталей возникают из-за высокой плотности тока.

Электролиты для специального меднения

Кроме стандартных кислых электролитов меднения, для получения блестящей медной поверхности не требующей полирования используются электролиты с добавлением блескообразователей. Блескообразователь состоит из 50 г/л сернокислого марганца и 40 г/л винной кислоты.

Цианистые электролиты заменяют на неядовитые аммиачные, этилендиаминовые, пирофосфатные.

Приготовление аммиачного электролита меднения происходит следующим образом: химикаты отдельно друг от друга растворяют в теплой воде и через фильтр вливают в гальваническую ванну, затем добавляют аммиак и доводят ванну до заданного уровня. Состав прорабатывают обычным током в течение 2-4 часов.

Приготовление этилендиаминового электролита: растворяют и охлаждают сернокислую медь и вводят в состав этилендиамин в виде 20% раствора (получается раствор сине-фиолетового цвета), электролит охлаждают до 35-40⁰С и добавляют раствор сернокислого натрия, затем сернокислого аммония.

Составы и режимы работы специальных электролитов меднения

Особенности: в этилендиаминовый и пирофосфатный электролиты детали погружают под током катодной плотности 5-6 а/дм², перед процессом в пирофосфатном электролите проводится анодное декапирование в 10% растворе пирофосфорнокислого натрия в течение 1 минуты без нагрева.

Отклонения при меднении в аммиачных электролитах:

• Возникновение на поверхности изделия точечной коррозии свидетельствует о недостаточном содержании аммиака в растворе или о наличии в растворе органических примесей. Необходимо добавить аммиак (в соответствии с анализом) и проработать электролит током.
• Отсутствие покрытия и зеленоватый налет на поверхности изделия свидетельствует о недостаточном содержании аммиака и излишне сильном толчке тока.
• Отсутствие покрытия на всей поверхности изделия или в углублениях – низкая плотность тока при нормальном содержании сернокислой меди.
• Низкий выход по току свидетельствует о низком содержании сернокислой меди или избытке аммиака в растворе.

 Меднение алюминия и его сплавов

Меднение алюминия требует специальной подготовки изделия – при меднении в аммиачных электролитах изделия из алюминия подвергают анодному оксидированию в ортофосфорной кислоте. Для этого изделия протравливают при температуре 60-70⁰С в 10-15% растворе каустической соды в течение 1-2 минут. (для деталей с точными размерами, мелких деталей, литейных сплавов время травления не более 15 секунд). После промывки изделия осветляют в 10-15% ном растворе азотной кислоты. Процесс оксидирования алюминия проводится в растворе ортофосфорной кислоты 200-250 г/л. при температуре 15-25⁰С и анодной плотности тока 2-4 а/дм² в течение примерно 10 минут. После оксидирования детали проходят меднение в обычном сернокислом или борфтористоводородном электролите.

Меднение титановых сплавов

Меднение проводится в пирофосфатном электролите с предварительным травлением изделия в растворе 40%-ной фтористоводородной кислоты и серной кислоты при цеховой температуре в течение 30-60 секунд.

Химическое меднение

Химический метод нанесения медного покрытия получил широкое распространение в производстве печатных плат. Назначение – получение металлизированных покрытия отверстий однослойных и многослойных печатных схем. Кроме того, многие металлические изделия заменяют на изделия из пластмасс, с нанесенным на них химическим методом слоя меди для получения токопроводящего слоя. Затем металлическое покрытие наращивают электролитическим методом никелирования или хромирования до получения слоя требуемой толщины. Полученные с помощью данного метода покрытия обладают высокими декоративными свойствами и стойкостью к коррозии. Химическое меднение металлов не так распространено, т. к. слой меди, нанесенный химическим методом, обладает худшими механическими свойствами по сравнению с гальваническим покрытием.

Перед нанесением меди химическим способом поверхность детали подвергают пескоструйной обработке, для придания поверхности шероховатости. Диэлектрики перед меднением помещают в раствор азотнокислого серебра, затем высушивают и помещают в раствор следующего состава:

• Медный купорос – 20 г/л.
• Глицерин (90%) – 35 г/л.
• Сода каустическая – 26 г/л.
• Сода каустическая (свободная) – 20 г/л.

Приготовление раствора происходит следующим образом: глицерин при перемешивании добавляют в раствор медного купороса, затем в получившуюся смесь (темно-синий раствор) медленно, при интенсивном перемешивании вливают 10-й раствор каустической соды. После приготовления раствора в состав вводят 40% раствор формальдегида (формалина) в количестве 5-8 мл/л. Процесс проходит при температуре 15-25⁰С 50-60 минут. Прекращают процесс путем введения по каплям 25%-ного раствора аммиака в количестве 8-10 мл/л. Корректировка раствора производится введением формалина каждый час работы ванны, и добавлением медного купороса и соды каждые 3-4 часа, после анализа раствора.

Удаление некачественных медных покрытий

Снятие некачественного слоя меди возможно двумя методами – химическим и анодного растворения. Для химического метода используется раствор, состоящий из хромового ангидрида 250-300 г/л, сернокислого аммония 100-120 г/л. Температура смеси – 18-25⁰С. Анодное растворение происходит в по первому варианту в растворе нитрата натрия 150-200 г/л и плотности тока 3-5 а/дм², по второму варианту в растворе состоящем из 100-150 г/л хромового ангидрида и 3-4 г/л серной кислоты при анодной плотности тока 5-10 а /дм². В обоих случаях температура раствора 18-25⁰С. В качестве катодов возможно использование пластин стали или меди.

Контроль качества медных покрытий

Качество меднения контролируют по нескольким параметрам: толщина слоя покрытия, отсутствие внешних дефектов, отсутствие пор и прочность сцепления с основным металлом. Самым надежным способом контроля качества является полирование изделия до снятия медного слоя. Прочность сцепления также проверяют путем механического воздействия на омедненную поверхность – натирание медным стержнем. Участки, непрочно скрепленные с основным металлом будет видно невооруженным глазом.