Меднение в домашних условиях. Технология меднения и ее применение в домашних условиях

Главная

Скважины

В этом интересном видео-уроке рассмотрим, как можно сделать раствор, который будет выполнять функции электролита для омеднения любых предметов из металла, например, алюминия с помощью туалетного утенка.

Что нужно для процесса.

Для этого нам понадобится пластиковая бутылка с водой, медный провод без изоляции. Желательно, брать проволоку минимального сечения, чтобы площадь реакции была максимально большой. Если нет медной проволоки, подойдут монетки, в состав которых входит медь не желтого цвета. Вместо провода или монеток можно использовать абсолютно любую медную стружку, обрезки, отходы, в которые входит медь. Также нужно добавить небольшой кусочек олова.

В качестве предмета для омеднения в данном видеоуроке будет выступать стальная рукоятка ножа. Кроме туалетного утенка может подойти и другое чистящее средство, в состав которого входит соляная кислота, которая входит в реакцию с медью и растворяет ее.

Приготовим состав раствора для меднения.

Итак для начала сделаем следующее. Содержимое туалетного утенка необходимо влить в бутылочку с водой, чтобы получить раствор, в который будет погружена медь. Теперь в раствор кладем медный провод и кусочек олова. После этого этот раствор необходимо оставить, желательно, в теплом месте на как можно более долгий срок. Концентрация соляной кислоты, которая содержится в утерке, требует держать баночку для растворения меди в течение одного месяца. Вот и весь состав раствора.

Обработка заготовки для покрытия медью.

Желательно металлическую заготовку очистить от ржавчины и грязи кипячением в растворе щёлочи или, на худой конец, обычный шкуркой.

Когда очистка и шлифовка закончена, необходимо заготовку обезжирить, так как пальцы рук человека содержат жир.

Перед использованием раствора для омеднения, его нужно хорошо встряхнуть, чтобы соли меди смешались с жидкостью. Теперь можно поместить заготовку в меднящий раствор. Желательно во время омеднения емкость с электролитом иногда покачивать, и переворачивать заготовку, чтобы создать приток свежего раствора к ней.

Прошло уже полтора часа, можно посмотреть, как прошел процесс. Хорошо видно, что заготовка покрылась медью. Ее нужно обязательно промыть водой. Медь на ней держится очень хорошо. Очень красиво получилось, но лучше не покрывать рукоять ножа медью, так как она имеет свойство окисляться и пачкать, соответственно, руку. можно сделать и не только это.

Основной задачей гальванического покрытия медью в домашних условиях или по-другому меднения является подготовка поверхности металла к его дальнейшей обработке. Такой операции могут подвергаться различные металлы, и не металлы, среди которых следует выделить:

сталь,
латунь,
никель и другие.

Использование меди

Благодаря своим многочисленным преимуществам данный металл получил широкое распространение. На сегодняшний день медь и ее многочисленные сплавы широко используются в промышленности. Металл актуальный для авиастроения, автомобилестроения, приборостроения и других отраслей. Не меньшей популярностью металл и изделия из него пользуются и в бытовой сфере. Меднение само по себе является одним из лучших способов покрытия тонким слоем металлической поверхности. В домашних условиях меднение можно выполнить нескольким способами.

Гальваническое меднение в домашних условиях

Для этого понадобится:

Вода;
Соляная кислота в чистом виде.

Гальваническое меднение в домашних условиях

Приготовления раствора

Делаем насыщенный раствор медного купороса, после чего нужно будет добавить 1/3 этого раствора в соляную кислоту. После приготовления раствора медного купороса его следует тщательно размешать, чтобы не было частиц. Далее нужно соляную кислоту тонкой струйкой добавить в этот раствор. Не следует забывать про технику безопасности и использовать перчатки и защитные очки. После того, как вы добавили в раствор соляную кислоту, его следует тщательно перемешать.

Итак, раствор готов и можно приступать к меднению в домашних условиях. Для этого нужно взять металлическую деталь, на которую вы собрались наносить слой меди и подготовить ее к работе. Подготовка включает в себя ее обработку наждачной бумагой. Данная процедура позволяет не только зачистить металлическую поверхность, но и обезжирить ее. Такая же процедура будет актуальна и для детали из латуни или свинца. После этого, покрытие нужно тщательно промыть в растворе кальцинированной соды. Это позволит более тщательно обезжирить материал.

Кальцинированная соды для обезжиривания материала

Далее поверхность нужно погрузить в раствор медного купороса и соляной кислоты. Следует обратить внимание на то, что первый слой меди является очень тонким и слабым, поэтому его желательно снять при помощи металлической щетки. После того, как вы это сделали, поверхность стали или свинца следует повторно промыть в растворе кальцинированной соды и опять погрузить в раствор для меднения. Данные манипуляции приведут к тому, что слой меди в домашних условиях на поверхности будет гораздо толще и гораздо крепче, поскольку его убрать можно будет с предмета, только используя наждачную бумагу, а не металлическую щетку как прошлый раз.

Этот способ позволяет сделать очень качественное медное покрытие, которое можно снять только наждачкой. Для улучшения медного покрытия в домашних условиях следует деталь еще раз погрузить в раствор. Указанный способ отличается своей простотой и высокой эффективностью в том числе и для изделий из свинца.

Процедура меднения

Меднением принято называть процедуру гальванического нанесения меди, толщина слоя меди в таких случаях может составлять-от 300 мкм и больше. Меднение стали это один из наиболее важных процессов в гальванике, поскольку используется, как дополнительный процесс перед нанесением других металлов для хромирования, никелирования, покрытие серебром.

Слой меди прекрасно держится на стали и способен выравнивать различные дефекты на поверхности.

Для медных покрытий характерно высокое сцепление с другими поверхностями, изделиями из свинца особенно металлическими, а также высокая электропроводность и пластичность. Нанесенное недавно покрытие имеет ярко-розовый матовый или же блестящий цвет. Под воздействием влияний атмосферы медные покрытия могут окисляться, покрываться налетом окислов с различными пятнами радужного вида.

Сферы использования омеднения

Как правило, гальваническое омеднение может использоваться:

В декоративных целях. С учетом огромной популярности в нынешнее время старинных изделий из меди. Существуют методы искусственного состаривания изделий из стали;
В гальванопластике. Широко распространена в ювелирной сфере, среди сувенирной продукции, для изготовления барельефов и т.д;
В технической отрасли. Меднение металла очень важно в электротехнической области. Низкая стоимость меднения по сравнению с покрытиями из золота или серебра позволяет снизить расходы на изготовление электродов, электротехнических шин, контактов и других элементов из сталии свинца.

Меднение происходит вместе с нанесением других гальванических покрытий

Если нужно нанести многослойное защитно-декоративное покрытие на слой стали. В подавляющем большинстве случаев здесь медь используют вместе с никелем и хромом. Это позволяет улучшить сцепление с основным металлом и получить блестящее покрытие высокой прочности;
Во избежание цементации участка. Меднение свинца позволит избежать появления углероживания на стальных участках. Для нанесения медного слоя используют только те участки, на которых будет проводиться обработка резанием;
При выполнении реставрационных и восстановительных работ. Данный метод наиболее часто используется для восстановления хромированных частей автомобилей и мотоциклов. Для этих целей наносится довольно толстый слой меди, порядка 100-250 мкм и более того, что позволяет закрыть все дефекты и повреждения металла для нанесения последующих покрытий;

Разновидности меднения

Используя погружение в электролит;
Без погружения в электролит.

Первый способ предполагает обработку металлического изделия наждачной бумагой, щеткой и промывки водой. После чего обезжиривания в горячем содовом растворе с повторной промывкой. Далее в стеклянную емкость опускают на медных проволочках две медные пластины –аноды. Между пластинками на проволоке подвешивают деталь, после чего пускается ток.

Второй способ актуальный для изделий из стали, алюминия и цинка.

Домашнее омеднение

Данная процедура актуальна для различных случаев, поскольку нанесение слоя меди может использоваться для алюминиевых столовых приборов, сувениров, подсвечников и т. д. Неповторимый эффект оказывают изделия не из металла, на которые был нанесен слой меди. Это могут быть стебли растений, листья и др. Ввиду того, что в покрываемых предметах отсутствует токопроводящий слой, вместо него используется специальный электропроводный лак, который наносят на поверхности.

В состав лака входит ряд органических растворителей, пенкообразователей и тонкодисперсионный графитовый порошок, благодаря которому создается электропроводность. Лак наносят тонким слоем на сухую поверхность, и после высыхания через час можно приступать к омеднению. При желании можно меди придавать различные цветовые оттенки, используя для этого специальные способы. Высокое качество и уникальность таких изделий вполне заслуженно приравнивается к настоящим ювелирным украшениям.

Видео: Меднение в домашних условиях

Медные покрытия не рекомендуются для защиты железа и стали от коррозии. Омедненные изделия могут быть защищены от атмосферной коррозии лишь! в том случае, когда медные покрытия совершенно свободны от пор даже микроскопических размеров. При наличии пор изделия не только не будут защищены от коррозии, но, напротив, в присутствии корродирующего агента, между железом и медью начнет работать коротко замкнутый гальванический элемент, в котором железо будет играть роль анода и его коррозия будет протекать более интенсивно, чем неомедненного железа.

Медные покрытия не могут также рассматриваться как защитно-декоративные. Хотя химическая стойкость меди больше, чем железа, но в наружной атмосфере с небольшой относительной влажностью медные покрытия тускнеют в результате окисления, которое протекает по параболическому закону. При повышенной влажности в порах медных покрытий происходит ржавление стали (анода). На беспористых медных покрытиях в наружной атмосфере с повышенной влажностью постепенно образуется зеленая патина, которая, по некоторым данным, представляет собой основной сульфат меди CuSO 4 3Cu(OH) 2 ; на морском побережье может образоваться основной хлорид меди. Устойчивость патины в различной атмосфере, по-видимому, объясняется образованием закиси меди. При анодном окислении в соответствующих электролитах можно искусственно получать патину.

Довольно широко распространен процесс меднения участков стальных деталей, подлежащих обработке резанием после термической обработки - цементации. Стальные детали иногда подвергают меднению с последующим химическим или электрохимическим окрашиванием в различные цвета. Однако наиболее широко медные покрытия используют в качестве промежуточных слоев при защитно-декоративном хромировании стальных и цинковых деталей. Широкое применение электролитических осадков меди в качестве промежуточных слоев при нанесении различных гальванических покрытий в известной мере определяется хорошим сцеплением электроосажденной меди с различными металлами. В отличие от горячих методов нанесения металлических покрытий, при которых между основным металлом и покрытием образуется промежуточный диффузионный слой, при электролитическом осаждении меди на сталь не удается обнаружить промежуточный диффузионный слой. Решающую роль для обеспечения прочного сцепления в данном случае играет тщательная подготовка поверхности основного металла - обезжиривание и травление, причем в случае химического или электрохимического удаления деформированного слоя часто наблюдается продолжение структуры основного металла в электроосажденном металле. Прочность сцепления между основным металлом и покрытием при этом приближается по величине к прочности связи между отдельными атомами в твердом металле.

Продолжение микроструктуры основного металла в электролитическом осадке, по-видимому, обеспечивается в тех случаях, когда основной металл имеет относительно крупнокристаллическую структуру и электролиз протекает при условиях, соответствующих образованию кристаллов примерно таких же размеров. При включении посторонних ионов, атомов или молекул осадки получаются мелкокристаллическими и продолжения структуры основного металла не наблюдается (рис. 82).

Рис. 82. Продолжение структуры основного металла электроосажденной меди (снизу вверх): серебра (а), никеля (б) (нет продолжения), в - катаной меди

При защитно-декоративном хромировании стальных и цинковых деталей роль медного слоя сводится к максимальной экономии стратегического никеля при сохранении защитных свойств суммарных покрытий (Cu+Ni+Cr) и снижению трудоемкости операций механической подготовки поверхности стальных деталей.

Как известно, медь значительно пластичнее стали и в процессе ее полировки удается получать гладкую, блестящую поверхность, на которую легко наносить блестящие никелевые покрытия. Здесь необходимо оговорить, что в последнее время достигнуты большие успехи в получении блестящих покрытий, не требующих полировки, но эта задача решена еще не полностью. При нанесении относительно тонких слоев из цианистых или пирофосфатных электролитов на стальные или цинковые детали удается получать блестящие или полублестящие медные покрытия, поверх которых после промывки можно наносить блестящие никелевые покрытия.

Когда речь идет о гальванотехнике, сразу же на ум приходят такие технологические операции, как хромирование и цинкование металлоизделий. Но если задать вопрос, а что представляет собой гальваностегия, то ответит не каждый – проверено. Хотя ничего сверхнового данный термин не подразумевает.

Проще говоря, это методика покрытия тончайшим слоем металла любого материала, будь-то сталь, алюминий, древесина или пластик. С тем, как произвести меднение какого-либо образца в домашних условиях, мы и разберемся.

Общая информация

Меднение – методика отчасти более универсальная, чем то же цинкование. Для каких целей оно проводится?

Защита образцов от цементации перед их раскроем способом резания, а также от коррозии.
Устранение дефектов на поверхностях деталей, когда иные способы неприемлемы или трудны в реализации. К примеру, если основа характеризуется сложным рельефом.
Декорирование изделий.
Создание копий образцов из других материалов.
Подготовка деталей из стали к , серебрению, золочению. В подобных случаях меднение является лишь одним из этапов работы по поверхностной обработке материала.
Для создания сегментов «под пайку».

Вряд ли читателя заинтересуют такие нюансы, как классификация меди (рафинированная, бескислородная, общего применения), различные варианты растворов, использующихся при меднении, характеристики материалов и подобные вещи. Далее рассмотрены лишь простейшие методы нанесения Cu на любую поверхность, которые несложно организовать в домашних условиях, без каких-либо сложностей и финансовых затрат.

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.

Меднение без ванночки

Данным способом можно наносить металлическое покрытие на любые материалы. Суть заключается в «обмазке» (без прямого контакта) заготовки электролитом специальной кисточкой, щетинки которой – медные проволочки. Недостаток этой технологии в том, что добиться качественного меднения рельефных поверхностей вряд ли удастся. По крайней мере, понадобится много времени и усилий, чтобы тщательно обработать все «щели» и «выбоины».

Особенности подготовительного этапа

Кисточка. В домашних условиях ее делают из многожильного медного проводника. Снять изоляцию и «распушить» один его конец – не проблема. Чтобы было удобнее работать, стоит подумать, из чего изготовить рукоятку кисточки. Ею придется водить по поверхности образца, а с учетом того, что провода гибкие, такое меднение станет испытанием для мастера. Как вариант – подвязать «рабочую часть» к карандашу, пластиковому корпусу шариковой ручки. Догадаться несложно.

Тара. Деталь перед меднением укладывается на любую подходящую посуду. Для удобства работы она не должна иметь высоких бортиков. Оптимальный вариант – тарелка. Плюс к этому – емкость, в которой будет электролит. В нее придется постоянно опускать кисточку, поэтому и здесь выбор не затруднен. Подойдет и стакан, если образец небольшой и раствора понадобится немного. Соответственно, вся тара предварительно обрабатывается – моется, чистится, кипятится, обезжиривается.

Сборка схемы. Аналогично предыдущему способу. Кисточка выполняет функцию анода, поэтому ее к «+» БП, а покрываемая деталь является катодом (к «–»).

Процесс меднения

Для обеспечения неразрывности электрической цепи в посуду наливается электролит, так, чтобы его уровень превышал высоту детали. Кисточкой, которая периодически также обмакивается в растворе (для этого он и заливается в отдельную тару), необходимо водить по-над образцом. В результате его поверхность покрывается слоем меди. По сути, производится ее напыление.

Понятно, что такой процесс в исполнении более сложный, так как проводится в «ручном» режиме. Необходимо постоянно следить, чтобы между кистью и обрабатываемой основой был небольшой зазор. Но и это не главное. Его неизменность – одно из условий равномерности покрытия.

В каких случаях целесообразно использовать такой способ меднения

Если материал образца не является токопроводящим.
При больших габаритах детали. Подобрать в домашних условиях ванночку соответствующих размеров, к примеру, для люстры, вряд ли получится.

Как определить требуемые параметры блока питания? Для плотности тока при меднении нормой считаются 0,5 А/дм² образца, который предстоит покрыть защитным слоем.

Превышение расчетного значения чревато тем, что медь сильно потемнеет, к тому же не будет прочно держаться на основе.
При сложной конфигурации детали, наличии множества выступов, заостренных сегментов плотность тока берется меньшей, примерно в 2,5 раза.

Медь довольно быстро окисляется. Перед началом процесса обработки изделия электроды следует хорошо зачистить.

Время выдержки детали в растворе выбирается исходя из того, какой толщины слой необходимо получить при меднении. Зависимость прямая – чем дольше идет обработка, тем толще покрытие.

При необходимости восстановления внешнего вида истершихся элементов фурнитуры (мебельной или иной) их меднение – неплохой выход из положения.

Автор не единожды сталкивался с тем, что люди, озабоченные проблемами экологии, сразу же задаются вопросом – а как в домашних условиях организовать утилизацию отработки? Ведь электролит не вечен, и использовать его всю жизнь точно не получится. Кстати, вполне резонное и более чем справедливое замечание.

Есть неплохое решение – собирать оставшуюся после меднения «бурду» в отдельной стеклянной емкости. Зачем? Пригодится. Этот раствор отлично подходит для обработки древесины. Ваш покорный слуга, читатель, сам пропитывал им лаги перед настилом полов на даче. Учитывая, что зимой она не отапливается, условия эксплуатации материала понятны. Когда спустя 12 лет потребовалось переложить половицы, выяснилось, что лаги – как новенькие. Не было даже малейшего намека на какую-то плесень, следы гнили.

Так как любому из нас приходится заниматься если не строительством, то уж ремонтом обязательно, нет смысла куда-то потихонечку, подальше от сторонних глаз, сливать использованный электролит. Не по-хозяйски это.

В этой инструкции я расскажу, как за несколько простых шагов покрыть медью металлическую шайбу. У вас будет обширное поле для экспериментов: вы можете поменять время, напряжение и состав кислот. Я пройдусь лишь по базовым шагам омеднения электролитическим способом, объясняя «как это сделать», но не вдаваясь в подробности «почему так происходит».

Кратко об эксперименте в домашних условиях: его цена варьируется в пределах 50-150 рублей, эксперимент займёт у вас 1 — 3 часа, а его сложность, в зависимости от ваших навыков гальванического меднения варьируется от лёгкой до средней.

Осторожно! Проводите эксперимент по меднению металла в хорошо вентилируемом помещении, а если вы молоды, то попросите взрослого помочь вам.

Что вам понадобится:

Медь — 2 небольших кусочка (в видео я использую медную проволоку, но в принципе подойдёт любой медный объект)
Металлический объект, который мы будем покрывать медью (я взял шайбу)
Стеклянный контейнер с крышкой
Провода с зажимами-крокодилами x2
Источник питания (предпочтительно с регулируемым напряжением)
Уксус (который будет выступать в качестве кислоты)
Инструмент для полировки (если хотите отполировать объект после омеднения)

Для этой инструкции я записал видео. В нём я прошелся по всем шагам омеднения, которые описаны ниже.

Шаг 2: Растворяем медь

Я не уверен, что «растворение» — это правильное слово, но оно точно объясняет, что мы будем делать в этом шаге. Начните с того, что зажмите медный объект крокодилами. Затем поместите объект в контейнер. Проверьте, что крокодилы не соприкасаются. Добавляйте в контейнер уксус, пока бОльшая часть медного объекта не будет им покрыта, но не допускайте, чтобы с уксусом соприкасались крокодилы (см. фотографии).

Теперь пришло время соединить провода крокодилов с источником питания. Пока что не подключайте источник питания в сеть. Когда оба провода от крокодилов соединены с источником питания, установите напряжение на 12V. После этого вы можете подключить блок в сеть.

(На видео вы можете заметить, что штекер блока питания обрезан для удобства подключения крокодилов).

Вы заметите, что одна часть медной проволоки покрывается пузырьками. Запомните эту часть, она является отрицательной.

Я дал всей конструкции поработать около 30 минут, но вы можете попробовать поиграть с напряжением и временем. По причинам безопасности я рекомендую вам оставаться в диапазоне 0-12V, так как при этих параметрах всё работает очень хорошо.

Шаг 3: Меднение

После 30 минут я выключил блок питания из сети и отключил отрицательный крокодил (с той стороны меди, которая пузырилась). Затем я подключил к этому крокодилу металлический объект (в моём случае шайба). Установите напряжение блока питания на самое низкое (для начала). Минимум моего блока составляет 3V. Опять подключите блок в сеть и смотрите, как металлический объект покрывается медью. Я дал своей шайбе побыть в растворе около 30 минут.

Есть мнение, что после процедуры нужно просушивать изделие в течение 1-2 дней. Я не знаю, правда это, или нет, но я не заметил никакой разницы при удалении излишнего материала с шайбы, лежала ли она 2 дня или 30 минут.

Чтобы изделие засияло, нужно просто отполировать его (используя соответствующие инструменты и материалы),но не переусердствуйте, так как на покрытом предмете находится всего лишь тонкий слой меди.

Не забудьте поэкспериментировать со временем выдержки и напряжением, чтобы добиться разных результатов и постараться добиться максимально равномерного медного покрытия.

Разделы