Меднение стали электролизом: тонкости процесса

Цель меднения металлов и сферы их применения

Медь обладает совокупностью свойств, которые определяют условия ее применения при меднении металлов и неметаллических материалов. Она пластична, легко поддается полировке, а гальванический слой после меднения практически не имеет пор. По этой причине медные покрытия очень часто используют в качестве подслоя при хромировании и никелировании изделий, которые эксплуатируются в условиях постоянных сжатий и растяжений. Пластичность меди является идеальным условием для ее применения в гальванопластике. Толстослойное меднение художественных изделий и сложных моделей позволяет создавать их абсолютно точные копии, которые не трескаются и не деформируются при снятии с оригинала.

Медь обладает лучшей среди недрагоценных металлов электропроводностью и хорошо паяется. Поэтому меднение стальных изделий широко используется в радиотехнике и электротехнике при изготовлении проводников, контактов, деталей антенн и волноводов. В условиях применения высокочастотных сигналов на медное покрытие приходится большая плотность тока (скин-эффект), что снижает общее сопротивление проводника.

Еще одна область использования меднения — это создание тонких проводников на поверхностях пластмассовых изделий, а также покрытие пластика токопроводящими слоями.

Характеристики омедненных металлов

Медь имеет хорошее сцепление практически со всеми металлами и сплавами, но защитные свойства медного гальванического покрытия без дополнительных слоев невысоки.

Под воздействием атмосферных факторов оно достаточно быстро разрушается, и даже в домашних условиях его обычно покрывают лаком. В то же время подслой из меди значительно улучшает характеристики многослойных покрытий в части механической прочности и коррозионной стойкости.

Нержавеющие стали обычно защищают от коррозии трехслойным покрытием из хрома, никеля и меди. При этом меднение проводится первым, чтобы при использовании изделия в условиях переменных нагрузок обеспечить пластичность всего составного слоя.

Точно такую же роль меднение играет в покрытиях металлопроката и листового железа, из которых изготавливают профильные изделия, эксплуатируемые в условиях морского климата и агрессивных сред. Омедненные провода и контакты из алюминия легко паяются и имеют более низкое сопротивление, особенно на высоких частотах.

Технические условия электролиза позволяют при меднении металлов в декоративных целях окрашивать поверхностные слои меди в различные цвета и придавать им дополнительный блеск (на фото ниже – меднение по нержавейке).

Особенности процесса

Покрытие, формируемое на обрабатываемой детали при помощи гальваники, может наноситься в технологических целях либо выполнять декоративные, защитные или сразу обе функции. В декоративных целях создают тонкий слой золота или серебра, а чтобы обеспечить надежную защиту поверхности обрабатываемой детали от коррозии, выполняют цинкование или гальваническое меднение.

Схема процесса электролиза

Сделать гальванику даже в домашних условиях несложно. Выполняют такую процедуру следующим образом.

• В диэлектрическую емкость с электролитом опускают два анода, подключаемые к плюсовому контакту источника электрического тока. Материалом изготовления таких анодов должен быть металл, слой из которого необходимо сформировать.
• Само обрабатываемое изделие, подключаемое к минусовому контакту источника электрического тока и, таким образом, выступающее в роли катода, помещается в электролите между анодами.
• Гальванизация, то есть процесс переноса молекул металла с электролита на изделие-катод, начинает происходить в тот момент, когда замыкается полученная электрическая сеть.

В результате на обрабатываемой поверхности формируется тонкий и однородный слой металла, который изначально содержался в химическом составе электролита.

Оборудование и материалы, необходимые для нанесения медного покрытия

Чтобы выполнять меднение стали или других металлов, придется запастись кое-какими материалами и устройствами. Понадобятся:

• Соляная кислота.
• Медный купорос (сернокислая медь).
• Дистиллированная вода.
• Источник постоянного тока, желательно с регулируемым напряжением (один из вариантов — ЛАТР), но подойдет и обычный трансформатор на 6–12 В.
• Емкость для электролита (оптимально — стеклянный резервуар).
• Две медных пластины, которые могут свободно поместиться в емкость.
• Соединительные провода.

Из воды, медного купороса и соляной кислоты надо изготовить электролит. Сначала в воду добавляется медный купорос, до получения насыщенного раствора. Его надо тщательно перемешивать, чтобы не оставалось твердых частиц. Затем в раствор тонкой струйкой добавляется соляная кислота (не наоборот!). Всего для нанесения покрытия понадобится:

• Вода — 980 г.
• Сернокислая медь — 190 г.
• Серная кислота — 40 г.

Теперь все готово, можно приступать к меднению в домашних условиях.

Внимание! Необходимо учитывать, что соляная кислота — химически активный реагент, поэтому следует запастись средствами защиты — перчатками, очками, максимально подготовить рабочее место.

Необходимое оборудование

Гальваника своими руками может быть качественно выполнена с использованием даже самого простейшего оборудования, которое есть в арсенале многих мастеров. В первую очередь следует подобрать источник постоянного тока, который обязательно должен быть оснащен регулятором выходного напряжения. Наличие такого регулятора необходимо для того, чтобы иметь возможность плавно и в широких пределах изменять мощность вашего самодельного устройства для гальваники.

В качестве источника питания в домашних условиях очень удобно использовать выпрямитель электрического тока, который можно собрать самостоятельно (или приобрести серийную модель). Многие умельцы, выполняющие нанесение гальванического покрытия в домашних условиях, в качестве источника тока применяют серийные сварочные аппараты.

Гальваническая ванна своими руками также может быть изготовлена без особых проблем. В качестве такой ванны можно использовать любую емкость из стекла или пластика, при этом необходимо учитывать, что в такую емкость для гальваники должна помещаться как обрабатываемая деталь, так и требуемое количество электролита. Очень важно также, чтобы ванна была достаточно прочной и могла выдерживать высокую температуру, величина которой может доходить до 80°.

Аноды, используемые для осуществления гальваники в домашних условиях, выполняют сразу несколько важных функций:

• подводят в электролит электрический ток и обеспечивают равномерное распределение последнего по обрабатываемой поверхности;
• возмещают убыль наносимого на изделие металла, расходуемого из химического состава электролита;
• способствуют протеканию некоторых окислительных процессов.

Выбирая аноды для своего гальванического аппарата, следует соблюдать одно важное правило: их площадь должна быть больше, чем площадь обрабатываемой поверхности.

Гальваника дома не может быть осуществлена без использования нагревательного прибора, при помощи которого электролит доводится до требуемой рабочей температуры. Очень удобно, когда интенсивность нагрева, обеспечиваемого таким устройством, может регулироваться. Если ориентироваться на опыт домашних умельцев, которые уже имеют опыт нанесения гальванических покрытий в домашних условиях, можно порекомендовать использовать в качестве нагревательного прибора небольшую электроплитку или обычный утюг с регулировкой степени нагрева подошвы.

Технология процесса меднения

Главное условие при нанесении любого гальванического покрытия — это абсолютная чистота изделия. Поэтому все его поверхности перед погружением в электролит необходимо тщательно очистить от посторонних включений и окислов. В общем виде процесс гальванического меднения состоит из следующих этапов, которые в зависимости от технических условий могут быть дополнены другими видами обработки:

• механическая очистка (с помощью металлической щетки, шкурки и электроинструмента);
• промывка проточной водой;
• обезжиривание (химическое или электролитическое);
• промывка и сушка;
• проверка качества поверхностей;
• погружение изделия в электролит;
• подача тока и контроль процесса;
• промывка и сушка готового изделия.

Основой для подавляющего большинства электролитов является раствор медного купороса (сернокислой меди), в который в зависимости от условий обработки добавляют различные химические реагенты. Технология гальванического меднения основана на использовании расходуемых анодов, которые служат источником анионов меди, осаждаемых в виде тонкого слоя на поверхности катода-изделия. В роли катодов выступают пластины меди любой чистоты.

Это интересно: Осциллятор для инвертора и сварки своими руками — изучаем в общих чертах

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.

Меднение стальных изделий

Меднение стали медным купоросом является одним из основных процессов в области гальваники потому, что оно используется для предварительного покрытия медью. Она отличается высокой адгезией к стальной поверхности, в отличие от других металлов, которые не обладают хорошим сцеплением со сталью. Медный слой при соблюдении технологии держится на стальных изделиях прекрасно.

Есть две технологии нанесения покрытия: с погружением изделия в электролитный раствор и способ неконтактного покрытия поверхности медью без помещения в жидкий электролитный раствор.

Меднение путем погружения в раствор

Процесс выполняется с соблюдением следующих этапов:

1. С поверхности стальной детали удаляется окисная пленка с помощью наждачной бумаги и щетки, а затем деталь промывается и обезжиривается содой с финишной промывкой водой.
2. 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.
3. Между пластинами свободно подвешивается обрабатываемая деталь. К ней подводится отрицательный полюс клеммы.
4. В цепь встраивается тестер с реостатом, чтобы регулировать силу тока.
5. 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.
6. Готовый раствор заливается в подготовленную стеклянную банку. Он должен покрыть помещенные в банку электроды полностью.
7. Электроды подключаются к источнику тока. С помощью реостата устанавливается ток (10-15 мА должны приходиться на 1см2 площади детали).
8. Через 20-30 минут ток отключается, и деталь, покрытая медью, достается из емкости.

Видео:

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:

1. 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).
2. Другой конец провода без кисти подсоединяется к положительной клемме используемого источника напряжения.
3. Готовится электролитный раствор на основе концентрированного медного купороса с добавлением небольшого количества кислоты. Он наливается в широкую емкость, необходимую для удобного окунания кисти.
4. Подготовленная металлическая деталь, очищенная от оксидной пленки и обезжиренная, помещается в пустую ванночку и подсоединяется к отрицательной клемме.
5. Кисть смачивается приготовленным раствором и водится вдоль поверхности пластины, не прикасаясь к ней.
6. После достижения необходимого медного слоя, процесс заканчивается, а деталь промывается и сушится.

Между поверхностью детали и импровизированной медной кистью всегда должен быть слой из раствора электролита, поэтому кисть необходимо обмакивать в электролит постоянно.

Меднение алюминия медным купоросом

Нанесение на поверхность меди – отличный способ обновления алюминиевых столовых приборов и других изделий из алюминия, используемых дома.

Меднение алюминия медным купоросом можно провести самостоятельно. Упрощенный вариант для демонстрации процесса – это покрытие медью алюминиевой пластинки простой формы.

На этом примере можно потренироваться. Выполнение процесса происходит так:

1. Поверхность пластинки необходимо сначала зачистить, а затем обезжирить.

2. Затем нужно нанести на нее немного концентрированного раствора сернокислой меди (медного купороса).

3. Следующим действием является подсоединение к алюминиевой пластинке провода, подсоединенного к отрицательному полюсу. Подсоединять провод к пластинке можно с помощью обычного зажима.

4. Положительный заряд подается на устройство, состоящее из оголенного медного провода с диаметром от 1 до 1,5 мм, конец которого распределяется между щетинами зубной щетки.

Во время работы этот конец провода не должен касаться поверхности алюминиевой пластины.

5. Обмакнув щетину в раствор медного купороса, начинают водить щеткой в подготовленном для покрытия медью месте. При этом не нужно допускать замыкания цепи, прикасаясь к поверхности алюминиевой пластины концом медного провода.

6. Омеднение поверхности сразу становится визуально заметно. Чтобы слой был качественным, с окончанием процесса не нужно торопиться.

7. После завершения работы слой меди нужно выровнять дополнительной очисткой, удалив остатки медного купороса и протерев поверхность спиртом.

Гальванопластика в домашних условиях

Гальванопластикой называют процесс электрохимического воздействия на изделие с целью придания ему необходимой формы осаждаемым на поверхности металлом.

Обычно эту технологию используют для покрытия металлом неметаллических изделий. Широко применяют ее в ювелирной области и дизайне бытовых предметов.

Покрытие рабочего изделия должно обладать электропроводящими свойствами. При отсутствии такого слоя сначала предмет покрывают графитом или бронзой.

Основными металлами, используемыми для гальванопластики, являются медь, никель, серебро и хром. Также используют металлизацию поверхностей сплавами из стали.

Гальванопластика в домашних условиях особенно популярна среди мастеров. Чтобы создать нужную форму, с копии делается ее слепок. Для этого используют легко плавящийся металл, графит и гипс.

Видео:

После изготовления формы предмет подвергают покрытию металлом с использованием электролита.

Меднение деталей в домашних условиях двумя способами — пошаговая инструкция с видео

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 хромированию, 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 «–»).

Полезные советы

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.

Меднение детали, без опускания в раствор

Второй способ меднения в домашних условиях металлических изделий, подразумевает выполнение этого процесса без опускания обрабатываемой детали в раствор электролита.

Этот вариант подходит для нанесения покрытия на цинковые и алюминиевые изделия.

Порядок работы

1. Для этого способа меднения потребуется многожильный медный провод, с двух концов которого, необходимо снять изоляцию. С одной стороны мягкий провод нужно растеребить. Таким образом получается изделие в виде кисточки. Чтобы в дальнейшем было удобнее работать, к этому концу провода нужно привязать твердый предмет в виде рукоятки. Второй очищенный конец провода нужно соединить к положительной клемме источника электрического тока. Напряжение не должно превышать 6 В.
2. Ранее описанным способом нужно приготовить электролит, размешанный с медным купоросом. В этом методе меднения деталей, раствор можно наливать в любую посуду. Рекомендуется выбрать широкую тару, чтобы было удобно макать медную кисточку из проволоки. Далее необходимо небольшую металлическую деталь положить в эту посуду, с невысокими краями. Предварительно ее нужно очистить, прокипятить в жидкости со стиральным порошком, и промыть. Эту деталь нужно соединить с помощью провода к отрицательной клемме источника тока, с напряжением 6 В.
3. Процесс меднения происходит следующим образом. Растеребленный конец медной проволоки нужно периодически обмакивать в растворе электролита с медным купоросом и проводить вдоль детали, не прикасаясь «кистью» к ее поверхности. Необходимо предусмотреть, чтобы между концом кисти и деталью был небольшой слой раствора (катод и анод должны быть всегда смочены электролитом). В процессе меднения отрицательно заряженная деталь притягивает ионы меди и ее поверхность покрывается небольшим красным слоем. После нанесения покрытия, изделие нужно высушить и натереть до блеска.

Таким меднением, без погружения изделия в электролит, чаще обрабатываются детали больших размеров. Они не вмещаются в подобранную посуду с электролитом, и поверхность обрабатывается кистью небольшими участками.

Видео руководство по меднению деталей в домашних условиях

Способы меднения металлов

Существует два базовых метода, с помощью которых выполняют покрытие металлов медью: гальваническое и химическое меднение. В обоих случаях главным условием является применение электролита на основе медного купороса, но при химическом меднении осаждение меди происходит без использования электрического тока.

С помощью химического метода нельзя получить покрытия большой толщины, но оно проще, дешевле и может выполняться в крайне простых условиях. С помощью него легко получить тонкие декоративные пленки не только на металлах, но и на пластике, стекле, керамике и пр.

К примеру, химическое меднение стали происходит за несколько десятков секунд путем простого погружения в медный купорос.

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

Меднение изделий без помещения их в емкость с электролитом производится как с использованием источника тока, так и без него. Выбор метода зависит от условий выполнения работ и оборудования, которым располагает домашний мастер.

В первом случае необходимо изготовить медную кисточку из обрезка кабеля с большим количеством мягких медных жил. Ее подсоединяют к плюсу источника, а минус подают на изделие. Затем, постоянно обмакивая кисточку в электролит, «красят» подготовленную поверхность, подбирая по ходу условия и скорость меднения.

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.

Использование медного купороса

Одно из основных условий качественного меднения — это использование максимально чистого медного купороса. Поэтому данный реагент лучше приобретать в хозяйственных или специализированных магазинах в упаковках, на которых указано процентное содержание сернистого сульфата меди (не ниже 97–98%).

Если на медном купоросе садово-огородного назначения не указан состав, то для электролита он не годится, т. к. может содержать различные добавки, влияющие на гальванический процесс.

При приготовлении электролита в домашних условиях не следует применять сырую водопроводную воду, поскольку она содержит недопустимые при меднении соединения хлора. Перед использованием ее следует отстоять и прокипятить или же просто приобрести дистиллированную.

Раствор меднения для химической металлизации

В этой статье я расскажу вам как правильно приготовить раствор химического меднения, который является одним из этапов металлизации отверстий в печатных платах.

Приготовление раствора химической металлизации

Для приготовления раствора потребуются недорогие реактивы. Их можно купить в интернет магазинах, которых сейчас стало много и они работают с частными лицами. Трудностей с приобретением возникнуть не должно, было бы желание.

Состав раствора следующий:

CuS04*5H2O (медный купорос) — 30 гр. NiCL2*6H2O (хлористый никель) — 4 гр. NaOH (гидроокись натрия, едкий натр) — 50 гр. Na2CO3 (карбонат натрия, кальцинированная сода) — 20 гр. Трилон Б — 85 гр. K3[Fe(CN)6] (калий железосинеродистый, красная кровяная соль) — 0,1 гр. KNCS (калий роданистый) — 0,003 гр. Формалин 20 мл/л. Дистиллированная вода — 1 л.

Порядок смешивания реактивов

1. Взвешиваем 30 гр. — медного купороса и 4 гр. — хлористого никеля. Наливаем в емкость 0,4 литра дистиллированной воды и растворяем эти реактивы в ней.

2. Взвешиваем 50 гр. — едкого натра, 20 гр. — кальцинированной соды и 85 гр. — трилона Б.

3. Наливаем в другую емкость 0,4 литра воды и растворяем реактивы в следующей последовательности.

Сначала едкий натр, затем кальцинированная сода и последним трилон Б.

4. Смешиваем эти растворы путем вливания раствора медного купороса с никелем, в раствор с трилоном Б, содой и едким натром. Хорошо перемешиваем и доводим объем раствора водой до 1 литра. Даем постоять 5..10 минут, если будет небольшой осадок, то фильтруем раствор.

5. Взвешиваем 1 гр. калия железосинеродистого (красная кровяная соль), растворяем его в 100 мл. дистиллированной воды. Затем берем шприцем 10 кубиков этого раствора — это будет 0,1 гр. этого реактива и добавляем его в только что приготовленный раствор раствора хим. меднения.

6. Взвешиваем 1 гр. калия роданистого и растворяем его в 100 мл. дистиллированный воды. Затем берем шприцем 0,3 кубика этого раствора — это будет 0,003 гр. и также добавляем его к основному раствору.

Калий железосинеродистый и калий раданистый являются ядовитыми веществами. При работе с ними соблюдайте элементарную технику безопасности. Не нюхайте, не пробуйте на вкус и т.п. При размешивании раствора, работайте в резиновых перчатках!!!

7. Хорошо перемешиваем раствор хим. меднения, теперь он готов к применению.

Хранение раствора и добавление формалина

В таком состоянии, то есть без формалина, раствор хранится очень долго, можно сразу размешать раствор на 5 литров, слить его в канистру и пользоваться им отливая нужное количество для меднения, добавляя в него формалин.

Для примера покажу как это делается.

Берем 20 мл. раствора химического меднения. По рецепту смотрим, что на 1 литр раствора нужно добавить 20 мл. формалина, произведем небольшой расчет.

Посчитаем сколько нужно формалина на 1 мл. раствора химического меднения.

20/1000 = 0,02 мл.

Так как мы взяли 20 мл. раствора хим. меднения, то..

20*0,02 = 0,4 мл. (0,4 кубика в шприце) формалина нужно добавить.

После добавления формалина, накрываем емкость крышкой. Накрываем что бы не нюхать запах формалина, берегите свое здоровье (формалин является канцерогеном!)

Тестирование раствора химического меднения

Чтобы протестировать как работает раствор химического меднения, берем активированный активатором диэлектрик (как активировать отверстия в печатных платах, читайте в этой статье) и опускаем в емкость. Буквально на глазах текстолит начинает темнеть и покрываться химической медью.

Процесс химического меднения должен длиться от 15 до 30 минут, и это время зависит от результата и качества покрытия, за которым вы должны следить. В процессе меднения идет газовыделение, плату нужно постоянно покачивать и переворачивать для равномерного распределения раствора по поверхности.

Прошло 20 минут, результат работы раствора на лицо, весь диэлектрик, включая отверстия, покрылся тонким 1 мкм. слоем меди и он готов к дальнейшему этапу — гальванике, этот этап подробно описан в этой статье.

Не фольгированный текстолит был взят для примера, некоторые подумают, таким образом можно не покупать фольгированный текстолит, а наращивать медь на голый диэлектрик и делать таким образом платы. Сразу хочу «обломать» вас, что бы наращивать медь на диэлектрик, нужно хорошо подготавливать поверхность, что в домашних условиях реализовать очень трудно. Так что не мучайтесь и делайте платы обычным способом, то есть, активируйте фольгированный текстолит.

Емкость раствора по меди

В заключении еще хотел добавить, расход этого раствора химического меднения берем из расчета 50 мл. раствора на 1 дм.кв. печатной платы. То есть 50 мл. раствора хватит омеднить двухстороннюю плату размером 10*10 см.

Раствор после добавления формалина будет еще жить дней 5, затем испортится.

Советую, если делаете ответственные платы, то лучше размешать с формалином свежую порцию раствора химического меднения.

Воронение льняным маслом

Этот способ подразумевает создание на стальной поверхности оксидной защитно-декоративной пленки черного цвета путем погружения разогретой до температуры 450-470 градусов Цельсия детали в льняное масло. Нагрев до этого уровня является безопасным, так как не нарушает закалку и нагартовку стали.
Деталь для воронения равномерно нагревается газовой горелкой, контроль температуры проводится инфракрасным пирометром или визуально по цветам побежалости. При использовании последнего метода нужно учесть, что соответствие цвета побежалости определенной температуре у обычной и хромистой стали отличаются.
При работе с обычной сталью деталь нагревается до перехода от серого цвета побежалости в свечение. По мере набора температуры изначально поверхность будет темно-синей, потом светло-синей, далее серой. Как только серый цвет станет коричневым, что случается перед началом свечения, деталь погружается в льняное масло. Для лучшего эффекта процедуру можно повторить 2-3 раза.
Остывшая пару секунд деталь вынимается из ванны и оставляется до окисления. Излишки масла стекут, а оставшийся тонкий слой через некоторое время образует черную оксидную пленку.

Пассивация ортофосфорной кислотой

Этот способ защиты подразумевает перевод тончайшего верхнего слоя стали в нейтральное состояние, препятствующее коррозии. Для этого зачищенная деталь погружается на 1 час в преобразователь ржавчины, являющийся раствором ортофосфорной кислоты.
В результате на поверхности появится серая оксидная пленка. Чтобы она была равномерной, деталь нужно хорошо зачистить и обезжирить перед ванной с кислотой.

Омеднение медным купоросом и электролитом

Для омеднения необходимо приготовить в пластиковой или стеклянной таре раствор, состоящий из 100 гр. медного купороса, 450 гр. дистиллированной воды и 100 гр. электролита для аккумуляторов. Полученный реагент имеет неограниченный срок хранения.
Деталь для омеднения зачищается, обезжиривается в растворителе, просушивается и окунается в раствор. В считанные мгновения на стальной поверхности появляется медный налет.
Этим способом можно покрыть метчики для защиты от коррозии и снижения трения при нарезании резьбы. Также омеднение поможет сделать утолщение на прослабленной посадке под подшипник. Она окунается в раствор несколько раз, чтобы за счет меди увеличить диаметр до тех пор, пока подшипник не сядет плотно. Медь налипает равномерно, поэтому такой метод восстановления не закроет борозды.

Меднение деталей без погружения в раствор

Гальваническое омеднение может выполняться без погружения детали в емкость с электролитом. Для этого надо подключить к ней отрицательный электрод. В качестве положительного контакта берется медный многожильный провод, конец которого освобождается от изоляции на 1–2 см и разминается так, чтобы получилось некое подобие кисти.

Для нанесения слоя медного покрытия «кисточка» обмакивается в электролит, затем ее концом проводят по поверхности детали, не прикасаясь к ней, но стараясь, чтобы между ними находилась прослойка. Постоянно обмакивая анод в электролит, покрывают слоем меди всю поверхность. Процедура требует навыка и времени, но результат того стоит.

Материалы, которые чистящие химикаты не могут удалить

Частицы различных материалов или дефекты, присутствующие на подготавливаемом катоде, могут не удаляться с помощью химикатов. К ним относятся следующие позиции:

• остатки сварочного припоя и шлак;
• капли различных смол или их остаточные покрытия;
• глубокие повреждения в виде заусенцев или неровных краёв;
• слои пригоревшего жира или остатки эмалей и красок.

Недопустимо приступать к работе с изделием до полного удаления инородных вкраплений или покрытий.

Гальваника в домашних условиях с муриевой кислотой

Мурий – от латинского muria «рассол, раствор соли». Такого элемента нет в таблице Менделеева. Так прозвали химики газообразный хлор Cl2. Муриевая кислота – это соляная кислота HCl. Она схожа с серной кислотой и в просторечии называется паяльной.

Процесс гальваники в соляной кислоте с использованием медного анода выглядит так:

• к питающим зажимам подключаются стальная заготовка и кусок меди, соблюдая полярность (заготовка подключается к минусу, медь – к плюсу);
• ванна заполняется электролитом: вода и соляная кислота – 5:1;
• оба элемента погружаются в раствор, зажим на детали присоединяется к месту, где не нужна гальванизация, или всё время сдвигается в процессе покрытия;
• раствор периодически перемешивается в ходе работы для равномерности слоя.

Внимание! При смешивании электролита кислоту льют тонкой струйкой в воду, а не наоборот. Перемешивают стеклянной палочкой и в защитных очках.

Между противоположными электродами соблюдают некоторое расстояние, чтобы не возникло участков быстрого оседания меди. Изделие покроется тонким напылением, толстого слоя добиться сложно. Время, необходимое для покрытия, может достигать нескольких часов.

Требования техники безопасности

Любая гальваническая операция (цинкование, хромирование, никелирование, меднение и др.) является опасным технологическим процессом, поэтому при ее выполнении в домашних условиях необходимо строго следовать требованиям техники безопасности. Опасной гальванику делают как токсичные химические вещества, так и высокая температура нагрева электролита, а также риски, связанные с любыми электрохимическими процессами.

Для проведения гальваники в домашних условиях лучше отвести нежилое помещение, в качестве которого может выступать гараж или мастерская. В нем обязательно должна быть организована качественная вентиляция. Все электрическое оборудование, которое вы будете использовать для того, чтобы сделать гальванику, необходимо заземлить.

Личная безопасность – самое важное правило, которого следует строго придерживаться при осуществлении гальваники в домашних условиях. К мерам, которые способны обеспечить такую безопасность, следует отнести:

• использование респиратора для защиты дыхательных путей;
• защита рук при помощи мягких и прочных резиновых перчаток;
• использование при работе клеенчатого фартука и обуви, способной защитить от ожогов кожу ног;
• защита органов зрения при помощи специальных очков.

Кроме того, во время процедуры гальваники не следует ничего есть и пить, чтобы случайно не наглотаться и вредных испарений.

Чтобы быть готовым к любым неожиданностям, которые могут возникнуть в процессе выполнения такой операции, лучше предварительно почитать специальную литературу или даже посмотреть обучающее видео на данную тему.

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.

Предлагаем ознакомиться: Особенности методы применения и удаления клейкой ленты
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.

Видео урок по меднению пули своими руками

Видео: Меднение в домашних условиях

Процесс меднения металлических изделий называется гальваностегией. Он основан на осаждении на поверхность деталей другого металла, растворимого в специальной жидкости.

Технология омеднения включает изготовление раствора и создание разноименных электродов. В процессе гальваностегии, ионы меди, растворенные в электролите, притягиваются отрицательным полюсом (обрабатываемая деталь) на свою поверхность.

Омеднение различных деталей в промышленных масштабах применяется не только, как конечный процесс обработки поверхности металлических изделий. Он может использоваться для подготовки деталей к следующей операции, например, никелированию, серебрению или хромированию изделий.

Эти металлы плохо осаждаются на поверхность стальных деталей, а на омедненную поверхность ложатся очень хорошо. В свою очередь медь, осевшая на стальные детали, держится прочно и способствует выравниванию различных дефектов на ее поверхности.