Гальваника в домашних условиях

Виды основных гальванических покрытий

Хромирование

Слой хрома наносится на поверхности стальных болтов, осей, мерительных инструментов и пр. для придания повышенной твёрдости и увеличения сопротивляемости коррозии таких металлов, как медь и никель. Часто встречается тройной «тулуп»: основа – медь, потом – никель, а затем – хром. Используются и в качестве декоративных напылителей.

Цинкование

Цинк не только устойчив к атмосферным воздействиям, но и являясь анодным металлом, обеспечивает деталям повышенную механическую и электрохимическую защиту. Цинкование может быть блестящее, как в случае с хромом, а может иметь матовую поверхность, что не влияет на его устойчивость к загрязнениям и коррозии.

Настал или насталение

Так называется гальваническое покрытие железом «слабых» металлов. Например – медь. Детали и элементы из этого красного металла очень быстро изнашиваются. Покрытие их гальваническим железом придаёт им твёрдость стали, к тому же светло-серебристая плёнка из такого железа практически не ржавеет.

Гальваника алюминиевых сплавов

Гальванируют такие сплавы с целью сочетать ряд ценных качеств алюминия и покрытия. Для защитных и декоративных функций гальваническое покрытие алюминия будут осуществлять комбинированный сплав меди, никеля и хрома. Для придания антифрикционных свойств деталям машин (втулки, подшипники и пр. детали, работающие при скольжении) применяется гальваника из свинца и олова или олова и меди.

Для ускорения пайки алюминиевых деталей гальваническое покрытие должно быть оловянным или серебряным. Латунь – для адгезии алюминия с резиной (горячее прессование). От заедания резьбовых деталей из алюминия – цинкование. Сопряжение узлов алюминий + сталь или медь – кадмий.

Гальваническое травление

Это единственный способ гальваники, где используется не постоянный, а переменный ток. К тому же «обряд» травления (нанесения рисунка на желаемый предмет) легко провести в домашних условиях. Для этого понадобятся гальваническая ванночка (любой подходящий пластиковый контейнер), трансформатор, способный понижать ток до 6В, 2 пластины из меди и железа и 2 металлических стержня-штанги.

Процесс травления осуществляется так:

1. Нагрейте слегка пластины и покройте тонким слоем воска или парафина. Нанесите на восковую поверхность любой желаемый рисунок.
2. Повесьте пластины «лицом» друг к другу на штангах-стержнях на расстоянии 1,5-2 см.
3. Залейте в пластиковый контейнер раствор обыкновенной поваренной соли (2-3 ст.л. на 1 л воды) и подайте напряжение.
4. Через 40 мин. ток отключаем, пластины вынимаем, промываем и аккуратно нагреваем до той температуры, когда воск легко счищается без соскабливания.

Сегодня без гальваники уже не обойтись. Подвергаются серебрению, золочению, родированию повреждённые и поцарапанные серёжки, колечки и кулончики. Заполняются сколы и дырочки, выравниваются поверхности деталей и кузовов автомобилей. В сантехнических магазинах мы любуемся блестящими кранами-смесителями, выбираем хромированные трубы и прицениваемся к золочёным столовым приборам. И всё это потому, что практически все отрасли промышленности взяли на вооружение метод Бориса-Морица Якоба-Германна.

Суть процесса

Принцип гальваники – нанесение одного металла на другой под действием электролиза.

Проходит в несколько этапов:

1. Подбирается правильный состав.
2. Пара анодов помещается от «плюса» источника электротока в электролит (жидкость с высокой токопроводностью).
3. Обрабатываемая деталь погружается между анодами, потом подключается к «минусу» источника электротока.
4. Цепочка замыкается.

В ювелирном деле гальванику серебром используют в декоративных целях. Большим спросом оно пользуется в промышленных отраслях. При наличии специальных реагентов и материалов гальванику можно проводить в домашних условиях.

Гальваника в домашних условиях с муриевой кислотой

Для настройки системы гальваники в домашних условиях понадобится вода, соляная кислота, батарея 6-вольтового фонаря, пара зажимов для проводов, кусок меди, металлическое изделие для обработки, и контейнер, куда поместятся компоненты, которые используются во время гальванического покрытия в среде жидкости. 6-вольтовая батарея имеет два контакта, которые облегчают подключение к системе. Допустимо использование менее мощного источника питания.

1. Крокодилы фиксируют кусок меди (в качестве источника элемента ионы, которые будут использоваться для покрытия) и главной заготовки. Сталь и никель — это два элемента, которые могут быть легко покрыты медью.
2. После очистки поверхности материала различными моющими средствами необходимо создать гальванический раствор.
3. 5 частей воды смешивают с 1 частью соляной кислоты. Нельзя добавлять воду непосредственно в кислоту! Такие действия вызывают бурную реакцию с возможными взрывами.
4. Всегда поддерживайте соотношение 5:1. Например, если вам нужно больше 5 чашек, измерьте 10 чашек воды и добавьте 2 чашки кислоты. Для перемешивания применяйте пластиковые инструменты, так как кислота разрушает металл. Верхняя часть контейнера начнет нагреваться в следствии реакции кислоты с водой.
5. Подсоедините зажим аллигатора к клеммам источника энергии. Батарея будет передавать ток, необходимый для процесса гальванопокрытия. Прикрепите один зажим к одному крокодилу, а второй — ко второму контакту аккумулятора.
6. Подключите медь к положительной клемме аккумулятора. Используя аллигатор, прикрепленный к положительной клемме источника, закрепите другой конец металлическим куском меди. При прочем сценарии гальваника не сможет работать.
7. Подключите к схеме деталь, которая будет подсоединяется к отрицательной клемме аккумулятора. Прикрепите клип по возможности в месте где нет необходимости в гальванизации. Если для прикрепления клипа нет свободного места, вам нужно будет изменить расположение крокодила во время процесса, чтобы изделие не имело следов от использования зажимов, а покрытие был однородным по всей площади.
8. Если процесс не работает, удостоверьтесь, что у вас установлены правильные клеммы.
9. Погрузите оба элемента в подготовленную ванну с разбавленной соляной кислотой. Медный кусок не должен обязательно полностью погружаться в раствор, но изделие, которое обрабатывается полностью погружается в рабочую среду.
10. Для равномерного слоя рекомендуется периодически перемешивать раствор в емкости.
11. Две части необходимо держать на расстоянии друг от друга, чтобы избежать попадания пятен, где медь накапливается слишком быстро.
12. Использование этого метода затрудняет получение толстого слоя меди, но вы сможете получить тонкое напыление. Когда вас устраивает внешний вид материала, объект вытаскивают и просушивают.

Покрытие может занимать от нескольких минут до нескольких часов. После формирования желаемого слоя материал необходимо высушить.

Виды гальванических покрытий

Поверхности гальванизируют с помощью различных металлов. В зависимости от используемого покрытия алгоритм действий и результат работ различаются.

Хромирование

Распространенный способ обработки металлов. Под воздействием хромирования заготовка становится устойчивой к износу. Кроме того, метод восстанавливает начальный вид изделия и устраняет следы повреждений.

Меднение

Это промежуточный цикл обработки, поскольку готовое изделие недостаточно хорошо справляется с коррозийными процессами. Со временем поверхность подвергается окислению, поэтому для исключения неприятных явлений выполняется повторное нанесение покрытия. В качестве электролитов применяются кислотные и щелочные смеси.

Меднение — это промежуточный цикл обработки.

Цинкование

Созданная гальваническая пара выдерживает воздействие агрессивных сред. Срок службы деталей определяется периодом разрушения цинка.

Железнение

Способ предназначается для повышения прочностных свойств изделий, которые быстро изнашиваются. Железнение делает металл устойчивым к различным повреждениям и быстрому износу.

Железнение повышает прочность изделий.

Никелирование

Технологический цикл используется при обработке заготовок из меди, стали и алюминия. Образованный слой защищает изделия от кислотной среды, истирания и механических воздействий.

Латунирование

При обработке применяются цианистые электролиты цинка, натрия, калия. Покрытие распределяется для сохранения или улучшения декоративных свойств образцов. Способ востребован для стальных заготовок, которые будут обклеиваться резиновыми вставками.

Латунирование применяется для сохранения декоративных свойств образцов.

Родирование

Позволяет повысить стойкость изделия к негативному воздействию кислот, щелочей и химических веществ. Химический элемент делает металл устойчивым к агрессивным химикатам и механическим нагрузкам.

Серебрение и золочение

Востребованы в ювелирной деятельности. В емкость с электролитическим раствором погружается обрабатываемый образец. В смеси происходит растворение ионов золота или серебра. После завершения цикла на поверхности появляется тонкий слой драгоценного металла.

Серебрение и золочение востребовано среди ювелиров.

Лужение

Представляет собой нанесение оловянного слоя или сплава этого метала на металлическую поверхность. Обработка этим методом востребована в машиностроение, радиотехнике и авиационной промышленности.

Травление

Данный процесс с использованием кислотной среды выполняется в стеклянной, эмалированной или металлической ванне. Детали выдерживаются в растворе в течение 1,5-2 минут.

Применение технологии

Гальванопластика нередко применяется по отношению к различным изящным предметам (ювелирным изделиям, орденам и медалям, монетам, раковинам, цветочным горшкам, скульптурам, портретам и т.п.). Чаще всего в гальванопластике используется медь. Однако могут применяться и другие металлы, в том числе никель, хром, сталь, серебро.

При соблюдении всех технологических требований отличить скопированный предмет от оригинального можно лишь по барьерному слою или по удалению оригинала. Причем все работы вполне возможно выполнить своими руками в домашних условиях.

Это интересно: Обзор средств для обезжиривания поверхностей из разных материалов: рассматриваем во всех подробностях

Популярные методы

Существует много эффективных химических способов выполнения цинкования, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. В любом случае созданное покрытие будет служить долго, если не подвергать его механическим воздействиям и правильно выбрать толщину защитного слоя с учетом особенностей эксплуатации изделий.

Особенности холодного цинкования

Горячий метод

Данный способ цинкования является одним из самых эффективных. После проведения подобной обработки удается создать надежное покрытие, которое надолго остается на поверхности металлических изделий. Недостатком горячего метода является его вредность для окружающей среды.

Для выполнения данной обработки необходимо придерживаться следующей технологии:

Этапы горячего цинкования

• подготовка. Поверхность металла обезжиривают, проводят травление;
• после выполнения подготовительных процедур деталь промывают и высушивают;
• изделий из металла опускают в емкость с цинковым раствором.

Такой метод цинкования не подходит для обработки больших по площади деталей и требует определенной подготовки, поиска подходящих емкостей.

Холодный метод

Данный метод обработки подразумевает окраску металлоизделий специальными смесями. Они содержат в составе цинк, что позволяет в кратчайшие сроки сформировать на поверхности надежное покрытие. Наносят такую краску обычным способом – валиком, кистью, краскопультом. Такой метод обработки идеален для деталей, которые невозможно покрыть защитным слоем обычным горячим цинкованием.

Предназначение холодного цинкования

Гальваническое цинкование

Схема гальванического цинкования

Такое цинкование в домашних условиях проводится с применением электрохимических воздействий на металл. При его выполнении на поверхности металла образуется тонкая защитная пленка, которая эффективно защищает металл от внешнего негативного воздействия.

Для обработки изделие помещают в специальную емкость, где находится цинковая пластина. После этого подводится электричество. Именно оно переносит частицы цинка с пластин на поверхность обрабатываемых изделий.

Основным недостатком данного метода называют его дороговизну. Также в процессе обработки металла остаются опасные яды, которые требуют специальной утилизации.

Термодиффузионное цинкование

При выполнении термодиффузионного цинкования создается среда, которая характеризуется наличием высоких температурных показателей. Примерно при +2600°С цинк расщепляется на мелкие частицы, которые оседают на поверхности металлических изделий. Основным преимуществом данного метода цинкования является то, что в результате его выполнения образуется особенно толстый защитный слой.

Преимущества термодиффузионного цинкования

Процесс нанесения защитного покрытия на изделия из металла осуществляется в специальной камере закрытого типа. Вначале на поверхность детали наносится порошковый цинк, после чего она подвергается нагреву. Данная технология применяется исключительно в промышленных условиях. Дома ее использовать очень сложно, дорого и небезопасно.

Преимуществом термодиффузионного цинкования называют его безопасность для окружающей среды. Создаваемое покрытие имеет значительную толщину, что обеспечивает отличные защитные качества.

Газотермическое цинкование

Нанесение цинка осуществляется при помощи интенсивного газового потока. После выполнения подобной обработки поверхность обязательно окрашивают. Несмотря на особенности подобной технологии, она обеспечивает высокое качество и долгий срок службы обрабатываемых деталей.

Проведение цинкования в домашних условиях

Где найти электролит

В качестве электролита можно использовать любой раствор солей цинка. Самыми популярными и легкодоступными считаются хлорид цинка и соляная кислота. Также электролит с необходимыми свойствами можно получить методом травления цинка в серной кислоте

Эту реакцию следует проводить очень осторожно. Она сопровождается выделением большого количества тепловой энергии и взрывоопасного водорода

Травление цинка в серной кислоте с выделением водорода и получением солей цинка

Как получить цинк

Для цинкования в домашних условиях необходимо подготовить цинк, который можно получить следующими способами:

• используя обычные солевые батарейки;
• плавкие предохранители времен Советского Союза;
• любые детали с цинковым покрытием;
• чистый металл, который можно найти в соответствующих магазинах, где продаются химические реактивы.

Схема получения цинка из батареек

Подготовка к выполнению процедуры

Для создания качественного металлического покрытия следует выполнить несколько подготовительных операций:

Процесс цинкования

• подготавливают гальваническую ванну. Ее роль может выполнять любая стеклянная или пластиковая тара;
• устанавливают штативы для анода и катода;
• электролит не должен содержать в составе нерастворенные кристаллы соли, для чего дополнительно вводят дистиллированную воду;
• роль анода выполняет цинковая пластина. Чем больше ее площадь, тем качественнее получится покрытие;
• к аноду присоединяется плюс от источника питания. Данных элементов при желании может быть несколько;
• к катоду присоединяется минус. На его поверхности будут осаждаться частицы цинка;
• катод должен быть очищен от ржавчины и любых загрязнений. Перед обработкой его дополнительно окунают в раствор кислоты;
• катод должен находиться на одном расстоянии от анода, чтобы получилось равномерное покрытие со всех сторон;
• в качестве источника питания применяют любой аккумулятор или блок питания с постоянным током на выходе;
• чем больше сила тока и вольтаж, тем быстрее будет происходить реакция и тем рыхлее получится защитная пленка;
• при использовании автомобильного аккумулятора в цепь включают лампочку накаливания до 20 Вт для снижения силы тока.

Устройство для цинкования в домашних условиях

Технология создания цинковой пленки

Для создания качественного защитного покрытия на поверхности металла после проведенных подготовительных операций источник тока подключают к сети, а катод окунают в гальваническую ванну. Данный процесс должен проходить без бурного кипения. Если такое наблюдается, можно заподозрить слишком большую силу тока в системе. Чтобы снизить ее, в электрическую цепь присоединяют несколько дополнительных потребителей.

Постепенно на поверхности катода будет формироваться металлическое покрытие. Чем дольше протекает этот процесс, тем больше будет толщина защитного слоя на металле.

Хромирование

Гальваническое хромирование в домашних условиях или на производственном предприятии позволяет придать поверхностному слою обрабатываемого изделия более высокую твердость, устойчивость к коррозии, а также декоративность. Поскольку хромовое покрытие отличается достаточно высокой пористостью, его выполняют после гальванического нанесения меди на обрабатываемую деталь (либо никелирования). Для выполнения такой технологической операции используют аноды, которые изготовлены из сплава свинца, олова и сурьмы.

Установка гальванического хромирования

На конечный результат хромирования, выполнить которое в домашних условиях достаточно сложно, так как для этого необходимо использовать токи высокой плотности – до 100 А/дм2, оказывают влияние различные факторы. К наиболее значимым из них следует отнести:

• температуру используемого электролита – от данного параметра зависит оттенок формируемого покрытия, которое может быть матовым (температура ниже 35°), блестящим (35–55°) и молочным (выше 55°);
• химический состав электролита, оказывающий влияние на защитные свойства формируемого покрытия, а также на его цвет, который может быть темно-голубым, синим, агатовым.

Заключительным этапом хромирования после извлечения детали из электролитического раствора является промывка обработанной поверхности водой, последующая нейтрализация в растворе пищевой соды, еще одна промывка, просушка и полировка с использованием специальных паст.

Особенности гальванизации с различными металлами в домашних условиях

Вариант нанесения тонкого слоя на металлический предмет в домашних условиях может нести декоративную функцию, или обеспечивать коррозионную стойкость деталей, возобновлять рабочие характеристики. Никелирование представляет собой процесс осаждения никеля на металлическую часть. Декоративный яркий никель используется в широком спектре применений. Он обеспечивает высокую степень блеска, защиту от коррозии и износостойкость. В автомобильной промышленности яркий никель можно найти на бамперах , ободах, выхлопных трубах и отделке. Он также используется для яркой работы на велосипедах и мотоциклах.

Никелирование в домашних условиях

Хромированный слой в домашних условиях может быть декоративным, обеспечивать коррозионную стойкость, облегчать процедуры очистки или повышать твердость поверхности. Иногда для эстетических целей может использоваться менее дорогой имитатор хрома. Гальваническое хромирование в домашних условиях также может проводиться в домашних условиях.

Меднение своими руками

Меднение практикуется для производства защитного слоя или повышения электропроводности материала. Для создания такого слоя используют ядовитые цианиды опасные для жизни. Такая операция в домашних условиях не проводится. Изначально стальные изделия никелируются и лишь потом покрываются медью.

Цинкование в домашних условиях

Цинкование считается самым простым способом гальваники изделий. Электролит состоит из сернокислого цинка (200 г), сернокислого аммония (50 г), уксусного натрия (15 г) из расчета на 1 л воды. В таком растворе цинк растворится и затем успешно покрывает заготовку.

Покрытие изделия после латунирования

Латунирование применяют в декоративных целях для фурнитуры. Для операции в электролите необходимы содержаться медные соли и цинка перемешанные в растворе цианида. Гальваническое покрытие латунью в домашних условиях также не приветствуется.

Серебрение и золочение нашли использование в промышленности в качестве проводника и декоративного слоя. Изделие предварительно покрывают никелем после чего наносится покрытие серебром или золотом. Для проведения операции электролит должен содержать хлористое серебро, железо цианистый калий, и кальцинированную соду. Такую жидкость следует подогреть до 20 градусов, где анодом можно применить материал из графита.

Серебрение

Гальванопластика в домашних условиях может использоваться для создания точных копий металлических деталей, пластинок или схем. Также применение технологии позволит усилить рабочие свойства заготовки. Для таких целей используют золото серебро, никель, хром или подобные металлы.

Хромирование изделий из металла

Хромируют металлические детали для повышения их твердости и стойкости к коррозии, для получения декоративного эффекта. Из-за пористости хромового покрытия перед его нанесением сначала выполняется гальваника медью в домашних условиях или никелирование, а то и поочередное нанесение этих покрытий.

Стабильный процесс хромирования обеспечивают аноды, изготовленные из сплава свинца с оловом и сурьмой в пропорциях 85%:11%:4% соответственно.

Как гальваника в домашних условиях, хромирование сложней и многообразней никелирования. Во-первых, от температуры электролита зависит оттенок покрытия. При температурах в диапазоне от 35 до 55 °С оно блестящее, выше 55 °С – молочное, ниже 35 °С – матовое.

Во-вторых, от состава электролита зависит цвет и физические параметры хромового покрытия. Оно может быть обычным защитным, темно-голубым, агатовым, синим или даже черным декоративно-защитным.

Износостойкое защитное покрытие в домашних условиях выполнить сложно, так как нужны токи высокой плотности – до 100 А/кв. дм.

При комнатной температуре и плотности тока до 5 А/кв. дм получается декоративное мягкое покрытие.

После завершения гальванического процесса хромирования деталь промывают в воде, затем нейтрализуют в легком растворе обычной пищевой соды, опять тщательно промывают, сушат и полируют со специальными пастами.

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.

Для домашней гальваники подойдет стабилизированный блок питания с регулируемым напряжением (1,5–12 В)

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.

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.

Сферы применения

Цели проведения технологического процесса:

1. Защита. Металлическое покрытие должно защитить основу от коррозии, разрушения.
2. Изменение вида. Гальванизация может преобразить любое изделие из металла, восстановить его поверхность (закрыть мелкие повреждения).
3. Специальное назначение. Часто технология применяется для улучшения технических характеристик основы.

Гальванические покрытия применяются в автомобилестроении, изготовлении посуды, украшений, металлоконструкций, строительных материалов, крепежных элементов, промышленного оборудования. Также метод применяют при изготовлении CD и DVD дисков.