Гальваника. Рецепт электролита и работа с блоком питания. Часть 2

Живая Медь Украшения. Мария

Эта публикация является продолжением моей первой статьи по гальванике. Сегодня мы рассмотрим еще один рецепт электролита, а также работу с блоком питания.

Этот электролит я называю электролитом гладкого меднения. Методика его приготовления такая же, как любого сернокислого электролита и об этом я писала в предыдущей статье. Во всех моих рецептах количество серной кислоты указано в расчете на использование автомобильного аккумуляторного электролита.

Итак, рецепт:

• 200 г медного купороса;
• 140 -145 мл серной кислоты;
• 0,07 г тиомочевины;
• 0,07 г повареной соли (мелкой «экстра»).

Плюсы данного электролита:

1) Хорошее, ровное, досточно блестящее покрытие.

2) Хорошая скорость закрытия и наращивания меди (экономит элетричество).

3) Отлично поддается любой полировке.

Минусы:

1) Достаточно чувствителен к силе тока.

2) Покрытие не слишком пластично, при попытке изменить форму может дать трещины.

При достаточном количестве тиомочевины и правильно выбранной силе тока должен получиться вот такой листик, гладкий, но имеющий на поверхности тонкую матовую пленку.

Пленка быстро убирается любой полировальной пастой

Если тиомочевины в электролите недостаточно — мы можем получить вот такую интересную мелкокрупитчатую поверхность изделия. Она чуть более блестящая, чем при матовом меднении и лучше поддается полировке. При патинировке на такой поверхности можно добиться интересного слегка перламутрового эффекта. Фото до и после полировки.

А теперь поговорим о самом, пожалуй, важном — ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ.

Любые работы с электролитом ОБЯЗАТЕЛЬНО, ВСЕГДА, БЕЗ ИСКЛЮЧЕНИЙ проводятся в перчатках, очках и фартуке. Сейчас буду пугать!

1. Перчатки — тонкие латексные. Буквально через несколько дней работы без перчаток начинают слоиться ногти и сглаживаться папиллярные линии на подушечках пальцев из за чего пальцы теряют чувствительность. Нам, рукодельницам, это надо?

2. Очки — строительные, плотно прилегающие к лицу. Поверьте, не раз и не два у вас будет случаться ПЛЮХ!. Кошка под ногу подвернулась, проволочка оборвалась… Химический ожог роговицы — не самое приятное переживание в жизни.

3. Фартук — прорезиненный или клеенчатый, покупается в магазине спецодежды. Электролит очень быстро прожигает дыры в одежде. За первые 2 месяца гальванических работ (еще без фартука) я потратила на домашнюю одежду больше, чем за 10 предыдущих лет. Не думайте, что вам удасться избежать случайного попадания электролита на одежду!

При смешивании электролита очень желательно надеть респиратор или хотя бы влажную марлевую повязку во избежание попадания пыли медного купороса в дыхательные пути.

Гальваническую ванну лучше всего поставить на большой лист пластика. Рядом обязательно должна быть миска с водой. Вынимаем изделие, прополаскиваем в воде и прямо так, в миске, несем к раковине. Не стоит капать кислотой на ламинат.

Даже небольшая ванночка (1-2 л) должна находиться в хорошо проветриваемом помещении. Подоконник отлично подойдет.

Пожалуйста, всегда будьте внимательны и осторожны!!!! Помните, что вы работаете с опасными реактивами!!!

Ну, и в завершение, несколько слов о работе с блоком питания. Иногда люди жалуются, что изготовив по моему рецепту электролит электрохимической полировки, не получают блестящего изделия. Или что при использовании электролита матового меднения структура меди на поверхности получается крупитчатой и осыпается. Это все — ошибки в работе с блоком питания.

Самое главное — у нас должен быть блок питания с вольтметром и амперметром.

Итак, начинаем: сначала мы наш листочек покрыли графитовым лаком в 3 слоя (не экономьте на лаке) и обратили внимание на то, что проволочная намотка на черешке листа тоже покрыта лаком.

Погружаем листочек в ванну и выставляем на БП 0,8-0,9 вольт. Ждем пока на амперметре на появится 0.13-0,15 Ампер и повышаем вольтаж до 1,1 Вольт. Опять ждем, пока на амперметре не покажется 0,35 А. Теперь повышаем вольтаж до рабочей величины.

А вот эту саму рабочую величину мы определяем эмпирически. Например, на достаточно крупный березовый лист, опущенный в электролит гладкого меднения нужно подать около 1,6 Вольт.

За полностью закрытым листом внимательно следим.

Изделие блестящее по краям, но матовое в центре — прибавить силу тока. Наоборот: изделие, блестящее в центре, но матовое по краям — силу тока убавить.

При чрезмерной силе тока изделие начинает «пригорать» по краям. На кончиках листьев возникают утолщения и наплывы меди.

Можно использовать этот эффект в декоративных целях, например при изготовлении шапочек для бусин, меднении кристаллов или лэмпворка и т.д. Можно, добившись нужного эффекта, убавить силу тока, чтобы эти наплывы покрылись слоем гладкой меди, для дальнейшей полировки.

А теперь скажите мне, пожалуйста, какая тема вас больше всего интересует (чтобы я знала, о чем писать следующую статью):

1) Восстановление электролита.

2) Полировка и химическое оксидирование.

3) Электрохимическое оксидирование.

Рейтинг

★

★

★

★

★

5.0
(7 голосов)

Живая Медь Украшения. Мария

Россия, Нижний Новгород

Магазин (41)

Блог (33)

Следите за творчеством мастера

Публикации по теме

Ключевые слова

• Ключевые слова
• гальваника
• гальванопластика
• электроформинг
• гальваника дома
• гальваника начинающим
• гальваника бп
• блок питания
• медный лист
• меднение
• меднение дома
• гальванический электролит
• рецепт электролита
• гладкое меднение
• зеркальное меднение
• электролит для гальваники
• сернокислый электролит
• гальваника для начинающих
• гальваника начало
• гальванопластика начало

Рубрики публикаций

Идеи и вдохновение
Всё о продажах
Мода, стиль, тенденции
Хендмейд как бизнес
Материалы и инструменты
Организация мастерской
История рукоделия
Занимательные истории
Интервью
Хитрости и советы / Lifehack

Приготовление и восстановление электролита меднения для гальваники

Сернокислые электролиты для меднения делятся на кислые и медные. Кислые это те, в которых кислоты по рецепту больше чем медного купороса. Медные наоборот, кислоты меньше чем медного купороса. Пропорции кислоты и медного купороса выбираются в зависимости от используемого блеска.

Кислые сернокислые электролиты

К кислым относятся добавки Cupracid-TP и J-Plate Cu-400, рецепты электролитов для них описаны ниже.

Рецепты кислых растворов

1. J-Plate Cu-400

CuSO4*5h30 — 90 гр./л.
h3SO4 плотность 1,84 гр./см3 — 200 гр./л. или автомобильный аккумуляторный электролит плотностью 1,27 гр./см3 — 540 гр./л. (взвешиваем на весах).
NaCL — 0,125 гр./л.
Добавка J-PLATE CU 400 — 6 мл./л.
Вода до 1 литра.

Плотность тока 0,1-8 А/дм.кв, оптимальное 2-3 А/дм.кв.

Температура 20-30 градусов, скорость осаждения при плотности тока 3 А/дм.кв. равна 0,66 мкм/мин.

2. Cupracid TP

CuSO4*5h30 — 60 гр./л.
h3SO4 плотность 1,84 гр./см3 — 230 гр./л. или автомобильный аккумуляторный электролит плотностью 1,27 гр. /см3 — 621 гр./л. (взвешиваем на весах).
NaCL — 0,120 гр./л.
Cupracid TP Leveller / Купрацид ТП выравниватель — 20 мл./л.
Cupracid Brightener / Купрацид ТП блескообразователь — 2 мл./л.
Cupracid Starter / Купрацид стартёр — 2 мл./л.
Вода до 1 литра.

Плотность тока 1,4-3,5 А/дм.кв, оптимальное 2 А/дм.кв.

Температура 20-26 градусов, скорость осаждения при плотности тока 2 А/дм.кв. равна 0.6 мкм/мин.

Медные сернокислые электролиты

К медным относятся добавки Chemeta RV-T, ЦКН-74, Cupracid 210, составы электролитов для них описаны ниже.

Рецепты медных растворов

1. Chemeta RV-T

CuSO4*5h30 — 220 гр./л.
h3SO4 плотность 1,84 гр./см3 — 60 гр./л. или автомобильный аккумуляторный электролит плотностью 1,27 гр./см3 — 162 гр./л. (взвешиваем на весах).
NaCL — 0,09 гр./л.
Добавка Chemeta RV-T — 4 мл./л.
Вода до 1 литра.

Плотность тока 2-8 А/дм.кв, оптимальное 4,5 А/дм.кв.

Температура 20-28 градусов, скорость осаждения при плотности тока 4,5 А/дм.кв. равна 1 мкм/мин.

2. ЦКН-74

CuSO4*5h30 — 150 гр./л.
h3SO4 плотность 1,84 гр./см3 — 80 гр./л. или автомобильный аккумуляторный электролит плотностью 1,27 гр./см3 — 216 гр./л. (взвешиваем на весах).
NaCL — 0,09 гр./л.
Добавка ЦКН-74 — 5-7 мл./л.
Вода до 1 литра.

Плотность тока 1-4 А/дм.кв, оптимальное 3 А/дм.кв.

Температура 18-28 градусов, скорость осаждения при плотности тока 3 А/дм.кв. равна 0,6 мкм/мин.

3. Cupracid 210

CuSO4*5h30 — 220 гр./л.
h3SO4 плотность 1,84 гр./см3 — 63 гр./л. или автомобильный аккумуляторный электролит плотностью 1,27 гр./см3 — 170 гр./л. (взвешиваем на весах).
NaCL — 0,12 гр./л.
Добавка Купрацид 210 — 10 мл./л.
Добавка 210 A — 0,5 мл./л.
Добавка 210 Б — 0,5 мл./л.
Вода до 1 литра.

Плотность тока 1-6 А/дм.кв, оптимальное 3 А/дм. кв.

Температура 20-30 градусов, скорость осаждения при плотности тока 3 А/дм.кв. равна 0,7 мкм/мин.

Приготовление электролита меднения с добавкой J-PLATE CU-400

Далее для примера посмотрим приготовление самодельного электролита с добавкой J-PLATE CU-400 на 10 литров.

J-Plate Cu-400 рецепт на 1 литр.

CuSO4*5h30 — 90 гр./л.
h3SO4 плотность 1,84 гр./см3 — 200 гр./л. или автомобильный аккумуляторный электролит плотностью 1,27 гр./см3 — 540 гр./л. (взвешиваем на весах).
NaCL — 0,125 гр./л.
Добавка J-PLATE CU 400 — 6 мл./л.
Вода до 1 литра.

Пересчитаем количество реактивов на 10 литров, получим следующий рецепт для приготовления своими руками электролита гальванического меднения.

CuSO4*5h30 — 900 гр.
h3SO4 плотность 1,84 гр./см3 — 2 кг. или автомобильный аккумуляторный электролит плотностью 1,27 гр./см3 — 5,4 кг. (взвешиваем на весах).
NaCL — 1,25 гр.
Добавка J-PLATE CU 400 — 60 мл.
Вода до 10 литров.

Взвешиваем медный купорос 900 грамм и пересыпаем его в канистру.

Взвешиваем аккумуляторный электролит 5,4 кг и переливаем его в емкость с медным купоросом.

Доливаем в емкость воду до уровня 10 литров.

Данная статья опубликована на сайте whoby.ru. Постоянная ссылка на эту статью находится по этому адресу http://whoby.ru/page/elektrolit-dlja-galvaniki

Читайте статьи на сайте первоисточнике, не поддерживайте воров.

Растворяем полностью медный купорос, путем бултыхания канистры и затем добавляем туда 1,25 грамм соли NaCl.

Далее нужно добавить в раствор активированный уголь из аптеки, из расчета 3 грамм на 1 литр. В нашем случае добавляем 30 грамм, это 12 пачек по 10 таблеток весом 0,25 грамм (фото данного процесса нет).

Хорошо перемешиваем и даем постоять электролиту меднения 2 часа. В течении этого времени нужно изредка перемешивать раствор с интервалом примерно 15 минут.

После того, как пройдет 2 часа, отфильтровать электролит от угля через фильтр.

После фильтрации прирабатываем электролит. Для этого берем фольгированный текстолит (если не жалко) или латунную или медную пластину.

Предварительную приработку электролита меднения нужно проводить в течении 5 часов на плотности тока 0.2 А/дм.кв. В моем случае фольга имела размеры 150х120 мм, площадь которой равна 1,8 дм.кв.

У фольги 4 стороны, значит общая площадь равна 1.8*4 = 7.2 дм.кв. На источнике выставляем ток 7.2*0.2 = 1,44 ампера, опускаем в ванну заготовку и держим там ее в течении 5 часов используя качалку (заготовка поствоянно движется в электролите).

После 5 часов приработки, добавляем в ванну 60 мл блескообразующей добавки J-PLATE CU-400. После тщательного перемешивания прирабатываем электролит меднения на плотности тока 1 А/дм.кв. в течниии 1 часа. На источнике выставляем ток 7.2*1 = 7.2 ампера.

После приработки электролита, проверим его на реальной плате. Для этого активируем текстолит и покрываем его химической медью. Это можно не делать, взять обычный фольгированный текстолит и провести тест на нем (мне жалко портить текстолит для этого, поэтому я сделал так, как описано ниже).

Обезжириваем, затем активируем текстолит.

Покрываем химической медью текстолит.

Погружаем плату в ванну для гальваники, и держим там 50 минут. В результате получаем вот такое покрытием. Если учесть, что это первая гальваника в данном электролите и используемый текстолит не первой свежести (весь поцарапанный), то считаю результат отличный.

Результат работы электролита для гальваники с блеском J-Plate Cu-400

Хочу предоставить несколько фото плат, гальваника медью которых была проведена в этом кислом электролите меднения. Данные фото предоставил mial пользователь форума радиокот, за что ему отдельная благодарность.

Очистка (восстановление) электролита гальванического меднения

В результате работы ванны гальваники, в электролит меднения попадает органика, что приводит к ухудшению работы электролита и появлению некачественных покрытий.

Чтобы избавиться от органики, электролит меднения нужно обработать перекисью водорода и активированным углем.

Делается это так, электролит нагревается до 50 градусов, затем в него добавляется 30% перекись водорода из расчета 3 мл на 1 литр раствора. Все хорошо перемешивается и выдерживается 1 час.

Потом в электролит меднения добавляется активированный уголь из аптеки из расчета 3 грамма на 1 литр раствора. Все перемешивается и выдерживается 1 час, затем электролит фильтруется от угля.

После фильтрации прирабатываем раствор на плотности тока 0,2 А/дм.кв. в течении 2 часов. После добавляем необходимое рецептурное количество блеска и прирабатываем еще раз электролит на плотности тока 1 А/дм.кв в течении 1 часа.

Хочу отметить, что данная процедура восстановления применима для всех рецептов сернокислых электролитов для гальваники.

На этом все, желаю не дырявых штанов и качественных плат.

Статью написал: Admin Whoby.Ru

Гальваника — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Гальваника — это процесс нанесения одного металла на другой путем гидролиза, чаще всего в декоративных целях или для предотвращения коррозии металла. Существуют также особые виды гальванического покрытия, такие как меднение, серебрение и хромирование. Гальваническое покрытие позволяет производителям использовать недорогие металлы, такие как сталь или цинк, для большей части продукта, а затем наносить различные металлы на внешнюю сторону, чтобы обеспечить внешний вид, защиту и другие свойства, необходимые для продукта. Поверхность может быть металлической или даже пластиковой.

Введение

Иногда отделка носит исключительно декоративный характер, например, продукты, которые мы используем в помещении или в сухой среде, где они вряд ли будут подвержены коррозии. На эти типы продуктов обычно наносится тонкий слой золота или серебра, что делает их привлекательными для потребителя. Гальваническое покрытие широко используется в таких отраслях, как автомобилестроение, авиастроение, электроника, ювелирные изделия и игрушки. В общем процессе гальванического покрытия используется электролитическая ячейка, которая состоит из нанесения отрицательного заряда на металл и погружения его в раствор, содержащий соль металла (электролиты), которые содержат положительно заряженные ионы металла. Затем из-за отрицательного и положительного зарядов два металла притягиваются друг к другу.

Цели гальваники:

1. Внешний вид
2. Защита
3. Специальные свойства поверхности
4. Инженерные или механические свойства

Исходная информация

Катод представляет собой деталь, подлежащую покрытию, а анод может быть либо расходуемым анодом, либо инертным анодом, обычно либо платиновым, либо углеродным (графитовая форма). Иногда покрытие происходит на стеллажах или бочках для повышения эффективности при покрытии многих продуктов. Пожалуйста, обратитесь к электролизу для получения дополнительной информации. На рисунке ниже Ag 9Ионы 0044 + притягиваются к поверхности ложки, и в конце концов она покрывается металлом. Процесс осуществляется с использованием серебра в качестве анода и винта в качестве катода. Электроны переходят от анода к катоду и претерпевают раствор, содержащий серебро.

Рис. 1 : Нанесение серебра на ложку.

История гальваники

Гальванизация была впервые открыта Луиджи Бруньятелли в 1805 году благодаря использованию процесса электроосаждения для гальванопокрытия золота. Однако его открытие не было отмечено, так как его игнорировала Французская академия наук, а также Наполеон Бонапарт. Но спустя пару десятилетий Джону Райту удалось использовать цианистый калий в качестве электролита для золота и серебра. Он обнаружил, что цианид калия на самом деле является эффективным электролитом. Позже, в 1840 году, двоюродные братья Элкингтон использовали цианистый калий в качестве электролита и сумели создать реальный метод гальванического покрытия золота и серебра. Они получили патент на гальваническое покрытие, и этот метод получил широкое распространение по всему миру из Англии. Метод гальванического покрытия постепенно стал более эффективным и продвинутым за счет использования более экологически чистых формул и использования источников питания постоянного тока.

Выбор электролитов

Существует множество различных металлов, которые можно использовать для гальванопокрытий, поэтому выбор правильного электролита важен для качества гальванопокрытий. Некоторые электролиты представляют собой кислоты, основания, соли металлов или расплавленные соли. При выборе типа электролита следует помнить о таких вещах, как коррозия, сопротивление, яркость или отражательная способность, твердость, механическая прочность, пластичность и износостойкость.

Подготовка поверхности

Целью подготовки поверхности перед началом нанесения на нее другого металла является обеспечение ее чистоты и отсутствия загрязнений, которые могут помешать склеиванию. Загрязнение часто предотвращает осаждение и отсутствие адгезии. Обычно это делается в три этапа: очистка, обработка и ополаскивание. Очистка обычно заключается в использовании определенных растворителей, таких как щелочные очистители, вода или кислотные очистители, для удаления слоев масла с поверхности. Обработка включает модификацию поверхности, заключающуюся в упрочнении деталей и нанесении металлических слоев. Промывка приводит к получению конечного продукта и является последним штрихом гальванического покрытия. Два определенных метода подготовки поверхности — это физическая очистка и химическая очистка. Химическая очистка заключается в использовании растворителей, которые являются либо поверхностно-активными химическими веществами, либо химическими веществами, вступающими в реакцию с металлом/поверхностью. При физической очистке применяется механическая энергия для удаления загрязнений. Физическая очистка включает трение щеткой и ультразвуковое перемешивание.

Типы гальванопокрытия

Существуют различные процессы, с помощью которых люди могут гальванизировать металлы, такие как массовая гальваника (также гальваническая гальваника), гальваническая гальваника, непрерывное гальванопокрытие и гальваническое покрытие. Каждый процесс имеет свой собственный набор процедур, которые позволяют получить идеальное покрытие.

Таблица 1: Методы гальванического покрытия

Массовое покрытие	Не подходит для деталей с деталями, так как неэффективен для предотвращения царапин и запутывания. Тем не менее, этот процесс эффективно размещает большое количество объектов.
Покрытие стойки	Дороже, чем массовое покрытие, но эффективно как для крупных, так и для хрупких деталей. Часто имеет детали, погруженные в растворы со «стойками».
Непрерывное покрытие	Такие детали, как провода и трубки, постоянно проходят через аноды с определенной скоростью. Этот процесс немного дешевле.
Линейное покрытие	Дешевле, так как используется меньше химикатов и используется производственная линия для нанесения покрытия на детали.

Гальванические металлы

Большинство гальванических покрытий можно разделить на следующие категории:

Жертвенное покрытие	Декоративное покрытие	Функциональные покрытия	Мелкие металлы	Необычное металлическое покрытие	Покрытия из сплава
используется в основном для защиты. Металл, используемый для покрытия, расходуется в реакции. Общие металлы включают: цинк и кадмий (в настоящее время запрещены во многих странах).	используется в основном для привлекательности и привлекательности. Общие металлы включают: медь, никель, хром, цинк и олово.	— это покрытия, сделанные в зависимости от необходимости и функциональности металла. Обычные металлы включают: золото, серебро, платину, олово, свинец, рутений, родий, палладий, осмий и иридий.	обычно представляют собой железо, кобальт и индий, потому что на них легко наносить покрытие, но они редко используются для покрытия.	— это металлы, которые еще реже используются для гальванического покрытия, чем второстепенные металлы. К ним относятся: As, Sb, Bi, Mn, Re, Al, Zr, Ti, Hf, V, Nb, Ta, W и Mo.	Сплав — это вещество, обладающее металлическими свойствами и состоящее из двух или более элементов. Эти покрытия изготавливаются путем нанесения двух металлов в одну и ту же ячейку. Общие комбинации включают: золото-медь-кадмий, цинк-кобальт, цинк-железо, цинк-никель, латунь (сплав меди и цинка), бронза (медь-олово), олово-цинк, олово-никель и олово-цинк. кобальт.

Ссылки

1. Канани, Н. Гальваника: основные принципы, процессы и практика; Передовые технологии Elsevier: Оксфорд, Великобритания, 2004 г.

.

2. Ловенхайм, Фридрих Адольф. Современная гальваника . 3-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: J. Wiley and Sons, 1974.

.

3. Блюм, Уильям и Джордж Б. Хогабум. Принципы гальваники и гальванопластики (электротипирование) . 3-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Company Inc., 19.49. Печать.
4. Петруччи, Ральф Х., Харвуд, Уильям С., Херринг, Ф.Г., и Мадура Джеффри Д. Общая химия: принципы и современные приложения. 9-е изд. Река Аппер-Сэдл: Pearson Education, Inc., 2007.

.

Проблемы

1. Каковы цели гальваники?
2. Как работает гальваника?
3. Почему важно подготовить поверхность перед началом гальванического покрытия?
4. Какие бывают виды гальваники?
5. Какие разные металлы можно использовать? (имя 5)

Ответы

1. Обычно гальваническое покрытие используется либо в декоративных, либо в функциональных целях, а также для предотвращения коррозии металла.
2. Гальванические работы через электролизер с катодом и анодом. Катод — это металл, который необходимо покрыть.
3. Важно подготовить поверхность перед началом процедуры, так как иногда на поверхности есть загрязнения, которые могут привести к плохим результатам гальванического покрытия.
4. Существуют различные типы гальваники: массовая гальваника (также гальваническая гальваника), гальваническая гальваника, непрерывная гальваника и гальваника в линии.
5. Пять металлов, которые можно использовать в гальванике: цинк, кобальт, железо, олово и платина

Авторы и ссылки

• Вайшали Миттал (Калифорнийский университет в Дэвисе)

Electroplating распространяется по незадекларированной лицензии, автором, ремиксом и/или куратором является LibreTexts.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   1. гальваника

Как работает гальваническое покрытие — Объясните это Stuff

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 30 октября 2021 г.

Не существует такой вещи, как алхимия — волшебным образом превращающая обычные химические элементы в редкие и ценные, — но гальванопокрытие — это, возможно, следующая лучшая вещь. Идея состоит в том, чтобы использовать электричество для покрытия относительно обыденных вещей.
металл, например медь, с тонким слоем другого, более драгоценного
металла, например, золота или серебра. Гальваника имеет много других применений,
кроме того, что дешевые металлы выглядят дорого. Мы можем использовать его, чтобы сделать
вещи, устойчивые к ржавчине, например, для производства различных полезных
сплавы, такие как латунь и бронза, и
даже сделать пластик похожим на металл. Как работает этот удивительный процесс? Давайте посмотрим поближе!

Фото: гальваника в действии — выставка в Think Tank (музей науки в Бирмингеме, Англия). Эти две вилки являются электродами, и синий раствор (сульфат меди) используется для медного покрытия одного из них.

Содержание

1. Что такое гальваника?
2. Как работает гальваника?
3. Можно ли гальванизировать пластмассы?
4. Зачем использовать гальваническое покрытие?
5. Какой толщины гальваническое покрытие?
6. Узнать больше

Что такое гальваника?

Фото: Позолоченный: когда астронавт Эд Уайт совершил первый американский выход в открытый космос в 1965 году, на его шлеме был позолоченный козырек для защиты глаз от солнечного излучения.
Фото любезно предоставлено НАСА на Викискладе.

Гальваника включает пропускание электрического тока через раствор, называемый
электролит. Это делается погружением двух клемм, называемых
электроды в электролит и соединение их в
цепь с аккумулятором или другим источником питания. Электроды и
электролит изготавливается из тщательно подобранных элементов или соединений.
Когда электричество течет по цепи, которую они образуют,
Электролит распадается, и часть содержащихся в нем атомов металла
нанесенный тонким слоем поверх одного из электродов — он становится гальваническим. Все виды металлов могут
быть покрыты таким образом, включая золото, серебро,
олово, цинк, медь,
кадмий, хром, никель, платина и свинец.

Гальваника очень похожа на электролиз
(использование электричества для разделения химического раствора), что является обратным процессом, с помощью которого
батареи производят электрический ток. Все эти вещи являются примерами
электрохимия: химические реакции, вызванные или производящие
электричество, которое дает научно или промышленно полезные конечные продукты.

Фото: Серебряные столовые приборы стоят дорого и тускнеют; нержавеющая сталь, покрытая хромом, является хорошей заменой для многих людей. Несмотря на то, что он устойчив к ржавчине и долговечен, покрытие со временем стирается, как вы можете видеть в коричневатой области ручки этого сервера пирогов. Маркировка «EPNS» на столовых приборах является окончательным признаком гальванического покрытия: это означает гальванопокрытие из нейзильбера.

Как работает гальваника?

Во-первых, вы должны выбрать правильные электроды и электролит, выяснив
химическая реакция или реакции, которые вы хотите, чтобы произошло, когда электрический
ток включен. Атомы металла, покрывающие ваш объект, исходят из
электролит, поэтому, если вы хотите что-то омеднить, вам нужен электролит
из раствора соли меди, а для золочения нужен
электролит на основе золота — и так далее.

Затем вы должны убедиться, что электрод, который вы хотите покрыть, полностью чист.
В противном случае при осаждении атомов металла из электролита на
это, они не образуют хорошей связи, и они могут просто снова стереться.
Как правило, очистка выполняется путем погружения электрода в сильный
кислотным или щелочным раствором или (на короткое время) подключив
гальваническая схема в обратном порядке. Если электрод действительно чистый,
атомы из металлического покрытия эффективно связываются с ним, присоединяясь к очень
сильно на внешние края его кристаллической структуры.

Теперь мы готовы к основной части гальваники. Нам понадобятся два электрода из
различные проводящие материалы, электролит и электричество
поставлять. Как правило, один из электродов сделан из металла, который мы используем.
пытаются пластины и электролит представляет собой раствор соли
тот же металл. Так, например, если мы покрываем медью латунь, мы
нужен медный электрод, латунный электрод и раствор
соединения на основе меди, такие как раствор сульфата меди. Металлы, такие как
золото и серебро не растворяются так легко, поэтому их нужно превращать в
решения с использованием сильнодействующих и опасно неприятных химикатов на основе цианидов.
Электрод, на который будет нанесено покрытие, обычно изготавливается из более дешевого материала.
металл или неметалл, покрытый проводящим материалом, таким как
графит. В любом случае, он должен проводить электричество или не проводить электричество.
ток будет течь и никакого покрытия не произойдет.

Работа: Меднение латуни: вам понадобится медный электрод (серый, слева), латунный электрод (желтый, справа) и немного раствора сульфата меди (синий). Латунный электрод становится отрицательно заряженным и притягивает из раствора положительно заряженные ионы меди, которые прилипают к нему и образуют внешнее покрытие медной пластины.

Мы погружаем два электрода в раствор и соединяем их в цепь так, чтобы
медь становится положительным электродом (или анодом), а латунь
становится отрицательным электродом (или катодом). Когда мы включаем
мощности раствор сульфата меди расщепляется на ионы (атомы со слишком
мало или слишком много электронов). Ионы меди (положительно
заряженные) притягиваются к отрицательно заряженному латунному электроду.
и медленно наносить на него, создавая тонкий позже
медной пластины. Между тем сульфат-ионы (отрицательно
заряженные) достигают положительно заряженного медного анода, высвобождая электроны
которые движутся через батарею к отрицательному латунному электроду.

Требуется время, чтобы гальванизированные атомы накопились на поверхности отрицательного электрода.
Как долго именно зависит от силы электрического тока, который вы
использования и концентрации электролита. Увеличение любого из
это увеличивает скорость, с которой ионы и электроны движутся через
схема и скорость процесса покрытия. Пока
поскольку ионы и электроны продолжают двигаться, ток продолжает течь, и процесс покрытия продолжается.

Можете ли вы гальванизировать пластмассы?

Фото: Плакированный пластик часто используется для деталей, которым требуется блестящая поверхность металла без его прочности или тяжести, и вот три примера из моего собственного дома. Вверху: переключатель, стрелки и безель (окружение циферблата) этого будильника выглядят блестящими и металлическими, но на самом деле они пластиковые. Посередине: Сантехнические детали, которые не должны быть прочными, часто изготавливаются из пластика с покрытием, поэтому они остаются прохладными на ощупь и гармонируют с металлическими трубами. Регулятор температуры в этом душе (справа, с красной кнопкой) сделан из пластика, но внешне похож на основные металлические компоненты слева. Внизу: этот компьютерный USB-микрофон имеет блестящее покрытие, чтобы он выглядел дорого и качественно.

Недорогой, легко формируемый, легкий и одноразовый пластик быстро стал самым распространенным и гибким материалом в мире в 20-м веке. Но для многих людей это такой же недостаток, как и преимущество: пластик дешев и сердитен — и именно так он и выглядит. Одним из решений является покрытие дешевого пластика тонким слоем металла, чтобы придать ему все преимущества пластика с привлекательным блестящим покрытием.
металл. Таким способом можно наносить покрытие на множество различных пластиков, в том числе АБС, фенолопласт, карбамидоформальдегид, нейлон,
и поликарбонат. Вы часто найдете детали автомобилей, сантехники, бытовой и электрической арматуры, которые выглядят металлическими, но на самом деле изготовлены из пластика с гальваническим покрытием. Они легче, дешевле, устойчивы к ржавчине и не требуют полировки после покрытия.

Как наносится гальваническое покрытие пластмасс?

» … мой приятель … сказал мне, что у него есть процесс металлизации пластика. Я сказал, что это
невозможно, потому что нет проводимости; нельзя прикрепить провод. Но
он сказал, что может металлизировать что угодно…»

Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман! Ричард Фейнман

Если вы хоть что-нибудь знаете о пластике, то сразу же обнаружите очевидную проблему: пластик обычно не проводит электричество. Теоретически это должно полностью исключить гальваническое покрытие; на практике это просто означает, что мы должны дополнительно обработать наш пластик, чтобы сделать его электропроводным, прежде чем мы начнем. Есть несколько различных шагов. Во-первых, пластик необходимо тщательно очистить, чтобы удалить такие вещи, как пыль, грязь, жир и поверхностные следы. Затем его протравливают кислотой и обрабатывают катализатором (ускорителем химической реакции), чтобы обеспечить прилипание покрытия к его поверхности. Затем его погружают в ванну с медью или никелем (медь встречается чаще), чтобы получить очень тонкое покрытие из электропроводящего металла (толщиной менее микрона, 1 мкм или одной тысячной миллиметра). Как только это будет сделано, его можно гальванизировать так же, как металл. В зависимости от того, какой износ должна выдерживать гальваническая деталь, толщина покрытия может составлять от 10 до 30 микрон.

Зачем использовать гальваническое покрытие?

Фото: Это автомобильное колесо изготовлено из алюминиевого сплава с
никель в более экологически чистом процессе, разработанном Metal Arts Company, Inc.
В процессе Microsmooth™ используется примерно на 30 процентов меньше электроэнергии, почти на 60 процентов меньше природного газа и в два раза меньше воды, чем в обычных процессах гальванического покрытия. Фото Metal Arts Company, Inc.
любезно предоставлено Министерством энергетики США (DOE).

Нанесение гальванических покрытий обычно выполняется по двум совершенно разным причинам: украшение и защита.

Такие металлы, как золото и серебро, покрываются для украшения: дешевле иметь золото или серебро.
посеребренные украшения, чем цельные изделия из этих тяжелых,
дорогие, драгоценные вещества. Поскольку разные металлы имеют разный цвет,
гальваническое покрытие можно использовать для изготовления таких вещей, как кольца, цепочки, значки, медали и т. п.
широкий выбор привлекательных, декоративных отделок,
включая блестящие, матовые и старинные вариации золота, серебра, меди, никеля и бронзы.

Металлы, такие как олово и цинк (которые не особенно привлекательны на вид), покрываются металлом, чтобы придать им привлекательный внешний вид.
защитный внешний позже. Например, контейнеры для пищевых продуктов.
часто луженые, чтобы сделать их устойчивыми к коррозии, в то время как многие
предметы повседневного обихода из железа покрыты
цинк (в процессе, называемом гальванизацией) по той же причине.

Фото: Замки и ключи часто имеют гальваническое покрытие. Этот мой старый навесной замок сделан из цельной латуни, но дужка (изогнутая серебристая часть, которая открывается и закрывается) сделана из хромированной стали, чтобы сделать ее более надежной. Ключ также сделан из латуни, относительно мягкого и недорогого металла, который легко обрезать и не изнашивает ваш замок. Первоначально этот ключ был покрыт никелем серебристого цвета, который сейчас стирается, и под ним отчетливо видна латунь.

Некоторые формы гальванопокрытий являются одновременно защитными и декоративными. Автомобильные крылья и «отделка», например, когда-то
широко изготовлен из прочной стали с покрытием
с хромом, чтобы сделать их привлекательными блестящими и
устойчивы к ржавчине (недорогие и естественно устойчивые к ржавчине пластмассы сейчас скорее
вместо этого использовать на автомобилях). Такие сплавы, как латунь и бронза, также могут быть покрыты гальваническим покрытием.
чтобы электролит содержал соли всех металлов,
должны присутствовать в сплаве.

Гальваника также используется для
изготовление дубликатов печатных форм в процессе, называемом
гальванопластики и для гальванопластики (альтернатива
литье предметов из расплавленных металлов).

Какой толщины гальваническое покрытие?

Фото: Медные музыкальные инструменты выглядят золотыми и серебряными, потому что они покрыты очень тонким слоем
покрытия этих металлов. Серебряное покрытие на них, вероятно, имеет толщину 10–20 микрон (примерно 0,01–0,02 миллиметра). Фото Майкла Б. Келлера предоставлено армией США, опубликовано на
Flickr
по лицензии Creative Commons (CC BY 2.0).

Независимо от того, покрываются ли вещи для украшения или защиты, толщина слоя покрытия является еще одним важным фактором.
рассмотрение. Очевидно, что чем толще покрытие, тем дольше оно прослужит и тем большую защиту даст.
но даже самое толстое покрытие намного тоньше, чем можно было ожидать. Типичная толщина плакированного металла варьируется от примерно
от 0,5 микрон (0,5 миллионных метра или 0,0005 миллиметра) до примерно 20 микрон (20 миллионных долей метра или 0,02 миллиметра) — так
это очень тонкий. (Чтобы дать вам некоторое представление, алюминиевая кухонная фольга находится примерно в середине этого диапазона, с
самая толстая и прочная фольга имеет толщину около 10–20 микрон.)
Что-то вроде позолоченного корпуса часов будет иметь 20-микронное покрытие, которое может легко выдержать повседневную грубость.
и валяться несколько десятков лет.

Узнайте больше

На этом сайте

• Atoms
• Электричество
• Электролизеры и электролиз
• Металлы

Занятия

Гальваника — это то, с чем вы можете легко поэкспериментировать в школе или (с помощью
взрослого) дома. Вот некоторые сайты, которые вы можете безопасно исследовать:

• Гальваническое покрытие от копейки до копейки: простое занятие от Венчурного инженерного и научного лагеря Университета Макмастера.
• Instructables: простое и дешевое гальванопокрытие: еще один эксперимент по гальванике своими руками с использованием простых предметов домашнего обихода.

Видеоролики

• Гальваника — как это делается: четкое введение в теорию и практику гальванизации и огромный спектр повседневных вещей, для которых она используется. Также рассказывается, как можно гальванизировать пластмассы и почему гальваническое покрытие часто необходимо наносить несколькими отдельными слоями или «слоями».

Книги

Для читателей постарше

• Гальваническое покрытие: инженерный справочник Лоуренса Дж. Дерни (ред.). Springer, 2014. Еще один подробный справочник, в основном предназначенный для людей, работающих в сфере отделки металлов.
• Гальваника: основные принципы, процессы и практика, Нассер Канани. Elsevier, 2004. Подробное введение для студентов-химиков, а также производителей.
• Современное гальванопокрытие Мордехая Шлезингера, Милана Пауновича (редакторы). Wiley, 2011. Большое и исчерпывающее руководство с главами по гальванике всех распространенных металлов, включая медь, никель, золото и олово; плюс освещение электроосаждения, полупроводников, органических пленок и многих других тем.
• Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман! Ричард П. Фейнман. Vintage, 1992. Глава под названием «Главный химик-исследователь корпорации «Метапласт» (стр. 41 моего издания) представляет собой короткий, но забавный анекдот о гальванике пластмасс, в которой Фейнман, как оказалось, был пионером по воле случая.

Для младших читателей

Лучше всего подходят для детей в возрасте 9–12 лет, но эксперименты можно адаптировать для детей старшего или младшего возраста.

• Химия для каждого ребенка: 101 простой эксперимент, который действительно работает Дженис ВанКлив. Jossey-Bass, 2010. Очень хорошее практическое введение в химию (при необходимости с добавлением небольшого количества физики и биологии). Первоначально опубликовано в 1989, но так же актуален и сегодня. Упражнение 43 (Зеленые пенни) является примером металлизации.
• Пошаговые научные эксперименты по химии Дженис ВанКлив. Rosen, 2013. Более новая и короткая подборка от того же автора.
• «Элементарно», Роберт Уинстон. ДК, 2007/2016. Общее введение детей в химию, посвященное элементам, для детей 8–10 лет.

Артикул

Современное покрытие

• Нержавеющая сталь произвела революцию в еде после столетий неприятного привкуса во рту Марка Миодовника. «Гардиан», 29 апреля. , 2015. Материаловед превозносит достоинства гальванического покрытия.
• Дешевый (НО рискованный) способ позолотить ваши Apple Watch от Меган Логан. Wired, 14 апреля 2015 г. Не можете дотянуться до золотых часов Apple? Как насчет того, чтобы позолотить обычный?

Исторические статьи из архивов

• Древнеегипетское покрытие сурьмой медных предметов: заново открытое древнеегипетское ремесло Колина Г. Финка и Артура Х. Коппа, Metropolitan Museum Studies, Vol 4, No 2, 19 марта33, стр. 163–167. Простое гальванопокрытие использовалось в Египте более 5000 лет назад.
• Новая гальваника быстрее: Du Pont демонстрирует процесс, который также снижает стоимость: The New York Times, 18 октября 1938 г.

Патенты

Для получения более подробной технической информации стоит просмотреть:

• Патент США 6,527,920: Аппарат для гальванопокрытия меди Стивеном Т. Майером и др., Novellus Systems, Inc. 4 марта 2003 г. Подробное описание типа гальванических процессов, используемых при изготовлении интегральных схем.