Технология меднения и ее применение в домашних условиях

Медные аноды

Медные анодовы разделены на аноды для кислой и щелочных ванн

Это особенно важно, так как не существует универсальных анодов, в одинаковой степени пригодных для работы в кислых и щелочных ваннах. Аноды для кислых ванн содержат 0,03—0,07 % Р, который препятствует образованию шлама — одной из причин шероховатости покрытий

Медные аноды изготовляют в виде пластин толщиной 5, 7, 10 и 15 мм, шириной 100, 150, 200 и 300 мм, длиной 500, 600, 700, 800, 900 и 1000 мм. Кроме того, производятся прутки эллиптического сечения длиной 300— 2000мм.

Можно также применять аноды в виде кубиков размерами 25×25 (5—15) мм. Такие кубики в титановых коробках применяют в кислых ваннах. В заказах следует использовать стандартные обозначения.

Примеры обозначения: «Медный анод MIG/K, кубик 15» — означает кубик толщиной 15 мм для кислой ванны; «Медный анод MIG/K 5X300X1000» —анод в виде пластины толщиной 5 мм, шириной 300 мм и длиной 1000 мм для кислой ванны; «Медный анод MIG500» — анод в виде 500 мм прутка эллиптического сечения для щелочных ванн.

Видео: Меднение в домашних условиях

На самом деле, меднение в домашних условиях проводят многие умельцы в первую очередь для того, чтобы подготовить поверхность металла к последующей обработке различными защитными слоями.

Данной операции можно подвергать поверхности самых разных металлов и неметаллов, в том числе, стали, латуни, никеля и так далее.

Человечество используется в своих целях медь на протяжении многих тысячелетий и связано это, прежде всего с тем, что данный металл находится в природе в самородном состоянии, а кроме этого, обладает рядом уникальных свойств.

В настоящее время медь и самые разные сплавы на ее основе востребованы во многих промышленных сферах.

Без нее не может обойтись авиастроение, автомобилестроение, приборостроение и многие другие отрасли.

Медь и ее многочисленные сплавы достаточно распространены и в бытовой сфере.

Следует отметить и то, что добавки меди в различных сочетаниях позволяют эффективно защитить поверхности многих металлов, например, стали, латуни или никеля от различных агрессивных сред.

Один из наиболее распространенных способов покрыть тонким слоем металлическую поверхность — это выполнить нанесение меди.

В условиях дома в большинстве случае выполняется химическое меднение, причем существует несколько различных способов, каждый из которых имеет как свои плюсы, так и минусы.

Один из способов выполнить гальваническое нанесение меди в условиях дома, показан на видео ниже.

Как уже было сказано выше, в природе медь, как правило, находится в виде небольших самородков.

Это уникальное вещество представляет собой достаточно тяжелый металл, который на вид напоминает самородок яркого розово-красного оттенка.

Этот металл обладает относительной мягкостью и высокой ковкостью, кроме этого, имеет температуру плавления порядка тысячи ста градусов по Цельсию.

Он великолепно проводит не только тепло, но и электрический ток, что и объясняет повышенный спрос на данный металл в электротехнике и приборостроении.

Всевозможные природные добавки в зависимости от различных факторов в металле могут варьироваться и различаться приблизительно от десяти до пятидесяти раз.

Для данного металла большое значение имеет содержание в нем кислорода, и в зависимости от количества этого элемента в состав меди, разработана определенная классификация.

Так, медь может быть бескислородной и рафинированной.

Кроме этого, бывает медь с большим содержанием кислорода в своем составе, а также общего назначения, когда содержание кислорода максимальное.

Помимо данного элемента в этом металле также может находиться водород, попадающий туда за счет электролиза или отжига.

Медь имеет определенную кристаллическую решетку, и атомы водорода занимают в ней пространство в междоузлиях, а это значит, что на ее свойства они не оказывают практически никакого влияния.

Если медь в своем составе содержит в определенном количестве кислород, то водород имеет свойство определенным образом взаимодействовать, но только при достаточно высоких температурах с медной закисью, и в этом конкретном случае начинает формироваться водяной пар, который имеет достаточно высокие показатели давления.

Это оказывает негативное влияние на металл в целом и может привести в некоторых случаях к образованию вздутий, а также трещинам и разрывам.

На изменении показателей пластичности у меди в худшую сторону могут оказать влияние присутствие железа, сурьмы.

Те примеси, которые относятся к группе малорастворимых, понижают хрупкость этого металла, но только при достаточно высоких внешних температурах, а это значит, что для меди крайне нежелателен процесс обработки горячим давлением.

На видео выше показано химическое меднение данного металла.

Меднение без ванночки

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

Особенности подготовительного этапа

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

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

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

Процесс меднения

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

В каких случаях целесообразно использовать такой способ меднения

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

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.

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).

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.

Понятие процесса

Обмеднение – это процедура, при которой на поверхность предмета наносится незначительный слой меди. Обычно применяется гальванический способ, предполагающий перенесение медных ионов от положительного источника к отрицательному на обрабатываемые поверхности. Как правило, покрытие медью производят для последующего наложения никеля или хрома, но не редко эта процедура становится самостоятельной технологической операцией для завершающей отделки. Это активно применяемая гальванопластика, требующая создания медного покрытия.

Различные типы меднения

Меднение в домашних условиях могут выполнять даже новички в этом направлении. Чтобы получить качественное покрытие необходимо изучить все нюансы процедуры. Она может проводиться по одной из 2 технологий:

1. Погружение в электролит. Заготовка погружается в жидкость и подается электроток. Обычно, используется в тех ситуациях, когда ее габариты не значительны.
2. Без погружения в раствор. Более сложный процесс, но позволяющий достигать лучшего качества обмедненных поверхностей.

Во всех случаях необходимо подведение электричества, которое активизирует вещество.

Оптимальный метод выбирается в соответствии с поставленной целью:

• Формирование защитных и декоративных покрытий. Зачастую происходит смешение с никелем, хромом и медью. Получаются прочные и надежные поверхности.
• Защита при цементировании.
• Реставрация изделий.

Рассмотрим подробнее каждый из вариантов.

Омеднение с помещением в электролит

Наиболее доступный способ обмеднения в быту. Необходимы:

• Небольшого размера пластинки из меди.
• Проволока для проведения тока.
• Источник тока.
• Устройство для регулирования и измерения тока.

Последовательность действий:

1. Чтобы растворить медь используется обыкновенный электролит, свободно продающийся или легко готовящийся своими руками. Для приготовления следует делать смесь серной кислоты с дистиллированной водой в пропорциях 3 к 100 миллилитрам. Нужная смесь получается после добавления в него 20 г медного купороса.
2. Деталь следует очистить щеткой и наждачкой, чтобы удалить оксидную пленку.
3. Провести обезжиривание раствором соды и промыть.
4. Подготовленная емкость заполняется электролитическим раствором.
5. В емкости размещаются 2 пластинки, подключенные к токопроводящей проволоке. Меж ними помещается деталь, которой предполагается омеднение. Нужно проверить полное закрытие смесью и пластинок, и заготовки.
6. Затем пластины подключаются к плюсовому полюсу источника, а заготовка садится на минус. Предварительно желательно подключать амперметр и реостат. Выставить диапазон тока до 15 мА на 1см2 площади поверхности изделия.
7. Выдержать в течение 20 минут.
8. Выключается питание, заготовка извлекается из раствора. В итоге получается тонкое покрытие из меди. Продолжительность процесса оказывает влияние на толщину напыления. Благодаря технологии можно добиваться слоя до 300 мкм и более.

Метод возможно применять для обновления алюминиевых вещей, используемых в быту. Например, столовая утварь из алюминия после омеднения обретет вторую молодость.

Омеднение без помещения в раствор

Метод не предполагает залитие детали жидкостью. Он прекрасно подходит обработки цинковых или алюминиевых изделий.

Последовательность действий:

1. Необходим провод – многожильный, медный. Снять изоляцию. Одна сторона распушается, делая подобие кисточки. Можно сделать что-то вроде рукояти для большего комфорта в работе. Другой край провода подключается к положительному полюсу источника тока. Напряжение – не больше 6 Вольт.
2. Вышеописанным методом подготавливается электролит с медным купоросом. Посуда может использоваться любого типа, но лучше подобрать ту, которая позволит беспроблемно погружать кисточку из провода. Обрабатываемая деталь очищается от загрязнений. После этого проводами садится на отрицательный полюс источника тока.
3. Процедура проводится следующим образом. Распушенный край-кисточка время от времени помещается в раствор. Ей следует проводить вдоль заготовки, не прикасаясь к ней. Поверхность нужно смочить электролитическим раствором. Во время обработки за счет отрицательного заряда деталь будет подтягивать ионы меди, покрываясь ими.

Это меднение металла подойдет для габаритных вещей, которые затруднительно поместить в емкость.

Особенности проведения в бытовых условиях

Гальваностегия – именно так называется процедура обмеднения изделий из металла. Ее суть в том, что обрабатываемый предмет погружается в электролит с осаженным медным купоросом. Не всем известно, что гальванизация может проводиться своими руками дома и при этом не потребуется специальных приспособлений и умений. Благодаря ей можно готовить поверхность к следующей стадии обработки или провести промежуточную стадию перед нанесением хрома, никеля или латуни.

Металл после такой обработки повышает свою устойчивость к агрессивным воздействиям.

В домашних условиях, как правило, проводится химическая гальванизация незначительных деталей, т.к. при этом не потребуются серьезные траты и дополнительные приспособления.

Подготовка к патинированию

Как и в любой работе с химическими реактивами, в первую очередь нужно позаботиться о безопасности. Большинство составов, применяемых при чернении, являются очень токсичными. Выделяемые пары при попадании в атмосферу могут представлять опасность для здоровья. Есть определенные стандартные правила, которыми нельзя пренебрегать:

• хранить вещества нужно в специальных пробирках, плотно закрытых пробками для герметизации;
• растворы держать в недоступном для детей месте;
• процесс должен проходить в специализированном шкафу со встроенной вентиляцией (дверцы шкафа должны быть немного открыты).

Перед началом обработки материал следует качественно промыть, зачистить и обезжирить для достижения лучшего эффекта.

Оксидирование и патинирование – эти понятия не являются синонимами, последствия каждого из этих процессов порядком отличаются друг от друга.

Оксидирование меди – образование на поверхности металла закисей и окисей вследствие его взаимодействия с кислородосодержащими элементами и другими определенными химическими реактивами.

Патинирование – формирование тонкого слоя из хлорных и серных соединений посредством воздействия на металл соответствующими составами. Оба процесса ведут к изменению цвета материала, для чего в естественных условиях потребовались бы значительные промежутки времени.

Основные области применения медных покрытий

Использование меднения как самостоятельного покрытия:

В ДЕКОРАТИВНЫХ ЦЕЛЯХ

В настоящее время большой популярностью используются старинные медные изделия. Гальваническое меднение позволяет наносить медные покрытия, которые после специальной обработки «состариваются» и выглядят так, словно были изготовлены давно.

Только что нанесённое медное покрытие имеет яркий розовый цвет (блестящий или матовый, в зависимости от технологии нанесения).

В ГАЛЬВАНОПЛАСТИКЕ

Гальваническое меднение применяется для изготовления металлических копий изделий различной формы и размеров. Создаётся восковая или пластиковая основа, которая покрывается электропроводящим лаком и, впоследствии, слоем меди.

Такая технология меднения часто используется при изготовлении сувениров, ювелирных изделий, барельефов, волноводов и матриц.

В ТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕЛЯХ

Большое значение меднение металла занимает в электротехнической области. Благодаря низкой цене меднения по сравнению с покрытием серебром или золотом, медные покрытия часто применяются при меднении электротехнических шин, контактов, электродов и других элементов, работающих под напряжением. Часто меднение используется как покрытие под пайку.

Использование меднения в сочетании с другими гальваническими покрытиями:

ПРИ НАНЕСЕНИИ МНОГОСЛОЙНЫХ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ

Как правило, в сочетании с никелем и хромом (трёхслойное защитно-декоративное покрытие) и другими металлами в качестве промежуточного слоя для повышения сцепления с металлом основы и получения более прочных и блестящих покрытий.

ДЛЯ ПРЕДОХРАНЕНИЯ УЧАСТКОВ ПРИ ЦЕМЕНТАЦИИ

Меднение часто используется для предохранения участков стальных деталей от цементации (науглероживания). Медью покрываются только те участки, которые в дальнейшем подлежат обработке резанием (твёрдые науглероженные поверхностные слои не поддаются такой обработке, а медь защищает покрытые участки от диффузии в них углерода).

ПРИ РЕМОНТЕ И ВОССТАНОВЛЕНИИ ИЗДЕЛИЙ

Меднение металла часто применяется в реставрационных работах при восстановлении хромированных частей автомобильной или мото-техники, при этом наносится большой слой меди 100-250 мкм и более, который закрывает поры и дефекты металла, шлифуется и выполняет роль новой основы для нанесения последующих покрытий.

Примеры меднения своими руками

Иногда требуется заменить вышедшую из строя медную мебельную фурнитуру, а в продаже имеются только никелированные изделия. В этом случае можно легко собрать установку для нанесения меди. Необходимые приборы и материалы: блок питания 12 В / 3 А, серная кислота и медный купорос.

Сначала необходимо удалить никелировку. Для этого деталь удерживается пинцетом, на который подается «минус» от блока питания. Тряпочкой, закрепленной на

плюсовом электроде, смоченной в 5% серной кислоте, протирается поверхность изделия.

При снятии никелировки образуются ядовитые пары, от которых необходимо защищать органы дыхания. Желательно использовать специальные очки и респиратор с угольным фильтром. Очищенная поверхность полируется.

Следующий шаг – сборка простейшей гальванической установки. В банку помещается медный электрод, соединяемый с «плюсом» БП, и обрабатываемая деталь, подключаемая к «минусу».

Заливается электролит, состоящий из медного купороса, воды и 5% серной кислоты в пропорции 1/5/3 и подается ток. Готовые изделия полируются до приятного блеска.

Для домашнего меднения существует множество различных применений. Наносить медь можно на алюминиевые столовые приборы, давая им вторую жизнь, на рыболовные блесны, подсвечники и многое другое. Особенно впечатляют работы, в которых декоративное покрытие нанесено на неметаллические предметы: стебли растений, листья, желуди и даже на высушенных насекомых. Природная фактура исходного материала, сочетаясь с красотой гальванического покрытия, создает неповторимый художественный эффект.

Технология изготовления подобных изделий несколько сложнее, но вполне осуществима дома. В покрываемом материале отсутствует токопроводящий слой, поэтому вместо него используется специальный электропроводный лак, наносимый на поверхность. Рецептура лака включает в себя органические растворители, пленкообразователи и тонкодисперсный графитовый порошок, обеспечивающий электропроводность.

Лак наносится тонким слоем на сухое растение, высыхает, и через час все готово для меднения. После гальванической обработки можно дополнительно улучшить внешний вид изделия. Существует несколько способов придания гальванической меди различных цветовых оттенков, в том числе с помощью патинирования, химического окрашивания и оксидирования.

Качество художественных работ, полученных по этим технологиям, находится на уровне настоящих ювелирных украшений.

Уважаемые читатели, комментируйте статью, задавайте вопросы, подписывайтесь на новые публикации — нам интересно ваше мнение:)

Меднение — это процесс нанесения на поверхность медного слоя гальваническим способом.

Медный слой придает изделию внешнюю привлекательность, что позволяет использовать прием гальванического покрытия медью в дизайнерских проектах. Также он придает металлу высокую электропроводность, что позволяет подвергать изделие дальнейшей поверхностной обработке.

Меднение можно использовать в качестве основного процесса для создания поверхностного слоя, а также как промежуточную операцию для дальнейшего нанесения другого металлического слоя. К такому способу можно отнести, например, процесс серебрения, или никелирования.

Меднение можно проводить в домашних условиях. Это дает возможность решить много бытовых проблем.

Чтобы выполнить покрытие медным слоем самостоятельно, нужно приобрести необходимое для процесса оборудование и материалы.

Прежде всего, нужно подготовить источник электрического тока. Разные домашние мастера советуют использовать силу тока, разброс которой в большом диапазоне. Работа должна проводиться на постоянном токе.

В качестве источника тока можно взять батарейку КБС-Л напряжением 4,5 вольт или новую батарейку марки «Крона» с рабочим напряжением 9 вольт. Можно также вместо нее использовать выпрямитель малой мощности, дающий напряжение не более 12 вольт, или автомобильный аккумулятор.

Обязательным является использование реостата для регулировки напряжения и плавного выхода из процесса.

Для раствора электролита должна быть заготовлена нейтральная емкость, например из стекла, а также пластиковая широкая посуда, имеющая достаточные размеры для размещения в ней детали. Емкости должны выдерживать температуру не менее 80оС.

Также понадобятся аноды, обеспечивающие покрытие всей поверхности детали. Они предназначены для подведения тока в электролитный раствор и его распределение по всей площади детали.

Для проведения гальваники в домашних условиях понадобятся также химреактивы для приготовления раствора:

• медный купорос,
• соляная или другая кислота,
• дистиллированная вода.

Заготовив все необходимое, можно приступать к работе.

Разновидности меднения

Существует два варианта меднения в домашних условиях:

• С погружением обрабатываемой детали в электролит.
• Без погружения.

С погружением обрабатываемой детали в электролит. Для выполнения процедуры надо иметь емкость с электролитом, имеющую достаточный объем. После предварительной подготовки, состоящей в очистке поверхности наждачной бумагой и промывке в горячем растворе соды, предмет подключается к отрицательному электроду и погружается в электролит на определенное время.

Меднение с погружением детали в электролит

Без погружения. Можно обработать сталь, алюминий, свинец, цинк. Обработка производится без погружения в емкость, обычно такой вариант применяется для крупных деталей.

Оба варианта вполне доступны для самостоятельного выполнения в домашних условиях.

Меднение стали