Электролиз меди в домашних условиях

Покрытие металла медью в домашних условиях. Гальванопластика

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, хромирования или никелирования.

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

Гальваника в домашних условиях: оборудование и материалы

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.

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.

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.

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 «–»).

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.

Гальванопластика в домашних условиях

Пожалуй начну пост с предупреждения – гальванопластикой лучше не заниматься дома, если у вас есть дети и домашние животные, т.к. в процессе используется кислота и электричество. Либо вся установка должна стоять в недоступном для них месте. Ну и ТБ никто не отменял – очки, перчатки, халат или старые вещи, которые не жалко испачкать.

Во время самого процесса гальванизации никаких страшных испарений нет, выделяется лишь немного водорода, так что дополнительная вытяжка не понадобится.

Начнем с закупки материалов.

Для электролита нам понадобится:

– Серная кислота или электролит для аккумуляторов

– тонкая медная проволока

– Блок питания можно купить недорогой лабораторный, можно взять зарядник для аккумулятора с регулировкой тока, а можно самим собрать установку из говна, палок и зарядки для телефона.

– Графитовый спрей можно заменить клеем бф и графитовым порошкоммедной пудрой. Спрей дает отличное ровное покрытие, но стоит в районе 1000 деревянных. Нужен именно графитовый спрей, графитовая смазка не подойдет, т.к. она не высыхает и не проводит ток.

– Медную пластину для анода можно заменить просто длинной медной проволокой, сложенной гармошкой, но с пластиной меньше гемора – ее проще мыть и менять надо реже. Я покупала медную шину толщиной 5мм и длинной около 40см. Продаются такие шины во всех крупных строительных магазинах в отделах электрики.

Вот мы все купили, принесли домой и начинаем колдунствовать.

Классический рецепт сернокислой медной ванны литр воды:

Медный купорос 200—250 гр

Серная кислота 50—70 гр

Рецепт с аккумуляторным электролитом и спиртом (я пользуюсь таким):

Медный купорос – 200 гр

Электролит – 140 мл

Этиловый спирт – 10-15 мл

В 0.5 литре воды разводим купорос. Доливаем туда электролит. Если вы работаете с чистой серной кислотой, то запомните льем кислоту в воду, а не наоборот. И делаем это медленно и аккуратно! Электролит уже достаточно разбавлен и с ним такой опасности нет. После этого обязательно фильтруем раствор от всякого мелкого мусора и нерастворившегося купороса. Доливаем спирт. Он значительно улучшает качество меди, делая ее мелкокристаллической и более плотной, улучшает смачиваемость изделия и добавляет приятный аромат XD Главное не переборщить со спиртом, а то медь наоборот станет более хрупкой. В конце доводим объем до 1 литра.

Тут все просто – плюс к медной пластине, минус на изделие. Правда к пластине есть несколько условий: площадь анода(плюсового контакта) должна быть не меньше площади катода(минусового контакта). А лучше больше, раза в два 🙂 В общем не поскупитесь на пластину. Так же анод желательно расположить с обеих сторон от катода, тогда медь будет оседать равномернее. В общем загибаем пластинку в форме буквы П. Как видите, я тут немного поизвращалась с анодом. От пластинки идет медный кабель, обжатый с двух сторон наконечниками. В пластинке просверлено отверстие, нарезана резьба и кабель притянут болтом. Чтобы соединение не окислилось и болт с наконечником не участвовали в реакции их надо изолировать. Лак продержался совсем недолго и отвалился, поэтому жирненько так залепляем все пластилином и радуемся. Он химически нейтрален и легко отдерется от болта и клеммы когда придет время менять пластину.

Для минуса можно сделать рамку из медной проволоки и на нее цеплять наши изделия.

Не обращайте внимания на показания бп, он нагло врет XD

А теперь к обещанным формулам и терминам.

I=D*S Всем все понятно? 🙂

Чтобы узнать какой ток нам ставить на бп, используем вот эту формулу, где I – ток в амперах, D – плотность тока, S – площадь катода в квадратных дециметрах.

Для гальванопластики во всех книжках указана плотность тока 1-2 А на дм2. Я беру среднюю величину – 1.5. Площадь относительно плоского катода (того же листика) тоже посчитать не слишком сложно. Измеряем его длину и ширину, перемножаем значения и умножаем на 2, т.к у нас две стороны. Например длина 6 см, ширина 4, площадь получается 6*4*2=48 квадратных сантиметров. Переводим в дециметры. В 1 кв.дм 100 кв.см. Т.е. 48 делим на 100. Получается 0,48 кв.дм.

Ну и подставив все в формулу получаем 1.5*0,48= 0,72 А. Это основной рабочий ток.

В самом начале ток лучше выставлять на минимум и потом потихоньку прибавлять. Если ток будет слишком большим, то электролит начнет пузыриться, а медь осядет рыхлыми хлопьями, от которых не будет никакого толку. Хлопья аккуратно стираем салфеткой и убавляем ток.

Напряжение мой зарядник для аккумуляторов выставляет сам. При токе 0,6-0,7 А он ставит 0,3-0,6 В. У другого бп (красный на фото выше) минимальный вольтаж был 1.33 В и этого оказалось слишком много. Медь оседала довольно хрупким слоем и изделия легко ломались.

Процесс это не быстрый. Тонкий слой нарастает буквально за несколько часов, но чтоб изделие стало прочным, потребуется не меньше 1 мм меди. А это уже около суток или даже больше.

Ну и теперь немного про обработку самих изделий.

Для начала их желательно обезжирить. Тогда и клей, и спрей будут прилипать намного лучше. Я стараюсь заранее продумать, что за изделие в итоге получится и спланировать крепления. Вот для примера три брошки. Крепления приклеиваются на секундный клей и усиливаются волшебным порошком – содой 🙂 Сода под действием секундного клея спекается в довольно прочную массу. Ей можно усиливать места крепления застежек и даже с нуля формировать какие-то детали. Сначала насыпаем соду, разравниваем, придем форму и потом заливаем клеем.

С помощью тонкой медной проволочки заготовка цепляется к минусовому контакту.

Еще одна хитрость – если приклеить тонкую проволочку вдоль всего листика (как тут на кленовом и осиновом), то реакция стартанёт значительно быстрее. Главное после приклеивания проволочку немножко зачистить, а то секундный клей может сработать как изоляция, если зальет всю проволоку.

Все места, которые мы не хотим гальванизировать, защищаем пластилином. Заклеиваем все перед нанесением графитового спрея, а потом соскабливаем графит вместе с пластилином. Тут у меня закрыты янтарики и стеклышки.

Ну и немного фоток самого процесса. Листики в графитовом спрее

Листики сразу после гальванизации

Листики после полировки

Листики после электрохимического патинирования

Хобби это на начальном этапе не очень бюджетное получается. БП 2-4 тыщи, графитовый спрей 1000, медная шина 300-500, ну и остальные мелочи еще примерно на столько же. Но занятие очень интересное)

Ну вроде все написала. Если есть еще какие-то вопросы – пишите в комментах, постараюсь на все ответить)