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.
В большинстве случаев в природе медь находится не в чистом состоянии, а с различными примесями.
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.
Такое отрицательное воздействие у химиков получило название водородная болезнь.
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.
Для выполнения меднения на поверхности стали, никеля, либо каких-то других металлов, применяется гальваника, при которой образуется тонкий медный слой.
Гальваническое нанесение меди представляет собой достаточно сложное химическое меднение, которое оказывает влияние на состав материала.
Гальваническое нанесение является предварительным, перед тем, как на поверхность никеля или другого металла будет нанесен различный защитный состав.
Гальваническое меднение свинца и других материалов, как правило, выполняется перед тем, как будет произведено хромирование, никелирование и так далее.
В данном случае медь выступает в качестве своеобразного припоя или другими словами — дополнительной добавки.
О том, как самостоятельно выполняется гальваника, показано на видео ниже.
Нанесенная таким образом медь в качестве припоя на поверхность никеля или какого-либо иного металла, способна достаточно прочно держаться, а кроме этого, способствует устранению некоторых дефектов.
На обработанную таким образом поверхность достаточно хорошо осаждаются многие другие материалы в качестве припоя.
Такие медные покрытия в качестве припоя практически не меняют состав исходного металла и характеризуются высоким сцеплением, хорошей электропроводностью, а также пластичностью.
Медь — это своеобразный блескообразователь в виде припоя, который практически не меняет исходный состав металла и выступает в качестве своеобразной добавки.
Основным методом нанесения данного металла (припоя) на поверхность никеля, стали и так далее является гальваника, и о том, как это сделать в домашних условиях, рассказывает видео ниже.
Для выполнения меднения в условиях дома не нужно обладать какими-то специфическими знаниями, достаточно только знать курс школьной химии.
За счет меднения, поверхности никеля или других материалов не меняют свой основной состав, так как оно выступает в качестве своеобразного припоя.
Для меднения в условиях дома потребуются достаточно примитивные материалы, которые можно приобрести в любом специализированном магазине.
Процедуру покрытия медью в качестве припоя можно выполнить с погружением в электролиты для меднения (раствор) и без погружения.
И в том, и в другом случае перед тем, как приступить к меднению, обрабатываемую деталь необходимо правильно подготовить.
Для этого она проходится наждачной бумагой, тщательно протирается щеткой с металлической щетиной и промывается под проточной водой.
Кроме этого, к меднению следует переходить после того, как заготовка будет обезжирена, для чего используют раствор на основе соды в подогретом состоянии.
Между данными анодами размещают подлежащую обработке деталь, которую подключают к минусу, соответственно, аноды к плюсу источника постоянного тока.
Также для меднения в цепь обязательно необходимо включить реостат.
После этого для выполнения меднения в условиях дома готовят специальный состав электролита, раствор с медным купоросом, серной кислотой и водой в определенных пропорциях.
После выполнения меднения сернокислое соединение сливают, заготовку промывают и тщательно высушивают.
На видео ниже показан процесс меднения в домашних условиях.
Меднение алюминия, меднение стали или цинка проводят способом без погружения в состав электролита.
В этом случае деталь также подготавливают к меднению путем тщательной обработки и промывки.
На проводе для удобства делают ручку и один из его концов подключают к плюсу постоянного источника тока.
После этого для выполнения меднения готовят специальный электролит — раствор с добавлением медного купороса и выливают его в емкость.
После этого раствор подключают к напряжению и при помощи кисти начинают обрабатывать деталь, нанося таким образом блескообразователь.
Процессу меднения подвергают всю заготовку (раствор) в течение нескольких минут.
По завершению меднения, раствор убирают, деталь промывают и тщательно высушивают. Процесс меднения без погружения в электролит показа на видео ниже.
Подвергнуть меднению можно практически любой металл, наложив, таким образом, на его поверхность защитное покрытие в виде слоя меди.
Видео:
Медные покрытия не рекомендуются для защиты железа и стали от коррозии. Омедненные изделия могут быть защищены от атмосферной коррозии лишь! в том случае, когда медные покрытия совершенно свободны от пор даже микроскопических размеров. При наличии пор изделия не только не будут защищены от коррозии, но, напротив, в присутствии корродирующего агента, между железом и медью начнет работать коротко замкнутый гальванический элемент, в котором железо будет играть роль анода и его коррозия будет протекать более интенсивно, чем неомедненного железа.
Медные покрытия не могут также рассматриваться как защитно-декоративные. Хотя химическая стойкость меди больше, чем железа, но в наружной атмосфере с небольшой относительной влажностью медные покрытия тускнеют в результате окисления, которое протекает по параболическому закону. При повышенной влажности в порах медных покрытий происходит ржавление стали (анода). На беспористых медных покрытиях в наружной атмосфере с повышенной влажностью постепенно образуется зеленая патина, которая, по некоторым данным, представляет собой основной сульфат меди CuSO 4 3Cu(OH) 2 ; на морском побережье может образоваться основной хлорид меди. Устойчивость патины в различной атмосфере, по-видимому, объясняется образованием закиси меди. При анодном окислении в соответствующих электролитах можно искусственно получать патину.
Довольно широко распространен процесс меднения участков стальных деталей, подлежащих обработке резанием после термической обработки - цементации. Стальные детали иногда подвергают меднению с последующим химическим или электрохимическим окрашиванием в различные цвета. Однако наиболее широко медные покрытия используют в качестве промежуточных слоев при защитно-декоративном хромировании стальных и цинковых деталей. Широкое применение электролитических осадков меди в качестве промежуточных слоев при нанесении различных гальванических покрытий в известной мере определяется хорошим сцеплением электроосажденной меди с различными металлами. В отличие от горячих методов нанесения металлических покрытий, при которых между основным металлом и покрытием образуется промежуточный диффузионный слой, при электролитическом осаждении меди на сталь не удается обнаружить промежуточный диффузионный слой. Решающую роль для обеспечения прочного сцепления в данном случае играет тщательная подготовка поверхности основного металла - обезжиривание и травление, причем в случае химического или электрохимического удаления деформированного слоя часто наблюдается продолжение структуры основного металла в электроосажденном металле. Прочность сцепления между основным металлом и покрытием при этом приближается по величине к прочности связи между отдельными атомами в твердом металле.
Продолжение микроструктуры основного металла в электролитическом осадке, по-видимому, обеспечивается в тех случаях, когда основной металл имеет относительно крупнокристаллическую структуру и электролиз протекает при условиях, соответствующих образованию кристаллов примерно таких же размеров. При включении посторонних ионов, атомов или молекул осадки получаются мелкокристаллическими и продолжения структуры основного металла не наблюдается (рис. 82).
Рис. 82. Продолжение структуры основного металла электроосажденной меди (снизу вверх): серебра (а), никеля (б) (нет продолжения), в - катаной меди
При защитно-декоративном хромировании стальных и цинковых деталей роль медного слоя сводится к максимальной экономии стратегического никеля при сохранении защитных свойств суммарных покрытий (Cu+Ni+Cr) и снижению трудоемкости операций механической подготовки поверхности стальных деталей.
Как известно, медь значительно пластичнее стали и в процессе ее полировки удается получать гладкую, блестящую поверхность, на которую легко наносить блестящие никелевые покрытия. Здесь необходимо оговорить, что в последнее время достигнуты большие успехи в получении блестящих покрытий, не требующих полировки, но эта задача решена еще не полностью. При нанесении относительно тонких слоев из цианистых или пирофосфатных электролитов на стальные или цинковые детали удается получать блестящие или полублестящие медные покрытия, поверх которых после промывки можно наносить блестящие никелевые покрытия.
Процесс извлечения металла из раствора и нанесения его на поверхность металлическго изделия называется гальваностегией. Меднение - нанесение меди на поверхность металлического изделия.
Процесс меднения распространен в промышленности, и используется не только как самостоятельный процесс, но и как подготовительный процесс перед хромированием, никелированием и серебрением. Применение меднения, как подготовительной операции, связано с тем, что медь очень прочно держится на стали, выравнивает дефекты поверхности и другие металлы очень хорошо осаждаются на медь, а чистую сталь - плохо.
Меднение металлов в домашних условиях не такая сложная операция, есть два способа: с погружением в электролит и без.
Металлический предмет обработайте, как обычно, наждачной бумагой, чтобы удалить оксидную пленку, протрите щеткой, как следует промойте водой, обезжирьте в горячем содовом растворе и промойте еще раз. В банку или стакан опустите на проволочках (лучше медных) две медные пластинки - аноды. Между ними на проволочке же подвесьте деталь. Те проволочки, которые идут от медных пластинок, соедините вместе и подключите к положительному полюсу источника тока, а деталь - к отрицательному; включите в цепь реостат, чтобы регулировать ток, и миллиамперметр (тестер). Источник постоянного тока с напряжением не более 6 В.
Раствор электролита для меднения: 20 г медного купороса и 2-3 мл серной кислоты на 100 мл воды - налейте в емкость, раствор должен полностью покрыть электроды. Пользуясь реостатом, установите ток от 10 до 15 мА на каждый квадратный сантиметр поверхности детали. Минут через двадцать выключите ток и выньте деталь - она покрыта тонким слоем меди. Чем дольше идет процесс, тем толще слой меди.
Этот процесс подходит не только для стали, но и для цинка и алюминия. С одного конца мягкого многожильного провода снимите изоляцию и растеребите тонкие медные проволочки, чтобы получилась медная кисть. Для удобства работы привяжите ее к деревянной палочке или карандашу, а другой конец провода подсоедините к положительному полюсу источника тока.
Приготовьте электролит - концентрированный раствор медного купороса, желательно слегка подкисленный, - и налейте в широкую склянку, в которую удобно будет макать "кисть".
Подготовьте металлическию пластинку или другой небольшой предмет, желательно с плоской поверхностью. Протрите его мелкой наждачной шкуркой и обезжирьте, прокипятив в растворе стиральной соды. Положите пластинку в ванночку или кювету и подсоедините ее проводом к отрицательному полюсу источника тока. Схема собрана, осталось только ввести электролит.
Обмакните "кисть" в раствор медного купороса и проведите ею вдоль пластинки, стараясь не дотрагиваться до поверхности; работайте так, чтобы между пластинкой и кистью был всегда слой электролита. Проводки все время должны быть смочены раствором. На глазах пластинка будет покрываться красным слоем металлической меди. На обработку маленькой детали уйдут считанные минуты. Когда покрытие нанесено, высушите деталь на воздухе и матовый слой меди натрите до блеска шерстяной или суконной тряпкой.
Такой процесс, при котором деталь не опускают в электролитическую ванну, а обрабатывают снаружи небольшими участками, добавляя все время электролит, используют в тех случаях, когда деталь настолько велика, что для нее не подберешь подходящей ванны.
В этом интересном видео-уроке рассмотрим, как можно сделать раствор, который будет выполнять функции электролита для омеднения любых предметов из металла, например, алюминия с помощью туалетного утенка.
Для этого нам понадобится пластиковая бутылка с водой, медный провод без изоляции. Желательно, брать проволоку минимального сечения, чтобы площадь реакции была максимально большой. Если нет медной проволоки, подойдут монетки, в состав которых входит медь не желтого цвета. Вместо провода или монеток можно использовать абсолютно любую медную стружку, обрезки, отходы, в которые входит медь. Также нужно добавить небольшой кусочек олова.
В качестве предмета для омеднения в данном видеоуроке будет выступать стальная рукоятка ножа. Кроме туалетного утенка может подойти и другое чистящее средство, в состав которого входит соляная кислота, которая входит в реакцию с медью и растворяет ее.
Итак для начала сделаем следующее. Содержимое туалетного утенка необходимо влить в бутылочку с водой, чтобы получить раствор, в который будет погружена медь. Теперь в раствор кладем медный провод и кусочек олова. После этого этот раствор необходимо оставить, желательно, в теплом месте на как можно более долгий срок. Концентрация соляной кислоты, которая содержится в утерке, требует держать баночку для растворения меди в течение одного месяца. Вот и весь состав раствора.
Желательно металлическую заготовку очистить от ржавчины и грязи кипячением в растворе щёлочи или, на худой конец, обычный шкуркой.
Когда очистка и шлифовка закончена, необходимо заготовку обезжирить, так как пальцы рук человека содержат жир.
Перед использованием раствора для омеднения, его нужно хорошо встряхнуть, чтобы соли меди смешались с жидкостью. Теперь можно поместить заготовку в меднящий раствор. Желательно во время омеднения емкость с электролитом иногда покачивать, и переворачивать заготовку, чтобы создать приток свежего раствора к ней.
Прошло уже полтора часа, можно посмотреть, как прошел процесс. Хорошо видно, что заготовка покрылась медью. Ее нужно обязательно промыть водой. Медь на ней держится очень хорошо. Очень красиво получилось, но лучше не покрывать рукоять ножа медью, так как она имеет свойство окисляться и пачкать, соответственно, руку. можно сделать и не только это.
Освоить технологию гальванического покрытия металлами материалов можно довольно быстро, для этого не потребуются обширные познания в физике или химии, а вот представление о том, что вы хотите получить «на выходе» - все же желательно иметь:)
Сам принцип омеднения заключается в осаждении меди на поверхности предмета-основы с помощью электро-химической обработки формы-полуфабриката.
По большому счету, доступный способ покрытия форм медью - всего один.
Технология омеднения различных неметаллических предметов называется "гальванопластика" ("электроформинг" - западный аналог названия). Гальванопластическим способом вполне возможно изготовить самые разнообразные детали украшений.
Необходимым условием получения качественного медного покрытия является точное соблюдение технологии меднения. Итак, перейдем к созданию установки для омеднения.
Омеднение (меднение) производят в емкостях, имеющих обычно округлую или прямоугольную форму. Другая форма емкости так же не помешает процессу. Объем емкости определяется размером и количеством изделий (предметов), подлежащих меднению. Вполне подходят глазурованные емкости из керамики, стекла или пластмассы .
Вам понадобится источник постоянного тока низкого напряжения (от 2 до 6В). Для этого идеально подходит выпрямители для зарядки аккумуляторов, а если такового в вашем хозяйстве не обнаружилось, то сойдут и аккумуляторные батареи или элементы питания (батарейки).
Силу тока регулировать можно с помощью ползункового реостата (не пугайтесь, его можно заметить подходящим переменным резистором, это выглядит как регулятор громкости, такая ручка или бегунок).
Так же понадобится мультиметр для контроля силы тока (от 0 до 3-5 ампер) и для измерения напряжения. Как правило, амперметр на зарядных устройствах все же присутствует и отдельно его приобретать не нужно.
Для создания электролита запаситесь медным купоросом и серной кислотой . Вместо серной кислоты прекрасно подходит электролит, которым обычно заправляют аккумуляторы для автомобилей.
Для нанесения токопроводящего слоя на поверхность детали, подлежащей омеднению, потребуется токопроводящий лак .
В качестве анода можно использовать медные пластины , а за неимением таковых - обычную медную проволоку - жилу, добытую из обычного силового кабеля, который можно купить в любом магазине электротехнических товаров. Площадь этой пластины или проволоки должна быть примерно равна площади покрываемого медью предмета, в любом случае - чем она больше, тем лучше. Задача анода - потихоньку растворяться, отдавая медь в раствор .
Еще для омеднения необходим будет этиловый спирт .
Электролит приготавливается следующим образом
:
на 1 литр воды берется 230-250 грамм медного купороса и 40-50 мл. серной кислоты (серную кислоту можно приобрести в виде состава с названием «Электролит» в авто и хозяйственных магазинах).
* Будьте осторожны при обращении с электролитом - он может повредить кожу, глаза и даже ткань одежды.
* Следует помнить, хотя растворы не содержат сильно ядовитых веществ, но обращаться с ними все же следует с определенной осторожностью, чтобы не получить отравление или ожог.
* Растворы целесообразно хранить в темной стеклянной емкости с хорошо закрывающейся крышкой (но прекрасно подойдет и обычная пластиковая бутылка).
