Гальваническое покрытие медью в домашних условиях

5

Меднение. Никелирование Меднение Меднение стали

Медные покрытия, как правило, не применяются в качестве самостоятельного покрытия ни для декоративных целей, ни для защиты стальных деталей от коррозии.

Это связано с тем, что медь в атмосферных условиях легко окисляется, покрываясь налетом окислов.

Однако благодаря хорошему сцеплению осажденной меди с различными металлами медное покрытие применяется в многослойных защитно-декоративных покрытиях в качестве промежуточного подслоя, а также для защиты стальных деталей от цементации.

В гальванопластике медные осадки применяются для изготовления металлических копий, барельефов, волноводов и матриц.

Электролиты меднения подразделяют на кислые и щелочные. Из кислых электролитов используют сернокислые и борфтористоводородные. Наибольшее применение нашли сернокислые электролиты, отличающиеся простотой состава, устойчивостью и высоким выходом по току (до 100%). Недостатком этих электролитов является невозможность непосредственного покрытия стальных и цинковых деталей вследствие контактного выделения меди, имеющей плохое сцепление с основным металлом.

Поэтому перед меднением стальных детален в кислых электролитах их предварительно меднят в цианистых электролитах или осаждают тонкий подслой никеля. К недостаткам сернокислых электролитов относятся также их незначительная рассеивающая способность и более грубая: структура осадков по сравнению с другими электролитами.

К щелочным электролитам меднения относятся цианистые, пирофосфатные и другие электролиты.

Цианистые медные электролиты обладают высокой рассеивающей способностью, мелкокристаллической структурой осадков, возможностью непосредственного меднения стольных деталей. К недостаткам относятся низкая плотность тока и неустойчивость состава вследствие карбонизации свободного цианида под действием двуокиси углерода воздуха. Кроме того, цианистые электролиты характеризуются пониженным выходом по току (не более 60-70%).

Кислые электролиты меднения

Медь сернокислая — 150-250 г/л

Никель хлористый — 50-70 г/л

Температура = 18-25°С

Плотность тока = 1-4 А/дм2

При перемешивании электролита сжатым воздухом можно довести катодную плотность тока до 6-8 А/дм2.

Для приготовления сернокислого электролита меднения растворяют медный купорос, фильтруют его в рабочую ванну и при непрерывном помешивании добавляют серную кислоту.

При нанесении медных покрытий из сернокислого электролита медные аноды растворяются в основном с образованием двухвалентных ионов, которые, разряжаясь на катоде, осаждаются в виде металлической меди.

Однако наряду с этими процессами происходят п другие, нарушающие нормальное течение электролиза. Возможно также анодное растворение с образованием одновалентных ионов, хотя и в меньшей степени.

В электролите, омывающем металлическую медь, идет также химический обратимый процесс: Cu + Cu2+ = 2Cu+.

Накопление в растворе ионов одновалентной меди в больших количествах приводит к сдвигу реакции влево, в результате чего выпадает металлическая губчатая медь.

В растворе, кроме того, происходит окисление сернокислой одновалентной меди за счет кислорода воздуха н серной кислоты, особенно при воздушном перемешивании: Cu2SO4 + ½O2 + H2SO4 = 2CuSO4 + H2O.

На катоде процесс заключается в разряде двухвалентных и одновалентных ионов меди, но в связи с тем, что концентрация ионов одновалентной меди приблизительно в 1000 раз меньше концентрации ионов двухвалентной меди, катодный процесс выглядит так: Cu2+ + 2е- = Cu. Выход по току составляет 100%.

Для получения плотного гладкого осадка в электролите необходимо присутствие серной кислоты.

Меднение гальваникой и гальванопластика в домашних условиях

Серная кислота выполняет ряд функций:

значительно повышает электропроводность электролита;

понижает активность ионов меди, что способствует образованию мелкозернистых осадков;

предотвращает гидролиз сернокислой закисной меди, который сопровождается образованием рыхлого осадка закиси меди.

Дефекты при эксплуатации сернокислого электролита меднения и способы их устранения

Дефект

Причина дефекта

Способ устранения

Грубая крупнокристаллическая структура осадков

Недостаток кислоты

Добавить кислоту

Высокая плотность тока

Снизить плотность тока

Шероховатые осадки

Загрязнение электролита механическими примесями

Отфильтровать электролит

Черные и коричневые полосы на покрытии

Присутствие в электролите примесей тяжелых металлов, мышьяка, сурьмы

Проработать электролит, при большом содержании примесей электролит заменить

Пористые, рыхлые осадки

Наличие в электролите солей железа

Отфильтровать электролит, проработать его током

Светлые блестящие полосы на покрытии, осадки хрупкие

Присутствие в электролите органических примесей

Отфильтровать электролит, проработать его током

Борфтористоводородный электролит обладает несколько более высокой рассеивающей способностью, чем сернокислый.

Кроме того, в борфтористоводородных электролитах можно применять высокие плотности тока. Состав электролита (г/л) и режим меднения:

Медь борфтористоводородная – 35-40 г/л

Кислота борная – 15-20 г/л

Кислота борфтористоводородная – 15-20 г/л

Никель хлористый – 50-70 г/л

Температура = 18-25°С

Плотность тока = до 10 А/дм2

Электролит перемешивают сжатым воздухом или механической мешалкой.

Для приготовления борфтористоводородного электролита в борфтористоводородную кислоту небольшими порциями вводят свежеосажденную углекислую медь.

Раствор углекислой меди готовят подливанием подогретого концентрированного раствора соды к раствору сернокислой меди при перемешивании. Полученный осадок декантируют, промывают и растворяют в борфтористоводородной кислоте. В приготовленный раствор добавляют свободную борфтористоводородную и борную кислоту до требуемого значения рН (1-1,5). В ванну с полученным электролитом доливают воду до рабочего уровня.

(Деканта́ция, деканти́рование — в химической лабораторной практике и химической технологии механическое отделение твёрдой фазы дисперсной системы (суспензии) от жидкой путём сливания раствора с осадка.)

Электрохимический процесс — электро-тип, то есть. осаждение более толстого массивного слоя металла на поверхность объекта, форма которого должна быть распространена, скопирована, достаточно распределена. Например, гальванопластика используется в тех случаях, когда металлическая деталь имеет очень сложную форму и ее трудно или невозможно изготовить обычными способами (литье или механическая обработка).

Таким образом, скульптуры иногда воспроизводятся по образцам (автомобиль «Аполлон» на пьедестале Большого театра выполнен гальванопластикой).

Этот процесс относительно прост и может быть легко воспроизведен в домашних условиях.

Печать копируется из статьи или статьи для копирования, то есть из легкого металла, воска, пластика или гипса. Субъект, который нужно скопировать, вымыть с мылом, добавляется к картонной коробке и выливается низкоплавким сплавом из древесины или других сплавов.

После литья объект удаляют и полученную форму обезжиривают и ударяют путем литья в электролитической ванне.

Чтобы не откладывать металл по бокам формы, где нет никакого впечатления, они покрываются щеткой с расплавленным воском или парафином. После литья меди низкоплавкий металл растворяется в кипящей воде и получается матрица. Матрица заливается штукатуркой или свинцом, и копия готова. Следующая композиция для воска используется для изготовления пресс-форм:

Воск …………… 20 веков.

Гальванический. Бейкер, покрывающий алюминий.

час
Парафин ……… 3 v. час
Графит ……….. 1 v. час

Если форма изготовлена ​​из диэлектрика (воск, пластик, парафин, гипс), его поверхность
покрытый электропроводящим слоем.

Передаточный слой может быть осажден с извлечением определенных металлов (серебра, меди, никеля) или механическими средствами — путем протирания поверхности графитом в виде листьев из щетки мягких волос.

Графит тщательно измельчают в фарфоровом растворе, просеивают через сито или марлю и наносят на поверхность продукта мягкой кистью или ватой. Графит лучше держит глину. Формы гипса, дерева, стекла, пластика и папье-маше покрыты раствором воска в бензине. На поверхности, которая не успевает высохнуть, поместите графит в порошок и излишек, без контроля графита.

Гальваническое покрытие просто отделено от графитовой формы. Если форма выполнена из металла, необходимо создать проводящую фольгу из оксида, сульфида или другой нерастворимой соли, такую ​​как серебро — серебросодержащий хлорид свинца — сульфид свинца, чтобы обеспечить хорошее отделение от покрытия.

Медь, серебро и свинцовые поверхности обрабатываются 1% раствором сульфида натрия, что приводит к образованию нерастворимых сульфидов.

Отложение металла на поверхности пресс-формы. Готовая форма погружается в гальваническую ванну, схема которой находится под напряжением, так что снимаемая пленка не растворяется. Во-первых, «уплотнение» (покрытие) проводящего слоя меди осуществляется при низкой плотности тока в растворе этого
состав: 

Серокислотная медь (сульфат меди) … 150-200 г.
Серная кислота 7-15 г
Этиловый спирт 30-50 мл
Вода …………………………………………. 1000 мл  

Рабочая температура электролита составляет 18-25 ° С, плотность тока составляет 1 — 2 А / дм2.

Алкоголь необходим для
увеличить смачиваемость поверхности. Когда вся поверхность «подталкивается» медным слоем, форма переносится на электролит, предназначенный для гальванопластики. При гальванизации (медь) рекомендуется следующая композиция:

Серийно кислотная медь (сульфат меди) …..

340 c. час
Серная кислота 2 v. час
Вода …………………………………………. .1000 v. час

Температура электролита составляет 25-28 ° С. Плотность тока составляет 5-8 А / дм2.

Используя метод электроформовки, вы можете взять металлическое кружево для декоративно-художественного декоративно-художественного оформления различных предметов. Кружево растягивается на раме и пропитано парафином.

Затем вы протираете их между бумажными листами, чтобы удалить лишний парафин. Затем наносят электропроводящий слой тонкого графита, а избыток тщательно подталкивают кружевом. Путь провода — край кружева, он прикреплен к пластиковой раме или раме толстой проволоки с изолированным винилхлоридом вместе с кружевом, погруженным в электролит.
Лак, покрытый медью, обрабатывается латунной щеткой. Припаяйте их свинцовым припоем.

Гальваноспециальная обработка металлических кружев — использование декоративного слоя из серебра или золота или окисления.

<<<Вернуться назад

Технологии -> пекарь

пекарь

Покрытие баком

Медные покрытия обычно не используются как самостоятельное покрытие для декоративных целей, а также для защиты стальных деталей от коррозии. Это связано с тем, что медь в атмосферных условиях легко окисляется, покрывается окислением.

Однако из-за хорошей адгезии осажденной меди к различным металлам медное покрытие используется в многослойных защитных и декоративных покрытиях в качестве промежуточных подошв, а также для защиты стальных деталей от газификации.

Для электроформования медные нанотрубки используются для изготовления металлических копий, рельефов основания, волноводов и матриц.

Медные электролиты делятся на кислотные и щелочные.

Кислотные электролиты используются сульфатными и борфтористоводородными. Наибольшее применение было доступно для сульфатных электролитов, характеризующихся их простым составом, стабильностью и высокой силой тока (до 100%).

Недостатком этих электролитов является невозможность непосредственного применения стальных и цинковых деталей для отделения медных контактов, которые плохо склеиваются с основным металлом.

Поэтому перед нанесением меди на стальные детали в кислотных электролитах они предварительно сохраняются в цианидных электролитах или наносимых тонких никелевых пластин. Недостатки сульфатных электролитов также являются их незначительной рассеивающей способностью и более грубыми: структура осаждения по сравнению с другими электролитами.

Электролиты щелочной меди покрывают цианидом, пирофосфатом и другими электролитами.

Цианид-медные электролиты обладают высокой дисперсионной способностью, мелкокристаллической структурой осаждения, возможностью непосредственных медных табличных объектов. К недостаткам относятся низкая плотность тока и нестабильность состава за счет карбонизации свободного цианида под воздействием углекислого газа в воздухе.

Быстрое накопление меди.

Кроме того, цианидные электролиты характеризуются сниженной мощностью тока (не более 60-70%).

Будьте осторожны! Компания «LV-Engineering» не предоставляет услуги по гальванизации! Наша организация осуществляет проектирование гальванических изделий, производство гальванических ванных комнат и полипропиленовых линий, монтажные и пуско-наладочные работы в данном направлении.

Кислотные электролиты

Сульфат меди — 150-250 г / л
Никель-хлорид — 50-70 г / л
Температура = 18-25 ° C
Плотность тока составляет 1-4 А / дм2

Когда электролит смешивается со сжатым воздухом, плотность катодного потока может быть подключена к 6-8 А / дм2.

Для приготовления медносульфатного электролита растворите сульфат меди, процедите в рабочую пантеру и добавьте серную кислоту при непрерывном перемешивании.

Когда медные покрытия наносят из сульфатного электролита, аноды меди сначала растворяются с образованием двухвалентных ионов, которые осаждаются в виде металлической меди при выгрузке на катод.

Однако наряду с этими процессами существуют и другие, которые препятствуют нормальному течению электролиза. Анодное растворение возможно также при образовании одновалентных ионов, хотя и в меньшей степени.

В электролите, который удаляет медный металл, существует также химически обратимый процесс: Cu + Cu2 + = 2Cu +.

Накопление ионов иона иона в растворе в больших количествах приводит к тому, что реакция перемещается влево, а это означает, что к нему принадлежит медная медь.

Раствор также окисляет сульфаты меди из-за атмосферной серной кислоты N, особенно воздуха во время смешивания: Cu2SO4 + 1 / 2O2 + H2SO4 = 2CuSO4 + H2O.

На катоде в процессе отходящий двухвалентных и одновалентных ионов меди, но из-за того, что концентрация ионов одновалентной меди около 1000 раз ниже, чем концентрация ионов двухвалентной меди, катодная методом электроосаждения выглядит следующим образом: Cu 2+ + 2e = Cu. Токовый выход составляет 100%.

Присутствие сорбиновой кислоты требуется для получения плотного гладкого осадка в электролите.

Серная кислота выполняет множество функций: она значительно увеличивает электропроводность электролита; он уменьшает активность ионов меди, что способствует образованию мелких зерен; предотвращает гидролиз сульфата железа, что сопровождается образованием свободного осадка из оксида меди.

Ошибки электролита медно-сульфатного электролита и методы их устранения

ошибка Причина ошибки средство
Грубая структура грубых осадков Кислотный дефицит Добавить кислоты
Высокая плотность тока Уменьшить плотность тока
Грубые сквозняки Загрязнение электролита механическими примесями Фильтровать электролит
Черные и коричневые линии на обложке Наличие в электролитных примесях тяжелых металлов, мышьяка, сурьмы Проверьте электролит с высоким содержанием примесей, замените электролит
Пористые, рыхлые отложения Присутствие солей железа в электролите Фильтруйте электролит и заряжайте его электричеством
На крышке есть яркие блестящие линии, которые являются хрупкими Присутствие органических примесей в электролите Фильтруйте электролит и заряжайте его электричеством

Борфторогидроэфир имеет немного большую мощность распыления, чем серная кислота.

Кроме того, флюсы высокой плотности могут использоваться в борфтористоводных электролитах. Состав электролита (г / л) и способ применения меди:

Гидрохлорид борфторида меди — 35-40 г / л
Борная кислота — 15-20 г / л
Соляная кислота — 15-20 г / л
Никель-хлорид — 50-70 г / л
Температура = 18-25 ° C
Плотность тока = до 10 А / дм2

Электролит смешивают со сжатым воздухом или механической мешалкой.

Свежую измельченную углеродную медь вводили небольшими порциями для приготовления скважинного углеводородного электролита в борфтористовородной кислоте.

Раствор углеродной меди готовят путем нагревания нагретого концентрированного раствора сульфата натрия в раствор сульфата меди путем смешивания. Полученный осадок декантируют, промывают и растворяют в борфтористой кислоте. К желаемому раствору добавляют свободную бороновую кислоту и борную кислоту до желаемого значения рН (1-1,5). Добавить воду на рабочую поверхность в ванне с электролитом.

 Если перед вами стоит задача омеднения каких-либо деталей в автомобиле, то оказывается это вполне возможно сделать в домашних условиях. Для этого не потребуется особых знаний и умений, да и все материалы и реагенты вполне можно найти в магазинах или своих запасах. Что же, давайте посмотрим как можно сделать омеднение.

Когда делают омеднение и можно ли его использовать для коррозионного покрытия

Прежде чем рассказать о самом процессе, хотелось бы сказать пару слов о прагматичности такой операции.

Многие из автолюбителей не особо знакомых с химией сейчас скажут о необходимости омеднения всего чего попадется под руку, но мы вас предостерегаем от этого! Почему!? Да потому что все металлы между собой образуют гальваническую пару. Такая гальваническая пара образуется даже при попадании воды, а если средой будет еще и кислота, то процесс пойдет в разы быстрее.

Суть процесса в гальванической паре сводится к следующему. Более активный металл отдает свои электроны, а менее активный принимает. Вот так и образуется самая простая «батарейка» в которой протекает электрический ток.

Давайте теперь взглянем на стандартные электродные потенциалы:

— для меди Е0(Сu2+/Cu)=0,34В;
— для железа E0(Fe2+/Fe)=-0,44В.

В итоге получается не все так гладко.

Ведь в такой гальванической паре У железа электродный потенциал более активным. Опять же у меди электродный потенциал более положителен, чем у железа, поэтому она будет менее активна.

В итоге электроны потекут от железа к меди, что приведет к коррозии железа.

Все это мы рассказали к тому, что бездумно покрывать медью все что вам попадется под руку на машине не рекомендуется. Ведь в этом случае вы можете значительно сократить жизненный цикл многих железных деталей (крепеж, кузовные детали).

Гальваническое меднение

 Не зря для сохранения железа применяют цинк, там ситуация с электродными потенциалами обратная.

Однако омеднение может применяться для декоративной отделки железа, если покрытие будет находиться в сухости.

Также медь может применяться в случаях, где необходимо обеспечить передачу электрического тока между контактами. Опять же надо следить за их чистотой.
 Медь может применяться в условиях применения пар с незначительным трением скольжения. Все это в целом вполне жизнеспособные варианты. А значит и омеднение все же имеет шанс на его реализацию.

Тогда не будем более медлить, расскажем непосредственно о процессе омеднения.

Процесс омеднение деталей в домашних условиях (расчет слоя покрытия при определенном токе)

Омеднение происходит в растворе. По сути этот процесс обратный гальванической паре, то есть тому, о чем мы рассказывали в абзаце выше.
 Для раствора нам понадобиться  кислота, можно взять электролит  используемых для аккумуляторов. Воду и медный купорос.

Для раствора берется 100 мл электролита на 20 мл воды и добавляется 20 г медного купороса.

В качестве донора меди можно взять медные пластинки или обычный медный провод, предварительно очищенный от изоляции. Итак, именно в этот самый раствор и помещаем медь. При этом подключаем блок питания постоянного напряжения питания к меди (+) и к железу (-). Ток на блоке питания выставляем тот, при котором мы планируем за определенный период времени нанести определенный слой меди. Это уже задача по химии школьной программы.

И получается все так…

I= (плотность меди (8920 кг/м3)*площадь детали (скажем 0,1 м3)*(требуемый слой (скажем 0,0001 м, то есть 0,1 мм))/ (электрохимический эквивалент для меди это 6,6*〖10〗^(-7)
* желаемое время, скажем 3 часа – 10800 секунд). Считаем…
I=8920*0,1*0,0001/0,0000066*10800=0,0892/0,07128=1,25 А

То есть за 3 часа при токе 1,25 А у нас будет покрытие в 0,1 мм на детали площадью 0,1 м3. Вот как-то так и считаем все аналогичные вариации.

А да, время от времени не забываем помешивать раствор, чтобы процесс шел равномерно.

После того как омеднение завершено, вытаскиваем детали из раствора и отмываем хорошо с щелочью, то есть с мылом.

Если есть каике-то заусенцы и отклонения от формы, то их вполне можно пройтись наждачной бумагой и заполировать.

Собственно вы теперь не меньше знаете, как производить омеднение поверхности.

Надо сказать, что по тому же принципу производится и оцинкование и хромирование… В итоге понимая принцип происходящего процесса можно перенести процесс покрытия поверхности  и на другие металлы.

Состояние электрического тока растворов цианистого меди значительно отличается от тех, которые считаются наиболее благоприятными в кислотных растворах. Из-за того, что образуются сильные сложные ионы и очень низкая скорость диссоциации, активность ионов меди в цианидном растворе настолько мала, что потенциал около 1 В становится более отрицательным, чем раствор серной кислоты.

Увеличивая плотность тока, катодный потенциал меди в цианидных электролитах, в отличие от кислоты, сильно изменяется в направлении электроотрицательных значений (рис.

84), который определяет условия кристаллизации и распределения металла на поверхности катода; С этой точки зрения условия в цианидных электролитах чрезвычайно благоприятны.

Но именно из-за потенциала катода быстро растет с плотностью тока, это не может быть существенно увеличено, в противном случае выходной ток металла может быть сведен к нулю.


Рис. 84. Кривые поляризации медных электролитов:
1-сульфатного электролита 1,5-n. CuSO4 + 1,5-n.

H2S04; 2-цианидный электролит композиции 0,25-n.

CuCN + 0,6-n. NaCN + 0,25-n. Na2C03; 3 — тот же электролит при 45 ° C; 4 представляет собой тот же электролит в присутствии Na2S2O3

Еще одно важное различие в кислотности цианидных электролитов следует рассматривать как значительные изменения в характеристиках меди в зависимости от концентрации свободного цианида, в то время как свободная серная кислота оказывает очень мало влияния на характеристики меди в кислотных электролитах.

Если в растворе, содержащем 9 г меди на литр в форме цианидной соли (0,1 м.

Гальванизация собственными руками дома: технологии и оборудование

CuCN) и 13 г / л KCN, медный потенциал -0,60 В, в присутствии 26 г / л KCN этот потенциал равен -0,964 В и в присутствии 65 г / л -1,169 В.

Катодная поляризация также сильно зависит от концентрации солей меди в электролите, в то время как кислотные электролиты оказывают незначительное влияние.

Анодный процесс в цианидных электролитах также сопровождается значительной поляризацией, размер которой в основном определяется содержанием свободного цианида.

Отсутствие цианидного анода неактивно до полного растворения их растворения. Таким образом, содержание свободного цианида оказывает диаметрально противоположное воздействие на процессы катодного и анодного; Сначала требуется минимальное содержание свободного цианида (катодная плотность тока может быть выше, чем ниже цианид в электролите), второй — по величине (анод пассивации начать с самой высокой плотностью тока, тем выше содержание цианида).

Это значительно ограничивает выбор концентрации цианида, который является основным компонентом электролита из соли меди.

Для большинства цианидов электролиты не могут полностью использовать методы, которые позволяют им использовать увеличенную плотность тока, такую ​​как смешивание или значительное повышение температуры, по той причине, что эти процессы ускорили гидролиз цианида. Даже в состоянии покоя при комнатной температуре цианид электролита разрушается быстрее, чем кислота, что приводит к абсорбции углекислого газа из воздуха.

Электролиты из цианид-меди, нанесенные на катод, извлечение из одновалентных ионов, т. Е. При 1 Ач теоретически получают в два раза больше меди, чем в кислотных электролитах, где медь присутствует в виде двухвалентных ионов.

Тот факт, что цианистые электролитный баланс потенциал медь сильно отрицательная с более высоким потенциалом плотности тока переместился от электрических величин служат в качестве основы для суждения невозможности осаждения меди из цианистых электролитов при высоких плотностях тока (по заказу 10 А / дм 2) с теоретическим или вблизи теоретического выхода поток.

На самом деле это справедливо только для разбавленных цианидных электролитов, не страдают от перемешивания и нагрева. При определенных условиях медь может выделяться на электролитах с цианидным катодом, особенно при низком содержании свободного цианида в электролите при высоких температурах и при смешивании при достаточно высокой плотности тока и эффективности тока, близкой к теоретической.