Меднение алюминия в домашних условиях: виды и технологии

История открытия меди

Медь является первым металлом, который покорился человеку и сыграл самое большое значение в истории развития цивилизации. Произошло это событие за несколько тысячелетий до нашей эры, причем точной даты начала использования этого уникального металла установить не удалось.

В древние времена медные самородки применялись в основном для создания оружия и инструментов быта. Красно-зеленые самородки металла поначалу использовались так же, как и обычные камни. В дальнейшем опытным путем люди заметили, что обработка этого материала молотком придает ему особые свойства. Так зародилась холодная ковка металла.

Еще позже было обнаружено, что металл плавится и после остывания приобретает иные формы и свойства. Этот этап стал начальным в развитии горячего формования металлов.

Оборудование для меднения погружением

Для качественного выполнения технологических операций меднения алюминия необходимо подготовить несложное оборудование. Соответствующие инструменты и материалы можно как приобрести в торговой сети, так и изготовить самостоятельно.

Для выполнения работы понадобятся следующие материалы и приспособления:

1. Блок питания постоянного напряжения на 6-8 вольт, имеющий устройство плавной регулировки тока и амперметр. Если регулировка отсутствует, то в схему желательно включить реостат и амперметр. Они понадобятся для контроля процесса. Если стационарное устройство питания отсутствует, то можно применять батарейку питания типа «Крона».
2. Специальная ванночка, изготовленная из материала, который не подвержен электролитическому воздействию (стекло, пластик). Размеры емкости подбираются в соответствии с габаритами обрабатываемой детали.
3. Медные электроды, которые служат для подвода электрического тока к электролиту при меднении алюминия, а также восполняют убыль металла в процессе реакции.
4. Электролит, состав которого зависит от материала исходной заготовки.

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.

Меднение деталей в растворе с электролитом

Для металлических деталей можно выполнить меднение в домашних условиях. Рассмотрим меднение, с опусканием детали в раствор с электролитом. Для этого необходимо иметь:

• небольшие медные пластины,
• несколько метров токопроводящей проволоки;
• источник тока, с напряжением до 6 В;
• рекомендуется также использовать реостат, для регулирования тока и амперметр.

Порядок работы

• В качестве жидкости, хорошо растворяющей медь, применяется обычный электролит. Его можно купить или приготовить в домашних условиях. Для этого потребуется 3 мл серной кислоты, на каждые 100 мл дистиллированной воды. Необходимый раствор, можно получить, добавив в полученный электролит до 20 гр. медного купороса.
• Перед началом процесса меднения детали, ее необходимо очистить наждачкой, чтобы снять оксидную пленку с поверхности.
• Затем, деталь обезжиривается горячим содовым раствором, и промывается чистой водой.
• В стеклянную емкость, нужного объема, наливается приготовленный раствор электролита.
• Затем, туда опускаются две медные пластины, на токопроводящих проводах. Между двумя медными пластинами подвешивается, предназначенная для меднения в домашних условиях деталь, на аналогичном проводе. Необходимо проследить, чтобы медные пластины и деталь были полностью залиты раствором электролита.
• На следующем этапе, концы проводов от медных пластин подсоединяются к плюсовой, а обрабатываемая деталь к минусовой клеммам источника тока. Последовательно, в созданную электрическую цепь нужно подсоединить реостат и амперметр. После включения тока в цепи, он реостатом устанавливается в пределах 15 мА на 1 см? площади поверхности детали.
• Выдержав, обрабатываемую деталь в растворе, в пределах 15-20 минут, нужно выключить электропитание и извлечь изделие из раствора. За этот непродолжительный промежуток времени, поверхность детали покроется тонким слоем меди. Толщина покрытия будет зависеть от продолжительности процесса меднения. Таким образом, можно достичь меднения поверхности любого изделия слоем в 300 мкм и более.

Техника безопасности при выполнении работ

Все работы с химическими реактивами и источником электрического тока должны проводиться с соблюдением необходимых мер предосторожности. Выполнение меднения алюминия в жилом помещении категорически запрещено

Для этих целей лучше использовать подсобное помещение, гараж или мастерскую. Электрическое оборудование должно быть заземлено

Выполнение меднения алюминия в жилом помещении категорически запрещено. Для этих целей лучше использовать подсобное помещение, гараж или мастерскую. Электрическое оборудование должно быть заземлено.

Для защиты здоровья человека необходимо выполнять следующие рекомендации:

• для защиты органов дыхания нужно пользоваться респиратором;
• чтобы химические вещества не попали в глаза, необходимо работать в защитных очках;
• все работы следует проводить в специальной одежде (резиновые перчатки, клеенчатый фартук, специальная обувь).

Процесс покрытия алюминиевых изделий слоем меди не представляет особой сложности даже для человека, мало знакомого с течением химических реакций. Купить или изготовить соответствующее оборудование также не вызовет особых проблем. Зато многие изделия, казалось бы, потерявшие привлекательный внешний вид, приобретут вторую жизнь.

Гальваника в домашних условиях: меднение

Почему в гальванике столь востребована именно медь? Она имеет высокую адгезию (иными словами – сцепление) к самым разным материалам. Это значит, что она превосходно держится на стальных и прочих изделиях, не отлетая и не скалываясь.

Медь – красивый яркий металл, внешне напоминает самородки розово-красного оттенка. Материал проводит не только тепло, но и электрический ток – отсюда и высокий спрос в сфере электротехники и приборостроении. Однако чистую медь найти сложно. Чаще она поставляется с различными примесями.

Медные покрытия:

• Отличаются малым сопротивлением, что используется в электротехнике
• Скрывает мелкие недочеты поверхности.
• Быстро окисляется, что используют для получения эффекта «антик».

Технологий нанесения покрытия существует две. Одна происходит путем погружения изделия в раствор электролиты (с подачей тока или без). Второй же способ – это метод селективного нанесения покрытия без погружения в раствор. Рассмотрим оба.

Метод погружения

Поверхность, подвергаемую гальванике, следует скрупулезно образом обработать. Например, наждачной бумагой и щеточкой. После обязательно обезжирьте деталь и промойте.

Дальше:

• Анодную пластину (можно две) помещают в емкость, которую будем называть ванной. На аноды замыкают положительную клемму.
• Между анодами на любом удобном проводнике подвешивается деталь, к ней подводят отрицательный полюс от блока питания.
• Готовый раствор вливается в ванночку – при этом уровень покрытия должен быть выше, чем расположена деталь.
• После подключения электродов к источнику тока выставляют рабочий ток. Это примерно 1 А/кв.дм. покрытия.

Продолжительность работы зависит от необходимой толщины слоя, обычно от 5 минут.

Покрытие без погружения

Данный способ имеет ограничения – чаще всего он подходит для реставрации поверхности. Таким способом можно нанести только небольшие толщины покрытий. Нет смысла покрывать таким методом изделия, которые можно меднить в ванне. Порядок действий:

• Готовят «тампон» для нанесения покрытия. Берут медный проводник и наматывают кусок искусственной ткани (полиэстер подойдет).
• Противоположный конец проводника подсоединяют к положительной клемме источника напряжения.
• Электролитным раствором наполняют емкость – так удобнее окунать карандаш.
• Деталь аккуратно очищают и обезжиривают, а потом помещают в пустую ванночку. Там изделие подсоединяется к отрицательной клемме.
• Тампон смачивают в растворе. Затем им проводят по поверхности изделия, закрашивая ее постепенно.

Процесс длится до момента покрытия медным слоем изделия.

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.

Видео:

Техника безопасности

https://www.youtube.com/watch/UztWNC_gTLw

В первую очередь нужно придерживаться главного правила – работать в нежилых и отлично проветриваемых помещениях. Во-вторых, используемое в работе оборудование необходимо заземлять. В-третьих, несоблюдение личной безопасности чревато травмированием.

Чтобы обеспечить собственную защиту следует:

• Использовать респиратор.
• Работать в прорезиненных перчатках.
• Надевать специальную защитную одежду и обувь. Не лишним будет использование клеенчатого фартука.
• Защиту глаз обеспечить очками.
• Не употреблять еду и питье.

Рекомендуем внимательно изучить технологию на видео и после этого приступать к началу работ.

Видео: Меднение в домашних условиях

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)

* Растворы целесообразно хранить в темной стеклянной емкости с хорошо закрывающейся крышкой (но прекрасно подойдет и обычная пластиковая бутылка).

Современная техника выдвигает жесткие требования к характеристикам конструктивных элементов, во многих случаях эти задачи решает химическое меднение. Использование специальных покрытий поверхностей деталей выгодно экономически, так как гальваническое меднение позволяет понизить металлоемкость изделий из дорогостоящих металлов.

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.

Понятно, что такой процесс в исполнении более сложный, так как проводится в «ручном» режиме. Необходимо постоянно следить, чтобы между кистью и обрабатываемой основой был небольшой зазор. Но и это не главное. Его неизменность – одно из условий равномерности покрытия.

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.

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.

Основной задачей гальванического покрытия медью в домашних условиях или по-другому меднения является подготовка поверхности металла к его дальнейшей обработке. Такой операции могут подвергаться различные металлы, и не металлы, среди которых следует выделить:

• сталь,
• латунь,
• никель и другие.

Общие сведения

Покрытие гальваникой бывает технологическим или декоративно-защитным. Это тонкий металлический тонкий слой, который в зависимости от гальванических элементов может выполнять эстетические функции. Гальванопластика не увеличивает прочность изделия, поскольку в этом случае требуются большие производственные мощности, но для красоты и придания «свежести» вполне подойдет.

Гальванические реакции происходят с помощью постоянного электрического тока. В специальную емкость-диэлектрик наливают раствор — электролит, в который погружают два анода. Аноды должны быть изготовлены из металла, который будет осаждаться на покрываемом изделии.

Обрабатываемая деталь присоединяется к минусовому выводу и помещается между анодами. Она выполняет роль катода. Аноды, в свою очередь, присоединяются к плюсовому контакту источника питания. Они становятся частью цепи, проводя ток в электролит и отдавая ему свои металлические элементы. Электролит передает необходимые частицы обрабатываемой детали, они постепенно обволакивают её тонким слоем. Аноды по площади должны превышать в несколько раз размер заготовки.

Другими словами, гальванизация представляет собой перенос молекул металла раствора на изделие в момент протекания через них электротока.

Любой гальванический процесс можно разбить на общие этапы:

• Сборка гальванической установки.
• Подготовка электролитного раствора.
• Обработка и подготовка образца.
• Запуск гальванического процесса.

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.