Гальваніка — це і розділ прикладної науки «Електрохімія», в якому вивчаються процеси, що протікають при осадженні катіонів металу на катоді, вміщеному в електролітичний розчин, і технологічний процес. Гальваніка в домашніх умовах або виконувана на виробництві дозволяє наносити на поверхню виробу тонкий шар металу, який може виступати в ролі захисного або декоративного покриття.
Домашня гальванічна установка
Методи реалізації такого технологічного процесу, що відрізняється досить високою складністю, вже добре відпрацьовані, тому сьогодні його активно використовують не тільки виробничі підприємства, а й багато домашні майстри.
особливості процесу
Покриття, що формується на оброблюваної деталі за допомогою гальваніки, може наноситися в технологічних цілях або виконувати декоративні, захисні або відразу обидві функції. У декоративних цілях створюють тонкий шар золота або срібла, а щоб забезпечити надійний захист поверхні оброблюваної деталі від корозії, виконують цинкування або гальванічне міднення.
Схема процесу електролізу
Зробити гальваніки навіть в домашніх умовах нескладно. Виконують таку процедуру наступним чином.
- У діелектричну ємність з електролітом опускають два анода, що підключаються до плюсового контакту джерела електричного струму. Матеріалом виготовлення таких анодів повинен бути метал, шар з якого необхідно сформувати.
- Саме оброблюваний виріб, що підключається до мінусової контакту джерела електричного струму і, таким чином, виступає в ролі катода, поміщається в електроліті між анодами.
- Гальванізація, тобто процес перенесення молекул металу з електроліту на виріб-катод, починає відбуватися в той момент, коли замикається отримана електрична мережа.
В результаті на оброблюваної поверхні формується тонкий і однорідний шар металу, який спочатку містився в хімічному складі електроліту.
Схема гальванічної установки
Необхідне обладнання
Гальваніка своїми руками може бути якісно виконана з використанням навіть самого найпростішого обладнання, яке є в арсеналі багатьох майстрів. В першу чергу слід підібрати джерело постійного струму, який обов’язково повинен бути оснащений регулятором вихідної напруги. Наявність такого регулятора необхідно для того, щоб мати можливість плавно і в широких межах змінювати потужність вашого саморобного пристрою для гальваніки.
Як джерело живлення в домашніх умовах дуже зручно використовувати випрямляч електричного струму, який можна зібрати самостійно (або придбати серійну модель). Багато умільці, які виконують завдання гальванічного покриття в домашніх умовах, як джерело струму застосовують серійні зварювальні апарати.
Для домашньої гальваніки підійде стабілізований блок живлення з регульованою напругою (1,5-12 В)
Гальванічна ванна своїми руками також може бути виготовлена ??без особливих проблем. В якості такої ванни можна використовувати будь-яку ємність зі скла або пластику, при цьому необхідно враховувати, що в таку ємність для гальваніки повинна міститися як обробляється деталь, так і необхідну кількість електроліту. Дуже важливо також, щоб ванна була досить міцною і могла витримувати високу температуру, величина якої може доходити до 80 °.
Аноди, використовувані для здійснення гальваніки в домашніх умовах, виконують відразу кілька важливих функцій:
- підводять в електроліт електричний струм і забезпечують рівномірний розподіл останнього за оброблюваної поверхні;
- відшкодовують спад наноситься на виріб металу, що витрачається з хімічного складу електроліту;
- сприяють протіканню деяких окислювальних процесів.
Вибираючи аноди для свого гальванічного апарату, слід дотримуватися одне важливе правило: їх площа повинна бути більше, ніж площа оброблюваної поверхні.
Гальваніка будинку не може бути здійснена без використання нагрівального приладу, за допомогою якого електроліт доводиться до необхідної робочої температури. Дуже зручно, коли інтенсивність нагріву, що забезпечується таким пристроєм, може регулюватися. Якщо орієнтуватися на досвід домашніх умільців, які вже мають досвід нанесення гальванічних покриттів в домашніх умовах, можна порекомендувати використовувати в якості нагрівального приладу невелику електроплитку або звичайний праска з регулюванням ступеня нагріву підошви.
Що потрібно для приготування електроліту
Щоб безпечно зберігати в домашніх умовах хімічні реактиви, з яких буде готуватися електроліт для гальваніки, а також сам готовий розчин, вам буде потрібно скляний посуд з притертими кришками. Кількість хімічних реактивів, з яких готується електролітичний розчин, необхідно відміряти з точністю до одного грама. Для вирішення такого завдання в домашніх умовах підійдуть навіть недорогі електронні ваги, які можна придбати в будь-якому господарському магазині.
Готовий електроліт можна злити і в пластикову пляшку, але для кислотних складів потрібно використовувати скляний посуд
Якщо ви вирішили зайнятися нанесенням гальванічних покриттів на різні вироби в домашніх умовах, то напевно зіткнетеся з проблемою придбання хімічних реактивів, з яких готується електролітичний розчин. Справа в тому, що організації, що виробляють та реалізують такі хімічні речовини, можуть продавати їх тільки тим, хто має відповідні дозвільні документи. Придбати такі хімічні реактиви приватній особі або навіть організації, що не володіє такими документами, проблематично.
Для нанесення декоративних металізованих покриттів можна придбати спеціальні комплекти, що складаються з усіх необхідних компонентів
Як правильно підготувати виріб до процедури
Після того як ви виготовили свій гальванічний апарат, знайшли все необхідне оснащення і хімічні складові, можна приступати до такого важливого процесу, як підготовка вироби, яке буде піддаватися гальваніки. Важливість такого процесу дуже складно переоцінити, оскільки саме від якості його виконання багато в чому залежить те, якими характеристиками володітиме готове покриття.
У більшості випадків підготовка вироби до гальваніки не обмежується тільки очищенням його поверхні від забруднень і її знежиренням. Виконуються також піскоструминна обробка і подальша шліфовка з використанням наждачного паперу і спеціальних паст.
Гальванічне покриття виділяє всі недоліки поверхні, тому що обробляється деталь повинна бути ідеально підготовлена, тобто усунені всі відколи, подряпини і раковини
Для того щоб знежирити поверхню, що обробляється перед гальваніки, можна використовувати органічні розчинники в чистому вигляді або приготувати для цих цілей спеціальний розчин. Зокрема, для ефективного знежирення сталі або чавуну в домашніх умовах готують розчини, до складу яких входять їдкий натр, рідке скло, карбонат натрію і фосфат натрію. Знежирення виробів з таких металів виконують в нагрітому до 90 ° розчині. Кольорові метали можна ефективно знежирити розчинами, що містять в своєму складі господарське мило і фосфат натрій.
Склади лужних знежирювальних розчинів
Щоб отримати якісне гальванічне покриття як в домашніх, так і в виробничих умовах, з оброблюваної поверхні необхідно також видалити окисну плівку, для чого використовують спеціальні декапируют розчини з сірчаної або соляної кислотою.
Вимоги техніки безпеки
Будь-яка гальванічна операція (цинкування, хромування, нікелювання, міднення та ін.) Є небезпечним технологічним процесом, тому при її виконанні в домашніх умовах необхідно суворо дотримуватися вимог техніки безпеки. Небезпечною гальваніки роблять як токсичні хімічні речовини, так і висока температура нагріву електроліту, а також ризики, пов’язані з будь-якими електрохімічними процесами.
Для проведення гальваніки в домашніх умовах краще відвести нежитлове приміщення, в якості якого може виступати гараж або майстерня. У ньому обов’язково повинна бути організована якісна вентиляція. Все електричне обладнання, яке ви будете використовувати для того, щоб зробити гальваніки, необхідно заземлити.
Гумові рукавички, окуляри і респіратор — мінімум необхідних захисних засобів
Особиста безпека — найважливіше правило, якого слід суворо дотримуватися при здійсненні гальваніки в домашніх умовах. До заходів, які здатні забезпечити таку безпеку, слід віднести:
- використання респіратора для захисту дихальних шляхів;
- захист рук за допомогою м’яких і міцних гумових рукавичок;
- використання при роботі клейончасту фартуха і взуття, здатної захистити від опіків шкіру ніг;
- захист органів зору за допомогою спеціальних окулярів.
Крім того, під час процедури гальваніки не слід нічого їсти і пити, щоб випадково не наковтатися і шкідливих випарів.
Щоб бути готовим до будь-яких несподіванок, які можуть виникнути в процесі виконання такої операції, краще попередньо почитати спеціальну літературу або навіть подивитися навчальне відео на дану тему.
нікелювання
Покриття металу шаром нікелю в домашніх умовах можуть виконувати як фінішної обробки або перед хромуванням. Такий процес отримав назву «гальваностегія», так як наноситься на поверхню виробу шар нікелю підвищує її стійкість до негативних факторів зовнішнього середовища. Крім високих захисних властивостей, нікелевий шар відрізняється і декоративної привабливістю.
Температура електроліту при виконанні нікелювання не перевищує 25 °, а щільність струму знаходиться в межах 1,2 А / дм2. Електроліт, кислотність якого повинна знаходитися в межах 4-5 pH, є водним розчином, до складу якого входять такі хімічні елементи, як сульфат нікелю, магній, натрій, харчова сіль, борна кислота.
Після завершення процесу гальваніки виріб витягують з електролітичного розчину, промивають у воді, ретельно просушують і полірують.
хромування
Гальванічне хромування в домашніх умовах або на виробничому підприємстві дозволяє надати поверхневому шару оброблюваного вироби більш високу твердість, стійкість до корозії, а також декоративність. Оскільки хромове покриття відрізняється досить високою пористістю, його виконують після гальванічного нанесення міді на оброблювану деталь (або нікелювання). Для виконання такої технологічної операції використовують аноди, які виготовлені зі сплаву свинцю, олова і сурми.
Установка гальванічного хромування
На кінцевий результат хромування, виконати яке в домашніх умовах досить складно, так як для цього необхідно використовувати струми високої щільності — до 100 А / дм2, впливають різні чинники. До найбільш значущих з них слід віднести:
- температуру використовуваного електроліту — від даного параметра залежить відтінок формованого покриття, яке може бути матовим (температура нижче 35 °), блискучим (35-55 °) і молочним (вище 55 °);
- хімічний склад електроліту, який впливає на захисні властивості формованого покриття, а також на його колір, який може бути темно-блакитним, синім, агатовим.
Заключним етапом хромування після вилучення деталі з електролітичного розчину є промивка обробленої поверхні водою, подальша нейтралізація в розчині харчової соди, ще одна промивка, просушка та полірування з використанням спеціальних паст.
меднение
Меднение з використанням гальваніки в домашніх умовах необхідно для того, щоб створити на поверхні виробу струмопровідний шар, що відрізняється невеликим значенням електричного опору, а також для того щоб захистити деталь від негативного впливу зовнішнього середовища.
Наносити шар міді на сталеві і чавунні вироби, заздалегідь не покривши їх шаром нікелю, смертельно небезпечно, так як для цього необхідно використовувати ціаністий електроліт.
Після попереднього нікелювання метал покривають шаром міді з використанням розчину сірчанокислої міді, концентрованої сірчаної кислоти і води кімнатної температури.
Золочення та сріблення
Покриття металу шаром срібла або золота — це не тільки гальванопластичного метод обробки, при якому з поверхні виробу отримують точну копію, але і технологія, що дозволяє створити на деталі захисний і струмопровідний шар. Щоб нанести на деталь з чорного металу срібло, її необхідно попередньо покрити нікелем.
Електроліт для виконання сріблення включає до свого складу железноціаністий калій, карбонат натрію і дистильовану воду. Робоча температура такого розчину не повинна перевищувати 20 °. Як анодів при виконанні сріблення методом гальваніки використовуються пластини з графіту.
Для сріблення деталі опускаються в електроліт, що містить сіль металу, наприклад, нітрат срібла
Можлива також гальванопластика будинку, в процесі виконання якої поверхню виробу формується за допомогою шару золота. Крім того, за допомогою такої технології може бути виконано і просте золочення деталі. При цьому для гальваніки застосовується водний розчин золота з сінеродістим калієм. Працювати з таким електролітичним розчином можна тільки в приміщеннях з хорошою вентиляційною системою.
Багато домашні майстри задаються питанням про те, як зробити процес золочення більш безпечним для людського здоров’я. Для вирішення цього завдання отруйну кислоту можна замінити на железистосинеродистий калій, який також називають кривавою сіллю. Перед виконанням золочення в домашніх умовах виріб ретельно очищають і покривають міддю, якщо воно виготовлене з сталі, свинцю, олова або цинку. Для поліпшення адгезії шару золота з оброблюваної поверхнею виріб перед обробкою занурюють в розчин азотнокислої ртуті.
При виконанні золочення в електроліт разом з анодами поміщають листочок золота. Після закінчення гальваніки виріб просушують в тирсі, а потім полірують.