Jak připravit roztok pro galvanické pokovování?

Galvanika je také obor aplikované vědy „Elektrochemie“, který studuje procesy probíhající při depozici kationtů kovů na katodě umístěné v elektrolytickém roztoku a technologický postup. Galvanické pokovování doma nebo ve výrobě umožňuje nanést na povrch obrobku tenkou vrstvu kovu, která může působit jako ochranný nebo dekorativní povlak.

Instalace domácího galvanického pokovování

Metody provádění takového technologického procesu, který je poměrně složitý, již byly dobře vyvinuty, takže jej dnes aktivně využívají nejen výrobní podniky, ale také mnoho domácích řemeslníků.

Funkce procesu

Povlak vytvořený na obrobku pomocí galvanizace může být aplikován pro technologické účely nebo plnit dekorativní, ochranné nebo obě funkce najednou. Pro dekorativní účely se vytváří tenká vrstva zlata nebo stříbra a pro zajištění spolehlivé ochrany povrchu obrobku před korozí se provádí zinkování nebo galvanické pomědění.

Schéma procesu elektrolýzy

Není těžké provádět galvanické pokovování ani doma. Tento postup se provádí následovně.

• Dvě anody jsou spuštěny do dielektrické nádoby s elektrolytem, ​​připojené ke kladnému kontaktu zdroje elektrického proudu. Materiál použitý k výrobě takových anod musí být kov, z něhož musí být vytvořena vrstva.
• Samotný obrobek, připojený k záporné svorce zdroje elektrického proudu a fungující jako katoda, je umístěn v elektrolytu mezi anody.
• Galvanizace, tedy proces přenosu molekul kovu z elektrolytu na katodový produkt, začíná v okamžiku uzavření vzniklé elektrické sítě.

Díky tomu se na ošetřovaném povrchu vytvoří tenká a rovnoměrná vrstva kovu, která byla původně obsažena v chemickém složení elektrolytu.

Schéma galvanické instalace

Nezbytné vybavení

Galvanické pokovování „udělej si sám“ lze kvalitně provést i s tím nejjednodušším vybavením, které má mnoho řemeslníků ve svém arzenálu. Nejprve byste měli vybrat zdroj stejnosměrného proudu, který musí být vybaven regulátorem výstupního napětí. Přítomnost takového regulátoru je nezbytná k tomu, abyste mohli hladce a široce měnit výkon vašeho domácího galvanizačního zařízení.

Jako zdroj energie v domácnosti je velmi vhodné použít usměrňovač elektrického proudu, který si můžete sami sestavit (nebo zakoupit sériový model). Mnoho řemeslníků, kteří provádějí galvanické pokovování doma, používá jako zdroj energie komerční svařovací stroje.

Pro domácí galvanizaci je vhodný stabilizovaný zdroj s nastavitelným napětím (1,5–12 V).

Bez problémů lze vyrobit i galvanickou lázeň svépomocí. Jako takovou lázeň lze použít jakoukoli nádobu ze skla nebo plastu, ale je třeba počítat s tím, že taková nádoba pro galvanické pokovování musí obsahovat jak obrobek, tak potřebné množství elektrolytu. Velmi důležité je také to, aby vana byla dostatečně pevná a odolávala vysokým teplotám, jejichž hodnota může dosahovat až 80°.

Anody používané pro galvanické pokovování doma plní několik důležitých funkcí:

• dodávat elektrický proud do elektrolytu a zajistit jeho rovnoměrnou distribuci po ošetřovaném povrchu;
• kompenzovat ztrátu kovu aplikovaného na produkt, spotřebovaného z chemického složení elektrolytu;
• podporují výskyt určitých oxidačních procesů.

Při výběru anod pro váš galvanický přístroj byste se měli řídit jedním důležitým pravidlem: jejich plocha musí být větší než plocha ošetřovaného povrchu.

Galvanizaci doma nelze provádět bez použití topného zařízení, pomocí kterého je elektrolyt přiveden na požadovanou provozní teplotu. Je velmi výhodné, když lze intenzitu ohřevu poskytovaného takovým zařízením regulovat. Pokud se spolehneme na zkušenosti domácích kutilů, kteří již mají s aplikací galvanického pokovování doma zkušenosti, můžeme jako topné zařízení doporučit použít malý elektrický sporák nebo běžnou žehličku s nastavitelnou úrovní ohřevu žehlicí plochy.

Co je potřeba k přípravě elektrolytu?

K bezpečnému domácímu uložení chemických činidel, ze kterých se bude připravovat elektrolyt pro galvanické pokovování, i samotného hotového roztoku, budete potřebovat skleněné nádoby se zabroušenými víčky. Množství chemických činidel, ze kterých se elektrolytický roztok připravuje, se musí měřit s přesností na jeden gram. K vyřešení tohoto problému doma jsou vhodné i levné elektronické váhy, které lze zakoupit v každém železářství.

Hotový elektrolyt lze nalít do plastové láhve, ale pro kyselé sloučeniny musíte použít skleněné nádobí

Pokud se rozhodnete aplikovat galvanické pokovování na různé výrobky doma, pravděpodobně narazíte na problém nákupu chemických činidel, ze kterých se elektrolytický roztok připravuje. Faktem je, že organizace, které vyrábějí a prodávají takové chemikálie, je mohou prodávat pouze těm, kteří mají příslušná povolení. Je problematické nakupovat taková chemická činidla pro soukromou osobu nebo dokonce pro organizaci, která takové dokumenty nemá.

Pro aplikaci dekorativních metalizovaných povlaků si můžete zakoupit speciální sady sestávající ze všech potřebných komponent

Jak správně připravit produkt na postup

Poté, co jste si vyrobili své galvanizační zařízení, našli veškeré potřebné vybavení a chemické komponenty, můžete zahájit tak důležitý proces, jako je příprava produktu, který bude podroben galvanickému pokovování. Důležitost takového procesu je velmi obtížné přeceňovat, protože kvalita jeho provedení do značné míry určuje, jaké vlastnosti bude mít hotový povlak.

Ve většině případů se příprava produktu pro galvanické pokovování neomezuje pouze na čištění jeho povrchu od nečistot a odmaštění. Provádí se také pískování a následné broušení brusným papírem a speciálními pastami.

Galvanické nanášení zvýrazňuje všechny povrchové nedokonalosti, takže opracovávaný díl musí být ideálně připraven, to znamená, že musí být odstraněny všechny třísky, škrábance a dutiny

K odmaštění ošetřovaného povrchu před galvanizací můžete použít čistá organická rozpouštědla nebo si pro tento účel připravit speciální roztok. Zejména pro účinné odmaštění oceli nebo litiny doma se připravují roztoky, které obsahují louh sodný, tekuté sklo, uhličitan sodný a fosforečnan sodný. Odmašťování výrobků z těchto kovů se provádí v roztoku zahřátém na 90°. Neželezné kovy lze účinně odmastit roztoky obsahujícími prací mýdlo a fosforečnan sodný.

Složení alkalických odmašťovacích roztoků

Pro získání kvalitního galvanického povlaku v domácích i průmyslových podmínkách je také nutné odstranit oxidový film z upravovaného povrchu, k čemuž se používají speciální mořicí roztoky s kyselinou sírovou nebo chlorovodíkovou.

Bezpečnostní požadavky

Jakýkoli galvanický provoz (zinkování, chromování, niklování, mědění atd.) je nebezpečný technologický proces, proto je při jeho domácím provádění nutné přísně dodržovat bezpečnostní požadavky. To, co činí galvanické pokovování nebezpečným, jsou jak toxické chemikálie, tak vysoká teplota elektrolytu a také rizika spojená s jakýmikoli elektrochemickými procesy.

Pro provádění galvanického pokovování doma je lepší přidělit nebytový prostor, kterým může být garáž nebo dílna. Musí mít kvalitní odvětrávání. Všechna elektrická zařízení, která budete používat k galvanizaci, musí být uzemněna.

Gumové rukavice, brýle a respirátor jsou minimálními nezbytnými ochrannými prostředky

Osobní bezpečnost je nejdůležitějším pravidlem, které by mělo být přísně dodržováno při provádění galvanického pokovování doma. Mezi opatření, která mohou zajistit takovou bezpečnost, patří:

• použití respirátoru k ochraně dýchacích cest;
• chraňte si ruce měkkými a odolnými gumovými rukavicemi;
• používání plátěné zástěry a bot při práci, které mohou chránit pokožku nohou před popáleninami;
• ochrana zrakových orgánů pomocí speciálních brýlí.

Kromě toho byste během galvanizace neměli nic jíst ani pít, abyste náhodně nepožili škodlivé výpary.

Abyste byli připraveni na všechna překvapení, která mohou při takové operaci nastat, je lepší si nejprve přečíst odbornou literaturu nebo dokonce zhlédnout školicí video na toto téma.

Niklování

Potažení kovu vrstvou niklu doma lze provést jako konečnou úpravu nebo před chromováním. Tento proces se nazývá „galvanostegie“, protože vrstva niklu nanesená na povrch výrobku zvyšuje jeho odolnost vůči negativním faktorům prostředí. Kromě svých vysokých ochranných vlastností se niklová vrstva vyznačuje také dekorativní přitažlivostí.

Teplota elektrolytu při provádění niklování nepřesahuje 25° a proudová hustota je do 1,2 A/dm2. Elektrolyt, jehož kyselost by se měla pohybovat v rozmezí pH 4–5, je vodný roztok obsahující chemické prvky, jako je síran nikelnatý, hořčík, sodík, kuchyňská sůl a kyselina boritá.

Po dokončení procesu galvanického pokovování je produkt vyjmut z elektrolytického roztoku, promyt vodou, důkladně vysušen a vyleštěn.

Chromování

Galvanické chromování doma nebo ve výrobním závodě umožňuje dodat povrchové vrstvě zpracovávaného produktu vyšší tvrdost, odolnost proti korozi a také dekorativní vlastnosti. Protože se chromování vyznačuje poměrně vysokou pórovitostí, provádí se po galvanickém nanesení mědi na obrobek (nebo niklování). K provedení této technologické operace se používají anody, které jsou vyrobeny ze slitiny olova, cínu a antimonu.

Montáž galvanického chromování

Konečný výsledek chromování, které je doma poměrně obtížné, protože vyžaduje použití proudů s vysokou hustotou – až 100 A/dm 2, je ovlivněn různými faktory. Mezi nejvýznamnější z nich patří:

• teplota použitého elektrolytu – na tomto parametru závisí odstín vytvořeného povlaku, který může být matný (teplota pod 35°), lesklý (35–55°) a mléčný (nad 55°);
• chemické složení elektrolytu, které ovlivňuje ochranné vlastnosti vytvářeného povlaku, a také jeho barva, která může být tmavě modrá, modrá nebo achátová.

Konečnou fází chromování po vyjmutí dílu z elektrolytického roztoku je omytí ošetřeného povrchu vodou, následná neutralizace v roztoku jedlé sody, další mytí, sušení a leštění pomocí speciálních past.

Pokovení mědí

Pomědění pomocí galvanického pokovování doma je nezbytné pro vytvoření vodivé vrstvy na povrchu obrobku, vyznačující se nízkou hodnotou elektrického odporu, a také pro ochranu součásti před negativním vlivem vnějšího prostředí.

Nanášení vrstvy mědi na výrobky z oceli a litiny bez předchozího pokrytí vrstvou niklu je smrtící, protože to vyžaduje použití kyanidového elektrolytu.

Po předběžném poniklování je kov potažen vrstvou mědi za použití roztoku síranu měďnatého, koncentrované kyseliny sírové a vody při pokojové teplotě.

Zlacení a stříbření

Povlak kovu vrstvou stříbra nebo zlata je nejen metoda galvanoplastického zpracování, při které se získá přesná kopie z povrchu zpracovávaného výrobku, ale také technologie, která umožňuje vytvořit na povrchu ochrannou a vodivou vrstvu. část. Aby bylo možné nanést stříbro na část ze železného kovu, musí být nejprve potaženo niklem.

Elektrolyt pro postříbření zahrnuje kyanid železitý draselný, uhličitan sodný a destilovanou vodu. Provozní teplota takového roztoku by neměla přesáhnout 20°. Grafitové desky se používají jako anody při provádění postříbření galvanickým pokovováním.

Pro stříbření se díly ponoří do elektrolytu obsahujícího sůl kovu, například dusičnan stříbrný.

Je také možné galvanické pokovování doma, při kterém je povrch výrobku vytvořen pomocí vrstvy zlata. Pomocí této technologie lze navíc provést jednoduché zlacení dílu. V tomto případě se pro galvanické pokovování používá vodný roztok zlata s bluehydridem draselným. S takovým elektrolytickým roztokem můžete pracovat pouze v místnostech s dobrým ventilačním systémem.

Mnoho domácích řemeslníků přemýšlí, jak učinit proces zlacení bezpečnější pro lidské zdraví. K vyřešení tohoto problému lze jedovatou kyselinu nahradit sulfidem železnatým, který se také nazývá krevní sůl. Před zlacením doma je výrobek důkladně očištěn a pokoven mědí, pokud je vyroben z oceli, olova, cínu nebo zinku. Pro zlepšení přilnavosti zlaté vrstvy k ošetřovanému povrchu se přípravek před ošetřením ponoří do roztoku dusičnanu rtuťnatého.

Při provádění zlacení se do elektrolytu vkládá plátek zlata spolu s anodami. Po dokončení galvanizace se produkt suší v pilinách a poté se leští.

Možná začnu příspěvek varováním – je lepší nedělat galvanické pokovování doma, pokud máte děti a domácí mazlíčky, protože. proces využívá kyselinu a elektřinu. Nebo by celá instalace měla být na pro ně nepřístupném místě. Nikdo nezrušil TBC – brýle, rukavice, župan nebo staré věci, které vám nevadí, že se zašpiníte.

Během samotného procesu galvanizace nevznikají žádné hrozné výpary, uvolňuje se pouze malé množství vodíku, takže není potřeba žádný další výfuk.

Začněme nákupem materiálu.

Na elektrolyt potřebujeme:

— Kyselina sírová nebo elektrolyt pro baterie

Pro samotnou instalaci:

Pomocné detaily:

– tenký měděný drát

Malý dodatek:

— Můžete si koupit levný laboratorní zdroj, můžete si vzít nabíječku baterií s regulací proudu nebo si sestavu sestavit sami ze sraček, tyčinek a nabíječky telefonu.

— Grafitový sprej lze nahradit bf lepidlem a grafitový prášek měděným práškem. Nástřik poskytuje vynikající rovnoměrný nátěr, ale stojí kolem 1000 dřeva. Potřebujete grafitový sprej, který nebude fungovat, protože. nevysychá a nevede proud.

— Měděnou destičku pro anodu lze jednoduše nahradit dlouhým měděným drátem složeným jako harmoniku, ale s destičkou je méně starostí – snadněji se myje a je třeba méně často měnit. Koupil jsem měděnou přípojnici o tloušťce 5 mm a délce asi 40 cm. Tyto pneumatiky se prodávají ve všech hlavních železářstvích v odděleních elektro.

Vše jsme tedy koupili, přinesli domů a začali kouzlit.

Klasický recept síran měďnatý lázeň litr vody:

Síran měďnatý 200-250 g

Kyselina sírová 50-70 g

Recept s elektrolytem z baterie a alkoholem (používám tento):

Síran měďnatý – 200 g

Elektrolyt – 140 ml

Ethylalkohol – 10-15 ml

Jak zadek.

Vitriol zředíme v 0.5 litru vody. Přidejte tam elektrolyt. Pokud pracujete s čistou kyselinou sírovou, pamatujte nalijte kyselinu do vody, a ne naopak. A děláme to pomalu a opatrně! Elektrolyt je již dostatečně zředěný a nic takového u něj nehrozí. Poté se ujistěte, že jste roztok odfiltrovali od všech malých nečistot a nerozpuštěného vitriolu. Přidejte alkohol. Výrazně zlepšuje kvalitu mědi, dělá ji jemně krystalickou a hutnější, zlepšuje smáčivost produktu a dodává příjemnou vůni XD Hlavní je nepřehánět to s alkoholem, jinak se měď naopak stane křehčí. Nakonec upravte objem na 1 litr.

Sestavení vany.

Všechno je zde jednoduché – plus pro měděný plech, mínus pro produkt. Je pravda, že pro desku existuje několik podmínek: plocha anody (kladný kontakt) nesmí být menší než plocha katody (negativní kontakt). Nebo ještě lépe, dvakrát tolik :) Obecně na talíři nešetřete. Je také vhodné umístit anodu na obě strany katody, měď se pak bude usazovat rovnoměrněji. Obecně desku ohýbáme do tvaru písmene P. Jak vidíte, trochu jsem si pohrál s anodou. Z desky vychází měděný kabel, na obou stranách krimpovaný oky. Do desky se vyvrtá otvor, vyřízne se závit a kabel se utáhne šroubem. Aby se zabránilo oxidaci spojení a neúčasti se šroubu a hrotu reakce, musí být izolovány. Lak dlouho nevydržel a opadal, takže vše zakrýváme plastelínou a máme radost. Je chemicky neutrální a snadno se uvolní ze šroubu a terminálu, když přijde čas na výměnu desky.

Za mínus si můžete vyrobit rám z měděného drátu a připevnit na něj naše produkty.

Nevšímejte si údajů BP, on sprostě lže XD

A nyní ke slíbeným vzorcům a termínům.

I=D*S Je všem jasné?

Abychom zjistili, jaký proud máme dát na zdroj, použijeme tento vzorec, kde I je proud v ampérech, D je proudová hustota, S je plocha katody v decimetrech čtverečních.

Pro galvanoplastiku všechny knihy uvádějí proudová hustota 1-2 A na dm2. Beru průměrnou hodnotu – 1.5. Plocha relativně ploché katody (stejný list) také není příliš obtížné vypočítat. Změříme jeho délku a šířku, vynásobíme hodnoty a vynásobíme 2, protože máme dvě strany. Například délka je 6 cm, šířka je 4, plocha je 6 * 4 * 2 = 48 centimetrů čtverečních. Převést na decimetry. V 1 čtvereční dm je 100 cm48. Tito. Vydělte 100 0,48. Ukáže se XNUMX čtverečních dm.

Když vše dosadíme do vzorce, dostaneme 1.5 * 0,48 = 0,72 A. Toto je hlavní provozní proud.

Na úplném začátku je lepší nastavit proud na minimum a pak ho postupně zvyšovat. Pokud je proud příliš vysoký, elektrolyt začne bublat a měď se bude usazovat ve volných vločkách, které nebudou k ničemu. Vločky jemně setřete ubrouskem a snižte proud.

Moje nabíječka si sama nastavuje napětí. S proudem 0,6-0,7 A nastaví 0,3-0,6 V. Druhý zdroj (červený na fotografii výše) měl minimální napětí 1.33 V a to se ukázalo jako příliš. Měď se usadila v dosti křehké vrstvě a výrobky se snadno lámaly.

Proces není rychlý. Tenká vrstva naroste během několika hodin, ale aby byl produkt odolný, je zapotřebí alespoň 1 mm mědi. A to už je asi den nebo i víc.

No a teď něco málo k samotnému zpracování produktů.

Pro začátek je vhodné je odmastit. Pak bude lepidlo i sprej mnohem lépe držet. Snažím se předem promyslet, jaký bude konečný produkt, a naplánovat zapínání. Zde jsou tři brože jako příklad. Spojovací materiál je přilepen sekundovým lepidlem a zpevněn kouzelným práškem – sodou :) Soda pod vlivem sekundového lepidla je slinutá do docela pevné hmoty. Může být použit ke zpevnění upevňovacích bodů a dokonce k vytvoření některých částí od začátku. Nejprve nasypte jedlou sodu, zarovnejte, vytvarujte a poté naplňte lepidlem.

Pomocí tenkého měděného drátu se obrobek drží na záporném kontaktu.

Dalším trikem je, že když podél celého listu nalepíte tenký drát (jako zde na javor a osiku), reakce se spustí mnohem rychleji. Hlavní je po nalepení drát trochu očistit, jinak může sekundové lepidlo fungovat jako izolace, pokud zaplaví celý drát.

Všechna místa, která nechceme galvanizovat, chráníme plastelínou. Před aplikací grafitového spreje vše utěsníme a poté grafit seškrábneme spolu s plastelínou. Tady mám zavřené jantarové a kusy skla.

No, pár fotek ze samotného procesu. Listy v grafitovém spreji

Listí ihned po galvanizaci

Listy po leštění

Listy po elektrochemickém patinování

Tento koníček není v počáteční fázi příliš šetrný k rozpočtu. BP 2-4 tisíce, grafitový sprej 1000, měděný autobus 300-500, a další drobnosti za zhruba stejnou částku. Ale aktivita je to velmi zajímavá)

No, myslím, že jsem napsal všechno. Pokud máte další otázky, napište do komentářů, pokusím se je všechny zodpovědět)