меднение металла для чего

Меднение

Свойства и область применения медных покрытий

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 CuSO₄3Cu(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.

Источник

Процесс меднения стали – гальваническая мастерская на дому

Чтобы изменить внешний вид какого-либо предмета или улучшить его физические свойства, этот предмет особым способом покрывают тонким слоем меди, хрома, серебра. Иногда это делают для улучшения токопроводящих свойств металла (например, меднение стали), иногда для имитации старины какого-либо предмета (например, статуэтки), иногда просто для придания изделию более эстетического вида.

Меднение материалов и его применение в быту

Меднением называют покрытие поверхности какого-либо изделия тончайшим слоем меди. Слой этот может быть толщиной от одного до 300 или более микрометров. В быту этот процесс используется в самых различных обстоятельствах. Меднение в домашних условиях придаст изделию «старинный» вид, превратит стальную полосу в отличный проводник, подготовит предмет к нанесению другого покрытия.

Разновидности процессов меднения

Покрытие поверхностей слоем меди – процесс, который может выполняться не только на промышленных установках, но и в домашней мастерской. Меднение металла в домашних условиях может быть выполнено на самом высоком уровне. Нужно только изучить основные особенности технологии и соблюдать технику безопасности. Существует две технологии меднения поверхности предметов.

Первая технология – «погружная», с применением электролитного раствора. По этой технологии обрабатываемая деталь погружается в электролит между двумя медными электродами. После этого на электроды и на заготовку подается напряжение. Через некоторое время деталь покрывается тонким слоем меди. Чем дольше будет выдерживаться изделие под напряжением, тем толще будет медный слой на ее поверхности.

Вторая технология – без погружения обрабатываемого предмета в электролит. Этот технологический процесс более сложный, чем меднение стали или любого другого металла погружным способом, но, тем не менее, дает отличное качество покрытия поверхности медной пленкой.

Особенности процесса меднения стали в домашних условиях

Чтобы производить меднение в домашних условиях, необходимо выполнить ряд требований, вытекающих из самого технологического процесса, поскольку погружной метод подразумевает использование электролита. Раствор этот едкий, подвержен испарению, а так как во время работы он будет еще и нагреваться, то испарения будут интенсивными. Для проведения гальваники в домашних условиях следует позаботиться о защитных средствах и хорошей вентиляции.

Гальваническое покрытие медью в домашних условиях, несмотря на достаточно примитивное оборудование, дает, тем не менее, отличные результаты. Из всех металлов сталь обеспечивает наиболее прочное соединение с медной пленкой, поэтому именно при меднении стали получаются прекрасные прочные проводники тока. Покрытие стального изделия медной пленкой придаст предмету более привлекательный вид.

Меднение стали с погружением в электролит

Прежде чем начать процесс меднения, следует подготовить домашнее помещение, рабочее место, необходимые материалы и средства индивидуальной защиты для проведения этих работ. После этого следует подготовить заготовку. С ее поверхности тонким наждаком и мелкой металлической щеткой должна быть удалена окисная пленка. После удаления пленки деталь промывается, обезжиривается в теплой мыльной воде и еще раз промывается чистой водой под сильным напором.

В емкость (желательно стеклянную) помещаются две медные пластины, электрически соединенные между собой. Эти пластины являются анодами, и подключаются проводником к плюсу источника тока. К минусу источника подключается проводник, соединенный с обрабатываемой заготовкой, которая является катодом в этой цепи. В цепь анода включается реостат для регулировки силы тока и амперметр для контроля.

В емкость заливается подготовленный раствор электролита, в состав которого входят медный купорос, дистиллированная вода и кислота. Раствор заливается в количестве, достаточном для того, чтобы полностью покрыть электроды и обрабатываемую деталь. На схему подается напряжение, реостатом устанавливается ток из расчета 15 мА на один квадратный сантиметр площади детали.

Через полчаса напряжение снимается, покрытая медью деталь извлекается из раствора, освобождается от проводника, тщательно промывается, обсушивается. Процесс завершен. Необходимое замечание: все операции следует проводить в респираторе, в резиновых перчатках и при включенной вентиляции.

Приготовление раствора для домашнего меднения

Для выполнения гальваники в домашних условиях, кроме электрического оборудования (источник постоянного тока, реостат, амперметр), необходимо приготовить раствор электролита, в котором будет проходить процесс. Для приготовления такого раствора понадобятся:

В зависимости от требуемого количества электролита готовится раствор в пропорции на 100 миллилитров дистиллированной воды:

Для получения большего количества раствора количество ингредиентов пропорционально увеличивается.

Необходимые оборудование, инструменты, средства защиты

Для меднения в домашних условиях необходимо подготовить соответствующее оборудование, инструменты, средства индивидуальной защиты. В состав оборудования входит, прежде всего, источник постоянного тока. Таким источником могут быть батарейки КБС с напряжением в 4.5 вольта или девятивольтовые батарейки «Крона». Следует учитывать, что при меднении деталей с большой площадью поверхности мощности этих батареек может не хватить.

В таком случае нужно задействовать несколько таких батареек. Можно использовать автомобильный аккумулятор или небольшой выпрямитель с напряжением в 12 вольт. Также понадобится небольшой реостат или мощный силовой переменный резистор. Из приборов понадобится амперметр или обычный тестер. Понадобится также вентилятор для вытяжки.

Из инструментов понадобятся наждак, пассатижи, зажимы типа «крокодил» с подпаянными проводниками для захвата анодов и обрабатываемой детали, мелкая металлическая щетка.

Непосредственно для меднения должна быть подготовлена емкость из нейтрального материала, не вступающего в реакцию с раствором. Должна быть также подготовлена емкость для приготовления раствора.

Из средств индивидуальной защиты следует приготовить резиновые перчатки, респиратор и нейтральные очки.

Процесс меднения без применения раствора

Домашнее меднение стали можно произвести, не погружая деталь в раствор электролита, хотя небольшое количество раствора все-таки понадобится. Этот способ эффективен не только для стали, но и для изделий, изготовленных из других металлов. Подготовка к меднению и сам процесс происходят следующим образом.

Обрабатываемая деталь очищается от окисной пленки, обезжиривается, к ней зажимом «крокодил» подсоединяется проводник, соединенный с минусом источника тока.

Медный провод диаметром в полтора миллиметра зачищается от изоляции и продевается в щетину зубной щетки так, чтобы он находился внутри щетины. Второй конец подключается к плюсовой клемме источника тока. Включается ток, щетка смачивается в растворе, после чего щеткой водят по поверхности обрабатываемого изделия.

Периодически щетку снова смачивают в растворе. Операцию проводят до тех пор, пока предмет полностью не покроется медью.

Видео по теме: Гальваническое меднение стали. промышленный способ в домашних условиях

Источник

Механизм гальванического меднения

Что представляет собой процесс меднения

Меднение — это процесс нанесения на поверхность предмета тонкого слоя меди. Оно выполняется гальваническим методом, т. е. путем переноса ионов меди от положительно заряженного источника на обрабатываемую поверхность, заряженную отрицательно. Чаще всего процесс гальванического нанесения меди является подготовительным этапом перед покрытием никелем и хромом, но нередко меднение металла становится самостоятельным видом финишной отделки. Широко используется гальванопластика, для которой требуется создать покрытие из меди.

Особенности меднения

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.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Технология электроэрозионной обработки металлов

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.

Разновидности меднения

Существует два варианта меднения в домашних условиях:

С погружением обрабатываемой детали в электролит. Для выполнения процедуры надо иметь емкость с электролитом, имеющую достаточный объем. После предварительной подготовки, состоящей в очистке поверхности наждачной бумагой и промывке в горячем растворе соды, предмет подключается к отрицательному электроду и погружается в электролит на определенное время.

Меднение с погружением детали в электролит

Без погружения. Можно обработать сталь, алюминий, свинец, цинк. Обработка производится без погружения в емкость, обычно такой вариант применяется для крупных деталей.

Оба варианта вполне доступны для самостоятельного выполнения в домашних условиях.

Меднение стали

Применение меднения в домашних условиях

Для практического применения процесса меднения в домашних условиях не требуется специального оборудования и глубокого знания теории металловедения. Сама технология позволяет получить металлические детали с ярким металлическим блеском буквально с копеечными затратами.

Чаще всего меднением занимаются художники и скульпторы, работающие с металлом. В своих работах они покрывают медью:

Для мастеров хобби меднение представляет интерес:

Оборудование и материалы, необходимые для нанесения медного покрытия

Чтобы выполнять меднение стали или других металлов, придется запастись кое-какими материалами и устройствами. Понадобятся:

Из воды, медного купороса и соляной кислоты надо изготовить электролит. Сначала в воду добавляется медный купорос, до получения насыщенного раствора. Его надо тщательно перемешивать, чтобы не оставалось твердых частиц. Затем в раствор тонкой струйкой добавляется соляная кислота (не наоборот!). Всего для нанесения покрытия понадобится:

Теперь все готово, можно приступать к меднению в домашних условиях.

Внимание! Необходимо учитывать, что соляная кислота — химически активный реагент, поэтому следует запастись средствами защиты — перчатками, очками, максимально подготовить рабочее место.

Как проводится химическое меднение на дому?

Чтобы нанести медь в домашних условиях, вам в первую очередь необходимо приготовить рабочий раствор и создать два разноименных электрода, так как в процессе омеднения ионы меди, находящиеся в электролитическом растворе, будут притягиваться к отрицательному полюсу. Нанесение на металлическую поверхность меди в промышленных условиях и в промышленных масштабах чаще всего используется как завершающая операция в обработке изделия.

Статья по теме: Особенности процедуры цинкования и основные способы защиты металла

Однако если вы собираетесь проводить меднение металла собственными силами, то должны знать порядок работы. Далее мы рассмотрим, как покрыть деталь медью в домашних условиях химическим способом с погружением в раствор электролита. Этот процесс легко можно выполнить на дому, если знать все особенности применения меди. Алгоритм выполнения:

1. Для растворителя меди на металле можно взять обычный аккумуляторный электролит. Он продается в любом хозяйственном магазине, однако его можно изготовить и собственными силами. Необходимо соблюдать пропорцию 100:3 дистиллированной воды и серной кислоты с поправкой на необходимый объем электролита. Затем в смесь добавляется до 20 грамм сульфата меди (медный купорос).

Важно! К медному купоросу могут добавляться и другие специализированные составы, в зависимости от конченой цели.

2. Предварительно деталь необходимо очистить абразивными материалами, для удаления оксидного слоя. Далее поверхность покрываемой детали обезжиривается горячим раствором карбоната натрия и промывается проточной водой (чтобы на металлах не скапливались различные загрязнения).

3. Гальванизационная емкость заполняется электролитическим раствором до нужного объема, после чего в раствор помещаются две медные пластины (на покрытиях которых будут образовываться ионы меди) на проводниках, а между ними размещается деталь, предназначенная для омеднения.

4. Концы проводников и подвесы для детали подключаются к источнику тока, в качестве которого могут выступать гальванические элементы либо аккумуляторные батареи (плюс на пластины, минус на деталь). В цепь предварительно необходимо последовательно подключить амперметр и реостат.

5. Процесс гальванизации занимает от пятнадцати до двадцати минут, после чего нужно отключить электропитание и извлечь деталь из раствора. Этого времени достаточно чтобы деталь покрылась тонким слоем меди. Для получения более толстого покрытия необходимо увеличить продолжительность процесса. Металлическая поверхность становится более прочной, повышаются ее технические и эксплуатационные свойства.

Статья по теме: Особенности и преимущества термодиффузионного цинкования

Как сделать раствор для домашнего меднения (3 видео)

Детали покрытые медью (25 фото)

Технология меднения

Порядок действий при нанесении покрытия:

Схема гальванического меднения

Схема осаждения металла

Нередко бывает необходимо удалить слой покрытия с хромированных частей. Для этого на деталь подается отрицательный заряд, а на положительный электрод наматывается тряпочка, смоченная в растворе серной кислоты (5%). Ею протирается поверхность детали, слой хромирования снимается. При выполнении процедуры необходимо защищать кожу, органы зрения и дыхания от паров кислоты.

Медирование

Вы можете заказать услуги по медированию по телефону,

Медирование, или меднение, представляет собой процесс гальванического нанесения тончайшего слоя меди на поверхность изделий. Слой меди может варьировать по толщине от 1 мкм до 300 мкм и более, при этом обладая высокой степенью адгезии (сцепления с поверхностью), электропроводностью и хорошей пластичностью. При окислении в атмосферных условиях медное покрытие приобретает способность к иризации (светопреломлению с радужным эффектом), не теряя защитных свойств.

Области применения меднения

В зависимости от того, играет ли слой меди роль подложки (подслоя) для других покрытий, либо выступает в качестве самостоятельного покрытия, сфера применения меднения может быть разной. Например, в качестве декоративного покрытия медирование может имитировать старинную бронзу, при использовании специальных методов искусственного «старения», либо, напротив, придавать изделиям более яркий вид за счет розового цвета.

Существует метод использования медирования для получения копий изделий, называемый гальванопластикой. При этом методе изделие (восковый слепок, в частности) покрывают специальным лаком, а затем подвергают меднению. В итоге получается медная копия. Такой прием применяется при изготовлении матриц, волноводов, барельефов. В электротехнике медирование дает возможность получить более дешевые по сравнению с платиновыми и золотыми контакты, шины, электроды, либо как покрытие под пайку.

Нередко медирование отдельных участков стальных деталей служит в качестве защиты от науглероживания, то есть цементации. Этот способ дает возможность обрабатывать поверхности механическим путем, в частности, резанием. Медь не позволяет проникнуть в обрабатываемые области углероду, который повышает твердость обрабатываемого участка. Нашло свое применение меднение и при восстановлении хромированных деталей автомобильной техники. В этом случае медный слой выполняет функцию подложки для последующих покрытий, имеет большую толщину (свыше 100 мкм) и служит для выравнивания разнообразных дефектов. Нередко медь наносится в сочетании с никелем и хромом для защиты изделия от коррозии. Медный слой служит для улучшения сцепления других покрытий с основным металлом изделия.

Нюансы технологии меднения

В процессе гальванического покрытия детали медным слоем используют разные виды электролитов: кислые, цианистые, нецианистые и щелочные.

Из кислых электролитов наибольшей популярностью пользуются сернокислые и борфтористоводородные. Из этих двух сернокислым отдается большее предпочтение в связи с простотой их состава. Кроме того такие электролиты обладают высоким выходом по току, вплоть до 100%. Недостаток кислых электролитов заключается в том, что со сталью и цинком они не дают прочной адгезии меди. Это – устранимая проблема. Чтобы избавиться от растворения железа и цинка при контакте с медью, первый слой меди наносят в щелочном электролите. Толщина такого слоя составляет 2-3 мкм. Стальные детали меднят в цианистых электролитах, либо покрывают тонким слоем никеля.

К группе щелочных электролитов меднения причисляют такие электролиты как пирофосфатные и цианистые. Последние дают возможность медировать стальные детали непосредственно, избегая предварительных процедур по нанесению подслоек. Более того, они выдают большую рассеивающую способность, осадки имеют мелкокристаллическую структуру. Так же, как и кислые электролиты, щелочные (цианистые) имеют слабые стороны. Одна из них – неустойчивость состава под действием СО2, содержащегося в воздухе. Выход по току – не более 70%, в чем цианистые электролиты уступают кислым.

Меднение деталей без погружения в раствор

Меднение алюминиевой детали без погружения в раствор

Гальваническое омеднение может выполняться без погружения детали в емкость с электролитом. Для этого надо подключить к ней отрицательный электрод. В качестве положительного контакта берется медный многожильный провод, конец которого освобождается от изоляции на 1–2 см и разминается так, чтобы получилось некое подобие кисти.

Для нанесения слоя медного покрытия «кисточка» обмакивается в электролит, затем ее концом проводят по поверхности детали, не прикасаясь к ней, но стараясь, чтобы между ними находилась прослойка. Постоянно обмакивая анод в электролит, покрывают слоем меди всю поверхность. Процедура требует навыка и времени, но результат того стоит.

Гальванопластика

Процесс гальванопластики

Покрытие медью может быть выполнено не только на металлических предметах. Широко распространена гальванопластика, когда меднение выполняется по различным засушенным растениям, насекомым и прочим неметаллическим предметам.

Технология нанесения покрытия мало отличается от обычной, только вначале процесса на поверхность надо нанести электропроводный лак. После засыхания лакового покрытия производятся обычные действия по нанесению слоя меди. Полученные изделия обладают высокими декоративными или художественными качествами и высоко оцениваются зрителями.

Видео по теме: Как сделать меднение своими руками в домашних условиях

Секреты никелирования металлических предметов в домашних условиях

Процесс хромирования металлических изделий в домашних условиях

Технология выполнения цинкования в домашних условиях

Характеристики металла

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.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Как выбрать грунтовку по металлу и ржавчине?

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.

Источник