Содержание

Меднение пластика в домашних условиях

Меднение в домашних условиях

В современном мире больше распространение получил медный сплав. Он наносится на поверхность для придания внешней привлекательности различных изделий. Меднение в домашних условиях зачастую проводится для существенного повышения показателя электропроводности. В некоторых случаях рассматриваемый процесс является промежуточной операцией, которая позволяет нанести другое вещество на поверхность.

Использование меднения

Покрытие медью различных заготовок в последнее время часто проводится в домашних условиях. В большинстве случаев технология применяется для достижения следующих целей:

Декорирование металла или пластика. Меднение металла в домашних условиях часто проводится для того, чтобы получить старинные на вид изделия, которые пользуются большой популярностью. Специальная процедура состаривания позволяет создать эффект длительного использования изделия. Кроме этого, медь после нанесения напоминает золото. Именно поэтому небольшой слой можно нанести для получения статуэтки или сувенира.
Гальванопластика. Меднение стали подобным образом также может проводиться в домашних условиях. Суть технологии заключается в создании восковой или пластиковой основы, которая покрывается слоем рассматриваемого сплава. Гальванопластика часто применяется для получения ювелирных изделий или сувениров, матриц и волноводов. Применение специальных материалов позволяет существенно повысить качество покрытия.
Получение деталей, используемых при создании различных механизмов. Меднение чугуна или другого металла проводят на производственных площадках при различных технологий. Покрытие заготовки медью позволяет существенно повысить электротехнические качества. Подобным образом можно получить клеммы или прочие подобные элементы, которые будут эксплуатироваться под напряжением. Изделия из чистой меди обходятся очень дорого. Именно поэтому часто применяется рассматриваемая технология.

Меднение пластика в домашних условиях проводится крайне редко, так как подобный материал не выдерживает воздействие высокой температуры. Кроме этого, пластичность основания приводит к появлению структурных трещин.

Особенности меднения в домашних условиях

Меднение металла – особая технология нанесения слоя меди толщиной 1-300 мкм и больше. Особенности применяемых технологий определяют то, что медное покрытие будет прочно держаться на поверхности металла. Среди особенностей, которые приобретает заготовка, отметим следующие моменты:

Пластичность.
Высокая электропроводность. Медные изделия хорошо известны с тем, что могут проводить электричество и при этом не нагреваются. Именно поэтому часто создаются изделия, которые покрываются подобным сплавом.
Более привлекательный вид. Медь блестит на солнце, на поверхности появляются блики.
В атмосферных условиях сплав легко окисляется и покрывается налетом. Этот момент стоит учитывать при рассмотрении того, где и как именно будет использоваться изделие.
Медная пленка со временем покрывается пятнами и радужными разводами.

Обмеднение в домашних условиях может проводиться при применении специального раствора. Стоит учитывать, что процесс предусматривает использование специальных реагентов. Поэтому нужно предусмотреть наличие эффективной приточной вентиляции, а также индивидуальных средств защиты. Меденение пластика несколько отличается, предусматривает применение особой технологии.

Разновидности меднения

Рассматриваемая процедура доступна для выполнения даже новичкам в сфере металлургии. Для получения качественной поверхности нужно знать все особенности процесса. Меднение свинца и других металлов в домашних условиях может проводиться при применении двух различных технологий:

С погружением в электролит. Подобная технология предусматривает окунание заготовки в подготовленный раствор, после чего подводится напряжение. Зачастую применяется в том случае, если размеры заготовки небольшие, так как требуется меньшее количество специального электролита. Для погружения заготовки требуется ванная или другая емкость, которая не реагирует на воздействие применяемого раствора.
Без погружения в заранее подготовленную емкость. Она сложна в исполнении, но также позволяет достигнуть высокое качество медной поверхностной пленки.

В обоих случаях предусматривается подвод электричества, за счет чего вещество активизируется.

Наиболее подходящий способ обработки выбирается в зависимости от того, какой нужно достигнуть результат. Примером назовем:

Получение защитно-декоративного слоя. В этом случае часто проводится смешивание хрома с никелем и медью. За счет подобного сочетания сплавов можно получить надежную поверхность.
Для защиты поверхности на момент цементирования. Нанесение тонкого слоя меди позволяет защитить заготовку от цементирования. Покрывается раствором поверхность, которая в дальнейшем будет обрабатываться резанием.
Восстановление и ремонт деталей. При восстановлении хромированных деталей автомобиля и мотоциклов может применяться рассматриваемая технология. При нанесении слоя не более 250 мкм можно скрыть поверхностные дефекты металла.

Обе технологии обработки характеризуются своими определенными особенностями, которые нужно учитывать.

Меднение в растворе с электролитом

Гальваническое покрытие медью в домашних условиях с погружением проводится крайне часто. Подобная технология позволяет получить равномерное покрытие. К особенностям подобного способа обработки можно отнести следующие моменты:

Для удаления оксидной пленки перед меденением заготовка обрабатывается наждачной бумагой. После этого изделие промывается и обезжиривается горячей смесью из соды. Если не уделить внимание подготовительному этапу, то проводимый процесс не позволит получить устойчивое к механическому воздействие изделие. Металл, который подвержен воздействию коррозии, должен быть хорошо очищен, так как даже мелкая крошка может сделать поверхность неоднородной.
В банку или другую емкость на медных проволоках опускается две пластины из этого же сплава. Они выступают в качестве анода. Применяемая тара должна быть из стекла.
Между двумя анодами подвешивается обрабатываемая деталь, которая подключается к минусу, а пластины к плюсу. В качестве источника питания может использоваться батарея, выдающее напряжение 6В.
Гальваническое меднение предусматривает применение определенного раствора. Он является связующим элементом между деталью и анодами. Раствор для гальванического меднения можно создать изготовить, для чего берется 20 грамм медного купороса и 3 миллилитра серной кислоты. Для разбавления и смешивания этих ингредиентов можно использовать 100 миллилитров дистиллированной воды. При работе с полученным раствором нужно быть крайне внимательным, так как при попадании вещества на открытые участки кожи могут возникнуть ожоги.
Меднение алюминия медным купоросом в домашних условиях может проводиться только в том случае, если электроды были полностью покрыты раствором. Если они будут находиться в сухом состоянии, то они могут нагреться и расплавиться. При длительной обработке вещество может нагреться и его объем уменьшится.

При применении рассматриваемой технологии сила тока устанавливается на уровне 15 мА на каждый квадратный сантиметр. На покрытие всей поверхности специальным сплавом, как правило, уходит не менее 20 минут. При увеличении протяженности срока покрытие становится толще.

Меднение без опускания в раствор

Подобный метод применяется для покрытия стали, цинка или алюминия. Покрытие изделия медью в домашних условиях в этом случае проводится проводом, с которого предварительно снимается изоляция для получения своеобразной кисти. Обратный конец провода подключают к плюсу источнику энергии. Химическое меднение в домашних условиях также предусматривает использование специального раствора, который повышает эффективность процесса.

Среди особенностей создания требующего раствора можно отметить следующие моменты:

Используется раствор медного купороса. Его можно приобрести в специализированных магазинах. Кроме этого, специальный электролит изготавливается при смешивании различных химических элементов.
Состав немного подкисляют. За счет этого существенно повышается эффективность проводимой процедуры.

Вещество наносится на поверхность, после чего подготавливается металлическая поверхность. Она очищается от загрязняющих веществ, после чего обезжиривается. После этого подготовленная заранее пластина укладывается в ванночку и к ней подводится минус от источника тока.

Подобный процесс предусматривает, чтобы между собранными проводками и пластиной постоянно был слой электролита. За счет этого обеспечивается высокая степень проводимости. Для того чтобы покрыть изделие небольших размеров требуется сего несколько секунд.

После нанесения покрытия изделие сушится на воздухе. Нельзя допускать попадания различных загрязняющих веществ. Следующий шаг заключается в натирании медной прослойки шерстяной тряпкой или другим сукном. В большинстве случаев рассматриваемая технология применяется в том случае, когда изделие имеет большие размеры и не может погружаться в ванную.

Необходимое оборудование

Медное покрытие может наноситься в домашних условиях при применении даже самого обычного оборудования. Установка ванной для проведения рассматриваемой процедуры проводится примерно также, как и гальванических. Стоит учитывать, что существует два типа активных растворов: кислые и щелочные.

При работе может применяться:

Небольшие медные пластины в качестве электродов.
Проволока для подачи тока.
Источник тока, к примеру, АКБ, который рассчитан на подачу тока напряжением 6 В.
Для регулировки силы тока может устанавливаться реостат.

Меднение алюминия и других сплавов в домашних условиях не требует большого количества времени. Для очистки получаемой поверхности могут применяться различные ткани.

Металлизация пластмасс. Часть 1.

Металлизацию пластмассовых деталей проводят в двух различных направлениях:

1) с целью получения токопроводящих слоев на поверхности пластмассы для улучшения физико-механических свойств;

2) с целью получения сложных форм методом гальванопластики. (См. «Что такое гальванопластика? Часть1,Часть 2»).

В первом случае металлизация поверхности пластмасс значительно повышает их прочность, теплостойкость, уменьшает водопоглощаемость и хрупкость. Замена металлических деталей на металлизированные пластмассовые позволяет во много раз снизить их вес, что весьма актуально для комплектующих приборов, применяемых в авиации. При этом основное требование – максимальная адгезия металлического покрытия к основе.

Во втором случае требования диаметрально противоположные: необходимо осуществить металлизацию поверхности с последующим легким съемом покрытия.

Металлизация пластмасс с целью улучшения конструктивных характеристик.

Существует несколько методов металлизации пластмасс: механические, физические, химические. Для каждого способа существуют свои определенные требования к покрываемому металлу и пластмассовой основе, но только с помощью химико-гальванической металлизации можно создать электропроводный слой с последующим нанесением покрытий, обладающих специальными свойствами.

Процесс химико-гальванической металлизации включает основные стадии:

1) подготовка поверхности (обезжиривание, травление);
2) сенсибилизация и активация поверхности;
3) химическая металлизация;
4) нанесение гальванических покрытий.

В зависимости от материала основы каждая из этих стадий имеет свои особенности, но, в конечном счете, суть их сводится к обеспечению чистоты поверхности, шероховатости и отсутствию органических веществ.

Важным фактором, который оказывает определяющее значение на качество металлизации, является состояние поверхности, полученной в процессе литья деталей. Для металлизации пластмасс детали должны изготавливаться из первичного чистого однородного сырья. Литье под давлением следует проводить при возможно высокой температуре, обеспечивающей максимальную текучесть и при наименьшем давлении для более полного заполнения формы.

При этом категорически запрещается применение разделительных смазок, в крайнем случае, можно использовать касторовое масло или смесь глицерина со спиртом, которые сразу после формования деталей удалить смесью: этанола (50%), этилацетата (25%), бутанола (15%), целлозольва (10%).

Перед металлизацией поверхность детали необходимо обезжирить в растворе, г/л:

Тринатрийфосфат 30 – 40

Натр едкий 8 – 10

Стекло натриевое жидкое 5 – 7

Карбонат натрия 40 – 45

в течение 3 – 5 минут при температуре 40 – 50 0 С.

Эффективность процесса во многом зависит от качества травления, так как при этом происходит изменение структуры поверхности пластмассы, появляются микропоры и углубления, которые обеспечивают адгезию осаждаемого металла, от величины которой зависят свойства получаемого изделия – теплоемкость, износостойкость, прочность. Для металлизации пластмасс достаточной считается прочность сцепления металлического покрытия с основой 0,8 – 1,5 кН/м на отслаивание и 14 МПа на отрыв.

Для травления можно использовать раствор, содержащий 100 г серной кислоты и 30 г хромового ангидрида. Детали выдерживают в растворе в течение 1 – 5 минут при температуре 60 0 С.

После тщательной промывки проводят сенсибилизацию в растворе двухлористого олова (30 – 40 г/л) и соляной кислоты (30 – 40 г/л) при температуре 18 – 25 0 С, промывают в дистиллированной воде и активируют в растворе двухлористого палладия (1 – 2 г/л) с HCl (1 – 2 мл/л) при комнатной температуре в течение 3 – 5 минут.

В результате из раствора на поверхности осаждается тонкий слой палладия, который катализирует осаждение меди (см. «Химическое меднение – что это такое?») из раствора химического меднения:

Медь сернокислая 100 г/л

Натр едкий 100 г/л

Натрий углекислый (безводный) 30 г/л

Глицерин 100 г/л

Формалин (33%) 25 – 35 мл/л

Температура 18 – 25ºС, время от 20 минут, покачивание.

Процесс происходит по схеме:

Химическая металлизация пластмасс позволяет получать как готовые изделия (печатные платы), так и заготовки для гальванической металлизации. В качестве подслоя используют сравнительно толстый, пластический слой меди. На него гальванически осаждают тонкий слой никеля, хрома или сплава олово-висмут, в зависимости от назначения изделия.

Детали с металлизированной пластмассой.

Никелевые покрытия увеличивают долговечность пластмасс, хромовые – декоративность, сплав олово-висмут – паяемость. В целом все гальванические покрытия повышают коррозионную стойкость металлизированных пластмасс.

Осаждение гальванических покрытий производят из стандартных электролитов, учитывая конструктивные особенности деталей при подводе контактов.

Применение металлизированной пластмассы вместо металла при изготовлении сложных деталей реально дает хорошую прибыль.

Гальванопластика своими руками

Установку для гальванопластики в домашних условиях собрать несложно, оборудование и материалы для электрохимического осаждения меди находятся в свободном доступе. Исключение составляет серная кислота, приобретение и использование которой возможно только организацией, имеющей специальное разрешение.

В продаже есть готовые наборы для гальваники, но их покупка не всегда будет оправдана – гораздо дешевле собрать установку самостоятельно, используя доступное оборудование.

С помощью гальванической установки, о которой мы расскажем в данной статье, вы сможете получать копии художественных изделий, вне зависимости от материала из которого они изготовлены, а также имея навыки лепки из пластилина или глины, воспроизводить собственные произведения в металле. Кроме этого, с помощью метода гальванопластики можно реализовать множество интересных проектов, например, проводить металлизацию плетеных или вязанных кружев для изготовления ажурных композиций, изготавливать металлические гербарии из цветов и листьев, металлизировать фрукты, производить отделку изделий из стекла или фарфора, наращивая слой меди по ранее заданному рисунку, и многое другое.

Гальванопластика может быть отличным выбором не только в качестве интересного хобби, но и при правильном подходе и упорстве стать фундаментом для будущего бизнеса.

Оборудование для гальванопластики в домашних условиях

Гальваническое осаждение меди в домашних условиях проводят в емкостях любой геометрической формы. Размер гальванической емкости зависит от размера будущих изделий или репродуцируемых композиций. Материал может быть различным, подойдут емкости из стекла, керамики или пластмассы.

Вторым ключевым элементом гальванической установки является источник постоянного тока. Для проведения работ используют ток низкого напряжения в пределах 3-6 В. Можно использовать аккумулятор, или выпрямитель. Для измерения силы тока потребуется амперметр, для фиксации напряжения — вольтметр.

Для размещения формы и анодов в гальванической емкости необходимо предусмотреть подвесы. Форма подвешивается на проволоке из меди или латуни и помещается в емкость на расстоянии 15-20 мм от анода. Электроды, соединенные с положительной клеммой источника тока (анодом) подвешиваются также на меди или латуни, при этом проволочные крючки не погружают в электролит, в противном случае возможна деформация подвесов из-за разъедания крючка. Форма подключается к отрицательной клемме источника тока. В качестве анодов используют медные пластины толщиной от 3 мм. достаточных размеров. Площадь поверхности анодов должна превышать площадь поверхности формы.

Для контроля температуры электролита можно использовать обычный ртутный термометр.

Приготовления электролита для гальванопластики

Содержание медного купороса в растворе – 150-180 г/л. Порошок медного купороса растворяют в горячей воде и, после охлаждения и фильтрации, в него осторожно, небольшими порциями вливают серную кислоту из расчета 30-35 г/л. Если содержание медного купороса в растворе превышено, сульфат меди начинает кристаллизоваться на стенках гальванической емкости и на аноде, в этом случае необходимо, провести анализ электролита (см. «Анализ и корректировка электролита меднения») и, по результатам, добавить воды или кислоты.

Избыток серной кислоты в электролите может привести к тому, что осадки меди получатся хрупкие, непрочные. Недостаток кислоты вызывает осаждение рыхлого и пористого слоя.

Для повышения качества получаемых осадков меди, специалисты советуют добавить в электролит спирт в количестве 8-10 г/л. Спирт в небольшом количестве улучшает структуру покрытия, делает медь мелкокристаллической, более твердой и упругой.

На качество электролита и получаемого медного осадка может оказывать негативное влияние возможное наличие в растворе органических примесей. Для их устранения в подогретый раствор добавляют 2-3 г/л перманганата калия или такое-же количество измельченного активированного угля. После охлаждения до 18-20 0 С и фильтрации раствор можно использовать.

При интенсивном использовании электролит необходимо фильтровать для удаления шлама — порошкообразной меди, графита и пыли. Шлам постепенно накапливается в растворе, оседает на дне и стенках емкости, мелкодисперсные частицы образуют взвесь, которая может загрязнять получаемые осадки меди. На количество шлама влияет качество меди, использованной при изготовлении анодов, а также повышенная плотность тока в процессе.

В статье Анализ и корректировка электролита меднения рассмотрены метод определения содержания медного купороса и серной кислоты в растворе электролита, а также приведен расчет количества компонентов.

Процесс гальванопластики

Температура электролита в процессе гальванического осаждения меди составляет 18-20 0 С и может повышаться до 28 0 С за счет выделения тепла в процессе электролиза.

Начинают процесс при минимальной плотности тока, которую поддерживают до формирования слоя металла на поверхности. Рабочая плотность тока выставляется, только после того, как слой металла закрыл подключенные проводники. Максимальная плотность тока в процессе зависит от толщины проводников, которая в свою очередь зависит от размера будущей композиции и материала формы. В любом случае, чем выше плотность тока, тем интенсивней процесс металлизации.

Особенности процесса лучше разобрать на конкретных примерах использования метода гальванопластики в домашних условиях.

Копирование барельефов, чеканок, медалей, глиняных и пластилиновых изделий

Для снятия копий с подобных предметов используют гипсовые формы. Изготавливается гипсовая форма просто:

в воде разводят гипс до получения сметанообразной массы;
поверхность копируемого предмета смазывают раствором парафина в керосине (для легкого демонтажа формы после затвердевания гипса);
кистью наносят тонкий слой гипса на поверхность изделия (для предотвращения образования пор);
вокруг формы устанавливают бортик (для предотвращения растекания гипса);
заливают поверхность изделия гипсом (гипс быстро схватывается, поэтому делают это быстро);
извлекают форму после высыхания гипса;
подключают к форме проводники и устанавливаю ее в гальванической ванне (см. Что такое гальванопластика. Подключение форм к источнику тока ).

Металлизация кружев

Металлизация кружевных композиций — это интересный прием гальванопластики, при котором слоем металла покрывают плетенные или вязанные кружева, тюлевые кружева и другие композиции, изготовленные из нитей. Такие изделия могут выполнять роль декорирующих элементов различных художественных композиций, или применяться непосредственно для изготовления таких композиций.

Медь быстро темнеет на воздухе поэтому, как правило, металлизированные медью кружевные композиции дополнительно покрывают тонким слоем драгоценного металла методом гальваники. Гальваническое серебрение или золочение проводится в обычном режиме.

Изготовление металлической кружевной композиции происходит следующим образом:

кружева растягивают и крепят на рамке из проволоки (изолированной) или дерева;
пропитывают материал восковой композицией для гальванопластики;
помещают материал между двумя листами бумаги и проглаживают утюгом для удаления излишков воска;
наносят электропроводящий слой – мелкодисперсный графит или токопроводящий состав;
подключают тонкие медные проводники и устанавливают рамку в гальваническую емкость.
материал, покрытый слоем меди, извлекают из электролита, снимают с рамки и придают необходимую форму или монтируют на декорируемом изделии.
Наращенный слой меди покрывают слоем серебра (гальваническое серебрение) или оксидируют (см. статью Серебрение в домашних условиях ).

Изготовление металлических листьев или гербариев

Металлизация древесных листьев, не отличается от других приемов гальванопластики за исключением способа получения формы. Отпечаток с листа можно получить на восковой композиции.

Нагретый воск заливают в предварительно изготовленную обечайку, с невысокими бортиками и дают ему остыть до момента, когда поверхность восковой композиции затвердеет, но останется эластичной. Лист кладут на поверхность воска и прижимают стеклом. После чего стекло снимают вместе с листом. На поверхности восковой композиции должен остаться четкий отпечаток листа. Подобным образом делают отпечаток обратной стороны листа.

После полного остывания воска, мягкой кистью аккуратно наносят мелкодисперсный графит, подключают медные проводники, устанавливают грузики и помещают форму в гальваническую емкость.

Дальнейшая работа с металлическим отпечатком листа, это творческий процесс. В результате должен получится металлический лист, повторяющий форму образца и в точности копирующий его поверхность.

Покрытие медью изделий из дерева

Небольшие деревянные элементы декора покрывают слоем металла для придания им вида литых изделий.

Перед тем, как нанести слой токопроводящего вещества (графита) деревянные изделия пропитывают (проваривают) в восковой смеси, парафине, церезине или озокерите. В противном случае, из-за своей гигроскопичности дерево будет впитывать электролит. Затем на изделия наносят графит, подсоединяют проводники, грузы и опускают в электролит. Процесс ничем не отличается от металлизации гипсовых композиций.

Металлизация перьев птиц

Перья птиц погружают в расплавленную восковую композицию, парафин, церезин или озокерит, затем графитируют, прикрепляют тонкий медный провод, подвешивают груз и опускают в электролит.

Металлизация фруктов, растений и цветов

Для покрытия металлом растений и фруктов потребуется предварительно покрыть их тонким слоем серебра. Для этого растения сушат, обрабатывают спиртом или раствором хлорида натрия, бария или кальция. Потом готовят растворы:

Гидроксид натрия 4 г на 100 мл дистиллированной воды.
Нитрат серебра 4 г на 100 мл воды.
Аммиак 7 г на 100 мл воды.
Сахар 2,5 г на 85 мл воды.

Затем растворы вливают в емкость и погружают в раствор растение. Поверхность покрывается тонким слоем серебра (химическое серебрение). Затем растение или фрукт подвергают гальваническому меднению.

Описанные в статье способы металлизации различных изделий и форм являются примером применения методов гальванопластики в домашних условиях и условиях художественной мастерской. Процессы гальванического меднения подробно описаны в статьях: Гальваника в домашних условиях , Меднение и могут быть применены к изделиям, изготовленным из различных материалов, в том числе из диэлектриков, с нанесенным токопроводным слоем.

Технология выполнения металлизации пластмасс

Металлизация пластмасс химическим способом позволяет изготавливать такие промышленные изделия и полуфабрикаты, как световые фильтры, печатные платы, катализаторы, заготовки для гальваники и многое другое. Металлизация позволяет улучшить стойкость пластмассы к механическим воздействиям, влаге и высокой температуре. Кроме того, детали, в которых применяется сочетание пластмассы и металла, весят значительно меньше металлических.

Технологические особенности металлизации

В качестве подслойной поверхности для гальваники чаще всего применяется медь. Медный слой играет роль демпфера для пластмассы, благодаря чему стабилизируются напряжения, неизбежные при значительной разнице в коэффициентах теплового напряжения столь разнородных материалов.

Подслой дополнительно хромируется или никелируется, как указано на рисунке ниже.

Варианты структур гальванических покрытий в несколько слоев

Пояснения к рисунку:

Пластмасса.
Медный слой с блеском.
Матовый медный слой.
Металл с химическим осаждением.
Никелевый слой с блеском.
Полублестящий никелевый слой.
Матовый никелевый слой.
Хромовый слой с блеском.
Конверсионный слой.
Матовый и блестящий металлический слои.

Структурные особенности составов, наносимых на электропроводный подслой покрытий, могут значительно разниться. Речь может идти о пленках блестящего, осветленного, велюрового, черненного, патинированного и других типов. Задача пленок не только в улучшении внешнего вида изделий. К примеру, никелированные покрытия продлевают эксплуатационный срок пластмасс. Дело в том, что никель способен обжимать пластмассу, значительно укрепляя этот материал.

Чтобы создать гальваническое покрытие, необходим электролит. Существуют разные виды применяемых электролитов, в том числе:

блестящего меднения;
электролиты для покрытия никелем;
специальные составы, на основе которых создаются покрытия велюрового типа или покрытия с вкраплением твердых частиц.

Также применяются и другие металлы, к примеру, олово или цинк. Однако перед нанесением таких металлов понадобится пассивирование, после которого на поверхности появляется пленка (с цветом или без). Такие пленки предохраняют материал от ржавчины или появления налета.

Химическая металлизация пластмасс характерна тем, что металлические подслои не имеют высокой электропроводности. Во всяком случае, проводимость ниже, чем в случае с электролитом. Поэтому при электрохимическом осаждении плотность применяемого тока должна быть незначительная – от 0,5 до 1 Ампера на квадратный дециметр. Если плотность будет выше, возникнет биполярный эффект, что приведет к растворению покрытия вблизи места, где имеется соприкосновение с токопроводящей подвеской.

В некоторых случаях, чтобы избежать растворения покрытия, на химически осажденный металлический слой наносится медь или никель. Причем делается это при маленькой плотности электротока, а вот последующие слои наносятся в обычном режиме.

Особенности создания гальванических покрытий

Гальванический слой, прежде всего, обеспечивает устойчивость металла к коррозийным процессам. При проведении гальванизации детали находятся в плотных электролитах. Таким образом, чтобы операция была успешной, на детали навешиваются специальные утяжелители.

Гальванические покрытия отличаются от металлических тем, что для их создания понадобится значительно большее количество контактов. Процесс гальванизации пластмасс характерен еще и сложностью подготовительного этапа, поскольку в данном случае труднее обеспечить хорошую адгезию.

Адгезивные свойства материалов

Адгезия характеризует качество сцепления между разнотипными элементами (в данном случае речь идет об адгезии между металлом и пластмассой). Прочность сцепления между металлическим и пластмассовым покрытиями должна находиться в промежутке между 0,8 и 1,5 килоньютонов на метр – на отслаивание и равняться 14 мегапаскалям – на разрыв. Максимально возможная адгезия, достижимая современными технологическими средствами, составляет примерно 14 килоньютонов на метр.

Адгезивные качества материалов относятся к числу весьма сложных явлений. Достаточно сказать, что не существует единой теории, которая в полной мере ответила бы на все вопросы относительно прилипания разнородных материалов друг к другу.

С точки зрения химической науки, адгезия – это химические взаимосвязи между разнотипными телами. Химические взаимодействия можно увидеть на пластмассовых поверхностях. На таких поверхностях имеются функционально активные группы, которые контактируют с металлами или покрывают металлические поверхности оксидами.

Молекулярный подход истолковывает адгезию как следствие присутствия межмолекулярных сил на межфазной поверхности, взаимодействием двух полюсов или же возникновением водородных связей. Так объясняется, к примеру, сцепление влажных травленых полиэтиленовых пленок после их сушки.

С точки зрения электрической теории, адгезивные качества возникают в силу того, что при взаимодействии пары тел возникает двойной электрический слой. В результате этот слой не позволяет телам отходить друг от друга, так как работают электростатические силы обоюдного притяжения разных зарядов.

Согласно диффузной теории (наиболее общепризнанной), адгезия происходит за счет межмолекулярных взаимодействий, которые особенно явно проявляются во время обоюдного проникновения молекул в поверхностные слои. В это время появляется некий промежуточный слой, вследствие чего наблюдается отсутствие явной границы между материалами.

И, наконец, механическая теория объясняет адгезию анкерным сцеплением выступающих частей металла в углублениях на пластмассовой поверхности. Такие углубления очень незначительны по площади (несколько микрометров), однако, когда в них попадает осаждаемый химическим способом металл, возникают так называемые механические замки.

На адгезию оказывают влияние и другие параметры, в числе которых можно выделить такие:

прочностные характеристики пластмассы;
присутствие благоприятствующих реакции химически активных групп на пластмассовой поверхности;
наличие стимуляторов адгезионных процессов, которые иначе называют промоторами (хромовые и оловянные соединения, пластификаторы);
отсутствие антипромоторов, которые препятствуют укреплению или даже разрушают промежуточный слой;
структура химически осаждаемого металла, а также параметры, при которых это осаждение происходит.

к содержанию ↑

Вакуумная металлизация

Технология состоит в напылении на пластмассу нихрома или алюминия с помощью вакуума. Нанесение металла на пластмассу с использованием вакуума осуществляется в специальной камере. Методика широко применяется для нанесения металлической пленки на всевозможные поверхности, например, детали автомобиля, пластиковую фурнитуру, сантехнические приборы, светотехнику и т.д. Чтобы защитить металл, применяются специальные лакокрасочные составы, отличающиеся повышенной твердостью и устойчивостью к воздействию влаги.

Вакуумная камера для металлизации к содержанию ↑

Металлизация в домашних условиях

Известны несколько методик самостоятельного нанесения металла на пластмассовое покрытие. Наиболее доступная из них – химическая. В данном случае не понадобится какое-либо специальное оборудование.

Применяемые металлы – серебро и медь. Пленка, которая получится в итоге, будет всего несколько микронов в толщину, однако она придаст основе красивый вид с металлическим отблеском.

Металлизация медью

Перед обработкой хорошо ошкуриваем и обезжириваем поверхность. Если деталь имеет выпуклости (дефекты), аккуратно сводим их на нет. Насыпаем на поверхность абразив и протираем поверхность тампоном. В случае если имеем дело с полиакрилатами, для обезжиривания понадобится раствор едкого натра, в котором деталь вымачивается сутки. Для обезжиривания полиамидов рекомендуется использовать бензин.

Когда изделие обезжирено, промываем его в дистиллированной воде, а затем на протяжении минуты держим в полупроцентном растворе хлористого олова и соляной кислоты (40 граммов на литр). Данный процесс именуется сенсибилизацией. Его цель – получить на пластмассе пленку гидроокиси олова.

После сенсибилизации проводим активацию поверхности. Для этого на протяжении 3-4 минут вымачиваем деталь в растворе азотнокислого серебра (2 грамма серебра на литр и 20 граммов этилового спирта на литр). Далее помещаем изделие в раствор, состоящий из следующих компонентов:

углекислой меди – 200 граммов на литр;
глицерина (90%) – 200 граммов на литр;
едкого натра (20%) – 1 литр;

Температура раствора должна составлять 18-25 градусов. Время на обработку – 60 минут.

Металлизация серебром

Предварительную обработку пластмассы проводим так же, как и в случае с медью: ошкуриваем и наносим абразив. Обмываем поверхность в воде с мылом, а затем в дистиллированной воде.

Обезжириваем изделие при помощи такого раствора:

ангидрид хрома – 100 граммов на литр;
сульфат железа – 10 граммов на литр.

После обезжиривания опять промываем деталь в дистиллированной воде. Сенсибилизацию проводим в растворе хлористого олова (2 грамма на литр). Далее размещаем изделие в растворе, включающем в себя такие компоненты:

серебро азотнокислое – 3 грамма на литр;
натр едкий – 3,5 грамма на литр;
аммиак (25%) – 8 миллилитров на литр;
глюкозу – 2,5 грамма на литр.

Рекомендуемая температура раствора – от 18 до 25 градусов. Время на обработку – 60 минут. В результате должен появиться равномерный и блестящий слой серебра. Если же где-то имеются неоднородности, то это можно объяснить недостаточным обезжириванием поверхности. В таком случае нужно удалить нанесенное серебро и повторить работу заново.

Для удаления серебра с пластмассы понадобится такой раствор:

ангидрид хром – 10 граммов на литр;
серная кислота – 3 грамма на литр.

Равномерную пленку рекомендуется обработать слоем лака, который защитит пластмассу. Также возможна дальнейшая гальваническая обработка поверхности.

Чудеса химической металлизации — технология

Часто, беря в руки блестящий металлом предмет, удивляешься его малому весу, и понимаешь, что это пластик или дерево с металлическим покрытием. Получить зеркальное или матовое никелевое, хромовое, медное или алюминиевое покрытие на обычном черном металле или неметаллической поверхности помогает химическая металлизация. Технология, доступная не только на производстве, но и в домашних условиях.

Разнообразие процессов металлизации

Нанести тонкий слой металла на любой предмет с твердой поверхностью можно различными методами, наиболее часто применяются:

Гальванический — обработка электролитом в специальных емкостях.
Электродуговой — напылением на поверхность струей сжатого воздуха расплавленного электродуговым плавлением металла электрода.
Газоплазменный — расплавленный металл наносят на обрабатываемой предмет в мелкодисперсном виде.
Плакирование — горячая прокатка изделий с нанесенным слоем металла.
Диффузионный — проникновение под действием высокой температуры в поверхностный слой обрабатываемого предмета атомов наносимого покрытия.
Горячий — погружение изделия в емкость с расплавом металла.
Химический — последовательное нанесение покрытия в несколько слоев, наподобие окрашивания.

Первые 6 способов обработки поверхностей выполняются по сложной технологии, требуют специального оборудования, такие покрытия наносят в производственных условиях. Последняя, химическая металлизация, оптимальна для выполнения в домашних условиях.

Преимущество

Цели металлизации разнообразны, в большинстве случаев это придание или увеличение определенных качеств:

устойчивости к коррозионным процессам;
устойчивости к механическим повреждениям;
износоустойчивости;
декоративности.

Качество пленки зависит от состава металла:

самое дешевое цинковое покрытие повышает антикоррозионные качества, активно используется в строительстве для защиты закладных деталей, цинком покрывают стальной лист перед покрытием пластиками и профилированием;

хром увеличивает твердость, придает жаропрочность, делает изделия привлекательными внешне;
алюминиевым покрытием защищают детали оборудования, работающего при повышенной температуре (до 900°С);
покрытие медью или оловом придает благородный вид даже пластиковым предметам;
серебро образует зеркальный блеск.

При проведении работ основное условие для получения результата — соблюдение технологии.

Химическая металлизация

Химическая металлизация — образование тонкой пленки металла на обрабатываемой поверхности под действием различных химических реактивов. Данным методом можно получить покрытие цинком (цинкование), хромом (хромирование), алюминием (алитирование) и другие. При помощи этой технологии возможно получение ровного слоя металла на материалах с различными видами поверхности: гладкими — стекло, фарфор, полированный камень, или пористыми: дерево, пластик, гипс.

Металлизация серебром

Выполнение химической металлизации в домашних условиях вполне возможно, но требует тщательной подготовки.

Рабочее место и оборудование

В результате химической реакции выделяется газ, негативно влияющий на слизистые оболочки дыхательных путей, поэтому процесс необходимо проводить в помещении с принудительной вентиляцией или на открытом пространстве.

Из оборудования понадобится:

эмалированная ванна;
мерные стаканы емкостью 1 л и 250 мл;
3 бутылки по 100 мл;
одноразовые шприцы на 5, 20, 50 мл3;
одноразовые стаканы по 50 мл;
кухонные электронные весы.

Не забудьте обзавестись резиновыми перчатками, респиратором, губками, комплектом спецодежды, так как при работе с концентрированной соляной кислотой требуется осторожность, иначе ожоги неизбежны.

Реактивы

В зависимости от материала обрабатываемого изделия и вида покрытия приобретаются реактивы. Для химической металлизации серебром понадобятся реактивы:

соляная кислота;
азотнокислое серебро;
двухлористое олово;
гидроксид натрия;
аммиак;
глюкоза;
формалин;
дистиллированная вода.

Приготовление растворов для:

активации поверхности — двухлористое олово, соляная кислота, дистиллированная вода;
восстановления — глюкоза, формалин, дистиллированная вода;
серебрения — азотнокислое серебро, гидроксид натрия, аммиак, дистиллированная вода.

Подготовка поверхности

поверхность готовят в несколько этапов. Пористые и окрашенные изделия ошкуриваются, снимается старый окрасочный слой, поверхность очищается от пыли, промывается и обезжиривается. Обезжирить можно уайт-спиритом, ацетоном или раствором гидроксида натрия в воде t= +40…+60°С. Поверхности протираются губкой с составом для обезжиривания, затем другой губкой промываются дистиллированной водой. Подготовленная поверхность должна полностью смачиваться водой, без сухих пятен — в этих местах дефекты будут неизбежны.

Покрытие изделия активирующим составом

Обрабатываемый предмет равномерно по всей поверхности поливают двухлористым оловом в течение 1 минуты, затем 3 минуты промывают дистиллированной водой.

Металлизация

Для получения равномерной металлической пленки на изделие одновременно и в равном объеме напыляется раствор восстановителя и серебрения. Так как полученная зеркальная пленка очень тонка и не прочна, ее можно упрочнить защитным лаком — прозрачным или тонированным.

Описанный метод напоминает процесс окраски. Существует другой, более сложный способ выполнения работ — электрохимическая металлизация.

Электрохимическая металлизация

Данная технология требует знания правил электротехнических работ, использования резиновых перчаток и соответствующей обуви во избежание ожогов и поражения током.

Оборудование

Для выполнения работ понадобится эмалированная ванна, паяльная лампа. Готовится установка для металлизации — токопроводящее основание, к которому будут крепиться обрабатываемые детали. Подводится ток.

Реагенты

Процесс проводится в растворе электролита, для подготовки поверхности необходим щелочной раствор или раствор гидроксида натрия в теплой воде. Для хромирования деталей используют 6-валентный хромовый ангидрид и 3-валентный сульфат или хлорид хрома.

Подготовка изделия

Поверхности тщательно зачищаются от жировых, масляных пятен, окрасочных слоев с помощью наждачной бумаги, очищается от пыли, затем промывается обезжиривающим составом и дистиллированной водой.

Процесс металлизации

Для получения качественного результата важно соблюдать температурный режим (80°С) и постоянную плотность тока. Изделия закрепляются на токопроводящем основании, подводится ток, опускаются в ванну с электролитом на 1 час.

Для укрепления слоя хрома предварительно возможно нанесение промежуточного слоя из другого металла — меди или никеля. Хромированное изделие для увеличения прочности слоя и долговечности можно покрыть прозрачным или тонированным лаком.

Металлизация изделий из пластмасс

Химическая металлизация пластмасс выполняется чаще всего электрохимическим способом. Способ увеличивает прочность, износостойкость, улучшают декоративные качества.

Виды покрытий:

велюровый;
глянцевый;
матовый;
патинированный;
черненый.

Само покрытие может быть медным, никелевым, хромовым, цинковым, оловянным.

Особенности процесса металлизации пластиков

Процесс электрохимической металлизации пластиков отличается от химической металлизации использованием промежуточных слоев. Грунтовочные, промежуточные слои снимают внутренние напряжения, возникающие из-за различных коэффициентов теплового расширения разнородных материалов.

Металлический грунтующий подслой наносят на пластиковые изделия при помощи тока плотностью 0,5…1 А/дм2. Использование тока большей плотности может привести к расслоению грунта в местах присоединения токопроводящих элементов. Избежать дефектов помогает нанесение дополнительного медного или никелевого грунтовочного покрытия, также током низкой плотности. Металлизацию финишным слоем выполняют на обычном режиме.

Металлизация пластика медью

Процесс нанесения слоя меди на пластик поэтапно:

Подготовка. Изделие ошкуривают и обрабатывают абразивным составом, снимая все выпуклости и выравнивая дефекты.
2. Обезжиривание. Акрилатный пластик обезжиривают раствором каустической соды в течение суток, полиамидные пластикаты обрабатывают бензином или уайт-спиритом, затем промывают дистиллированной водой.
3. Сенсибилизация. На поверхности формируют пленку гидроокиси олова, помещая на 1 минуту в 0,5% раствор литра хлористого олова и 40 гр соляной кислоты.
4. Активация. Обрабатываемый предмет в течение 3-4 мин погружается в азотнокислое серебро.
5. Металлизация. Процесс проводится в растворе 200 г на литр карбоната меди, 200 г на литр глицерина 90%, 1 литра 20% каустической соды при t=18…25C . Медное покрытие можно дополнительно защитить лаком.

Заключение

Химическая металлизация своими руками вполне возможна, но требует соблюдения мер предосторожности: использования защитных перчаток, респиратора, очков, спецодежды, а при работе электрохимическим методом — еще и знания техники безопасности при электротехнических работах. Только соблюдая технологию и технику безопасности можно получить красивое и долговечное покрытие медью, серебром, хромом или другим металлом на любых изделиях от пуговицы до автомобильных дисков.