Гальваническая ванна для цинкования своими руками

Гальваника в домашних условиях

Содержание статьи:

Известно две разновидности гальваники изделий – гальваностегия и гальванопластика, их можно применять в домашних условиях. В первом случае получается несъемное гальваническое покрытие, которое изменяет характеристики деталей и предметов. В зависимости от преследуемых целей, обработанные в ваннах изделия приобретают новые свойства: декоративность, хорошую отражательную способность, устойчивость к механическому воздействию и коррозии, износостойкость. С помощью гальванопластики в домашних условиях или на производстве создают точные копии образцов (осажденный слой металла отделяется от матрицы).

Что нужно знать о гальванике своими руками в домашних условиях

Независимо от того, выполняется гальваника на производстве или же своими руками в домашних условиях, обработка осуществляется в емкости, наполненной токопроводящим раствором.
Предмет помещается между двумя растворимыми или нерастворимыми анодами и подключается к отрицательному контакту. Аноды подсоединяются к плюсовому контакту. Оптимальное соотношение площадей катода/анода – 1:1.
Процесс гальваники запускается при замыкании электрической сети – с этого момента начинается перенос на отрицательно заряженное изделие (катод) ионов металла. В результате этого на предмете образуется покрытие нужной толщины.

Выбор покрытия для гальваники своими руками

Если в домашних условиях в приоритете решение технических задач (изменение электрической проводимости и антифрикционных свойств, повышение отражательной способности, прочности, устойчивости к коррозии), то применяются серебро, никель, медь. В декоративных целях в гальванике обычно используются драгоценные металлы: родий, золото, серебро, палладий.
Такое разделение очень условно. С помощью серебрения (золочения) удается получить качественное защитное покрытие, устойчивое к агрессивным средам. Меднение также находит применение в гальванике для декора изделий (такое покрытие подвергается дополнительной оксидной обработке).
Практика показывает: серьезно усилить прочность обрабатываемых заготовок путем гальваники поверхности своими руками не получится. В домашней мастерской достичь необходимого результата сложно, поэтому работа мастеров в первую очередь направлена на повышение привлекательности предмета.

Подготовка к нанесению покрытия гальваники в домашних условиях

Качество (однородность, прочность) готового покрытия напрямую зависит от правильности проведения подготовки поверхности к гальванике. Во многих случаях удаления загрязнений и обезжиривания бывает недостаточно – может понадобиться пескоструйная обработка. Иногда требуется шлифовка специальными пастами или наждачной бумагой.
В домашних условиях для удаления жирной пленки и других загрязнений с поверхностей часто применяется спирт и другие органические растворители. Могут также использоваться обезжиривающие растворы.
При подготовке к гальванизации изделий из стали и чугуна применяется раствор, содержащий кальцинированную соду, каустик, силикатный клей (из расчета на 1 л – 50 г, 20 г и 5-15 г соответственно). Температура раствора – 70-90°С. Для очищения предметов из цветных металлов используется раствор гидрофосфата натрия и хозяйственного твердого мыла (по 10-20 г/1 л). При проведении процедуры температура составляет 90°С.

Как сделать домашнюю ванну для гальваники своими руками

В домашних условиях обычно проводятся более простые работы, включающие в себя нанесение на поверхность меди или никеля, поэтому гальваническая ванна с легкостью собирается даже из подручных средств. Но и в этом случае важно соблюдать ряд условий:

• емкость для ванны должна быть жесткой, устойчивой к химическим реагентам, не пропускающей через себя электричество;
• в помещении для гальваники в домашних условиях должна находиться вытяжка;
• требуется постоянный доступ к чистой воде (даже самый легкий процесс потребует как минимум 5 промывок);

Самый популярный вариант, используемый многими мастерами в домашних условиях — сделать ванну из пластиковой канистры. Для этого нужно будет срезать крышку с горловиной, а ее боковины усилить армирующим материалом. На стенки полученной установки по линии среза надеваются уплотнители (для окон или автомобилей). Далее нужно будет закрепить крышку. Финальным этапом будет проделка отверстий для контактных штанг.
Сами штанги можно изготовить в домашних условиях из медной шины, диаметр каждой –до 10 мм. В концах с обеих сторон просверливают отверстия, чтобы можно было подключать полюса от источника питания. На расположенные по краям готовой гальванической ванны штанги навешиваются анодные пластины, подключенные к электричеству. На центральную штангу надета катодная деталь, подключенная к отрицательному полюсу. Ток и напряжение определяются, исходя из объема ванны и планируемых к проведению работ.

Схемы самодельных ванн и гальванических установок

Классическая схема гальванической ванны, сделанной своими руками, включает 2 основные операции:

• подготовительный этап;
• гальваническое покрытие металлом;

Подготовительный этап подразумевает подготовку обрабатываемого предмета или детали, которые чистят и обезжиривают. На этапе нанесения покрытия изделие приобретает «товарный» вид, после этого оно требует тщательной промывки поверхности в холодной, а затем горячей воде.
Сам процесс гальванизации в домашних условиях можно описать следующим алгоритмом. Обрабатываемое изделие подсоединяют к «минусовому» проводу устройства, далее опускают в электролитный раствор. «Плюсовой» провод подключают к аноду, который также опускают в гальваническую ванну.

Техника безопасности при гальванике в домашних условиях

Опасность этого технологического процесса заключается в использовании токсичных химических компонентов. Усложняет ситуацию нагрев электролита до высоких температур. Вредные испарения поражают дыхательную систему, существует риск получения химических ожогов кожи и слизистой.

При операциях в гальванических ваннах и установках, мастер обязан соблюдать технику безопасности:

• Работу необходимо проводить в нежилом помещении, оборудованном хорошей вентиляцией – в мастерской, пристройке, гараже. Требуется обеспечить заземление.
• Глаза нужно защитить очками. Перчатки для рук должны быть достаточно мягкими, но прочными. Также понадобятся клеенчатый фартук и резиновая обувь.
• Нельзя на рабочем месте пить или есть – велик риск оседания на продуктах вредных веществ, которые приведут к отравлению.
• Перед началом работы с гальваническими ваннами и установками в домашних условиях стоит обязательно изучить специальную литературу с доступным описанием особенностей гальваники.

Защита установок для гальваники в домашних условиях

Как уже было ранее отмечено, обеспечение надежной защиты — важнейшее условие, которое позволит избежать многих проблем при проведении гальванотехнических процедур. Если гальваническая ванна была изготовлена из пластика, то дополнительной защиты практически не потребуется. Но если планируются более масштабные объемы работы и ванна под электролит выполнена из металла, обязательно нужно будет защитить ее от коррозии, разрушительных процессов при контакте с растворами, а также искажения электрического поля. Сделать это несложно — потребуется провести футеровку установки с применением листовых полимеров посредством горячей сварки.

Источник

Гальваника своими руками в домашних условиях: технология и оборудование

Гальваника – это и раздел прикладной науки «Электрохимия», в котором изучаются процессы, протекающие при осаждении катионов металла на катоде, помещенном в электролитический раствор, и технологический процесс. Гальваника в домашних условиях или выполняемая на производстве позволяет наносить на поверхность обрабатываемого изделия тонкий слой металла, который может выступать в роли защитного или декоративного покрытия.

Домашняя гальваническая установка

Методы реализации такого технологического процесса, отличающегося достаточно высокой сложностью, уже хорошо отработаны, поэтому сегодня его активно используют не только производственные предприятия, но и многие домашние мастера.

Особенности процесса

Покрытие, формируемое на обрабатываемой детали при помощи гальваники, может наноситься в технологических целях либо выполнять декоративные, защитные или сразу обе функции. В декоративных целях создают тонкий слой золота или серебра, а чтобы обеспечить надежную защиту поверхности обрабатываемой детали от коррозии, выполняют цинкование или гальваническое меднение.

Схема процесса электролиза

Сделать гальванику даже в домашних условиях несложно. Выполняют такую процедуру следующим образом.

• В диэлектрическую емкость с электролитом опускают два анода, подключаемые к плюсовому контакту источника электрического тока. Материалом изготовления таких анодов должен быть металл, слой из которого необходимо сформировать.
• Само обрабатываемое изделие, подключаемое к минусовому контакту источника электрического тока и, таким образом, выступающее в роли катода, помещается в электролите между анодами.
• Гальванизация, то есть процесс переноса молекул металла с электролита на изделие-катод, начинает происходить в тот момент, когда замыкается полученная электрическая сеть.

В результате на обрабатываемой поверхности формируется тонкий и однородный слой металла, который изначально содержался в химическом составе электролита.

Схема гальванической установки

Необходимое оборудование

Гальваника своими руками может быть качественно выполнена с использованием даже самого простейшего оборудования, которое есть в арсенале многих мастеров. В первую очередь следует подобрать источник постоянного тока, который обязательно должен быть оснащен регулятором выходного напряжения. Наличие такого регулятора необходимо для того, чтобы иметь возможность плавно и в широких пределах изменять мощность вашего самодельного устройства для гальваники.

В качестве источника питания в домашних условиях очень удобно использовать выпрямитель электрического тока, который можно собрать самостоятельно (или приобрести серийную модель). Многие умельцы, выполняющие нанесение гальванического покрытия в домашних условиях, в качестве источника тока применяют серийные сварочные аппараты.

Для домашней гальваники подойдет стабилизированный блок питания с регулируемым напряжением (1,5–12 В)

Гальваническая ванна своими руками также может быть изготовлена без особых проблем. В качестве такой ванны можно использовать любую емкость из стекла или пластика, при этом необходимо учитывать, что в такую емкость для гальваники должна помещаться как обрабатываемая деталь, так и требуемое количество электролита. Очень важно также, чтобы ванна была достаточно прочной и могла выдерживать высокую температуру, величина которой может доходить до 80°.

Аноды, используемые для осуществления гальваники в домашних условиях, выполняют сразу несколько важных функций:

• подводят в электролит электрический ток и обеспечивают равномерное распределение последнего по обрабатываемой поверхности;
• возмещают убыль наносимого на изделие металла, расходуемого из химического состава электролита;
• способствуют протеканию некоторых окислительных процессов.

Выбирая аноды для своего гальванического аппарата, следует соблюдать одно важное правило: их площадь должна быть больше, чем площадь обрабатываемой поверхности.

Гальваника дома не может быть осуществлена без использования нагревательного прибора, при помощи которого электролит доводится до требуемой рабочей температуры. Очень удобно, когда интенсивность нагрева, обеспечиваемого таким устройством, может регулироваться. Если ориентироваться на опыт домашних умельцев, которые уже имеют опыт нанесения гальванических покрытий в домашних условиях, можно порекомендовать использовать в качестве нагревательного прибора небольшую электроплитку или обычный утюг с регулировкой степени нагрева подошвы.

Что потребуется для приготовления электролита

Чтобы безопасно хранить в домашних условиях химические реактивы, из которых будет готовиться электролит для гальваники, а также сам готовый раствор, вам потребуется стеклянная посуда с притертыми крышками. Количество химических реактивов, из которых готовится электролитический раствор, необходимо отмерять с точностью до одного грамма. Для решения такой задачи в домашних условиях подойдут даже недорогие электронные весы, которые можно приобрести в любом хозяйственном магазине.

Готовый электролит можно слить и в пластиковую бутылку, но для кислотных составов нужно использовать стеклянную посуду

Если вы решили заняться нанесением гальванических покрытий на различные изделия в домашних условиях, то наверняка столкнетесь с проблемой приобретения химических реактивов, из которых готовится электролитический раствор. Дело в том, что организации, производящие и реализующие такие химические вещества, могут продавать их только тем, кто имеет соответствующие разрешительные документы. Приобрести такие химические реактивы частному лицу или даже организации, не обладающим такими документами, проблематично.

Для нанесения декоративных металлизированных покрытий можно приобрести специальные комплекты, состоящие из всех необходимых компонентов

Как правильно подготовить изделие к процедуре

После того как вы изготовили свой гальванический аппарат, нашли все необходимое оснащение и химические составляющие, можно приступать к такому важному процессу, как подготовка изделия, которое будет подвергаться гальванике. Важность такого процесса очень сложно переоценить, так как именно от качества его выполнения во многом зависит то, какими характеристиками будет обладать готовое покрытие.

В большинстве случаев подготовка изделия к гальванике не ограничивается только очисткой его поверхности от загрязнений и ее обезжириванием. Выполняются также пескоструйная обработка и последующая шлифовка с использованием наждачной бумаги и специальных паст.

Гальваническое покрытие выделяет все недостатки поверхности, поэтому обрабатываемая деталь должна быть идеально подготовлена, то есть устранены все сколы, царапины и раковины

Для того чтобы обезжирить обрабатываемую поверхность перед гальваникой, можно использовать органические растворители в чистом виде или приготовить для этих целей специальный раствор. В частности, для эффективного обезжиривания стали или чугуна в домашних условиях готовят растворы, в состав которых входят едкий натр, жидкое стекло, карбонат натрия и фосфат натрия. Обезжиривание изделий из таких металлов выполняют в нагретом до 90° растворе. Цветные металлы можно эффективно обезжирить растворами, содержащими в своем составе хозяйственное мыло и фосфорнокислый натрий.

Составы щелочных обезжиривающих растворов

Чтобы получить качественное гальваническое покрытие как в домашних, так и в производственных условиях, с обрабатываемой поверхности необходимо также удалить окисную пленку, для чего используют специальные декапирующие растворы с серной или хлороводородной кислотой.

Требования техники безопасности

Любая гальваническая операция (цинкование, хромирование, никелирование, меднение и др.) является опасным технологическим процессом, поэтому при ее выполнении в домашних условиях необходимо строго следовать требованиям техники безопасности. Опасной гальванику делают как токсичные химические вещества, так и высокая температура нагрева электролита, а также риски, связанные с любыми электрохимическими процессами.

Для проведения гальваники в домашних условиях лучше отвести нежилое помещение, в качестве которого может выступать гараж или мастерская. В нем обязательно должна быть организована качественная вентиляция. Все электрическое оборудование, которое вы будете использовать для того, чтобы сделать гальванику, необходимо заземлить.

Резиновые перчатки, очки и респиратор – минимум необходимых защитных средств

Личная безопасность – самое важное правило, которого следует строго придерживаться при осуществлении гальваники в домашних условиях. К мерам, которые способны обеспечить такую безопасность, следует отнести:

• использование респиратора для защиты дыхательных путей;
• защита рук при помощи мягких и прочных резиновых перчаток;
• использование при работе клеенчатого фартука и обуви, способной защитить от ожогов кожу ног;
• защита органов зрения при помощи специальных очков.

Кроме того, во время процедуры гальваники не следует ничего есть и пить, чтобы случайно не наглотаться и вредных испарений.

Чтобы быть готовым к любым неожиданностям, которые могут возникнуть в процессе выполнения такой операции, лучше предварительно почитать специальную литературу или даже посмотреть обучающее видео на данную тему.

Никелирование

Покрытие металла слоем никеля в домашних условиях могут выполнять в качестве финишной обработки или перед хромированием. Такой процесс получил название «гальваностегия», так как наносимый на поверхность изделия слой никеля повышает ее устойчивость к негативным факторам внешней среды. Кроме высоких защитных свойств, никелевый слой отличается и декоративной привлекательностью.

Температура электролита при выполнении никелирования не превышает 25°, а плотность тока находится в пределах 1,2 А/дм 2 . Электролит, кислотность которого должна находиться в пределах 4–5 pH, представляет собой водный раствор, в состав которого входят такие химические элементы, как сульфат никеля, магний, натрий, пищевая соль, борная кислота.

После завершения процесса гальваники изделие извлекают из электролитического раствора, промывают в воде, тщательно просушивают и полируют.

Хромирование

Гальваническое хромирование в домашних условиях или на производственном предприятии позволяет придать поверхностному слою обрабатываемого изделия более высокую твердость, устойчивость к коррозии, а также декоративность. Поскольку хромовое покрытие отличается достаточно высокой пористостью, его выполняют после гальванического нанесения меди на обрабатываемую деталь (либо никелирования). Для выполнения такой технологической операции используют аноды, которые изготовлены из сплава свинца, олова и сурьмы.

Установка гальванического хромирования

На конечный результат хромирования, выполнить которое в домашних условиях достаточно сложно, так как для этого необходимо использовать токи высокой плотности – до 100 А/дм 2 , оказывают влияние различные факторы. К наиболее значимым из них следует отнести:

• температуру используемого электролита – от данного параметра зависит оттенок формируемого покрытия, которое может быть матовым (температура ниже 35°), блестящим (35–55°) и молочным (выше 55°);
• химический состав электролита, оказывающий влияние на защитные свойства формируемого покрытия, а также на его цвет, который может быть темно-голубым, синим, агатовым.

Заключительным этапом хромирования после извлечения детали из электролитического раствора является промывка обработанной поверхности водой, последующая нейтрализация в растворе пищевой соды, еще одна промывка, просушка и полировка с использованием специальных паст.

Меднение

Меднение с использованием гальваники в домашних условиях необходимо для того, чтобы создать на поверхности обрабатываемого изделия токопроводящий слой, отличающийся небольшим значением электрического сопротивления, а также для того чтобы защитить деталь от негативного воздействия внешней среды.

Наносить слой меди на стальные и чугунные изделия, предварительно не покрыв их слоем никеля, смертельно опасно, так как для этого необходимо использовать цианистый электролит.

После предварительного никелирования металл покрывают слоем меди с использованием раствора сернокислой меди, концентрированной серной кислоты и воды комнатной температуры.

Золочение и серебрение

Покрытие металла слоем серебра или золота – это не только гальванопластический метод обработки, при котором с поверхности обрабатываемого изделия получают точную копию, но и технология, позволяющая создать на детали защитный и токопроводящий слой. Чтобы нанести на деталь из черного металла серебро, ее необходимо предварительно покрыть никелем.

Электролит для выполнения серебрения включает в свой состав железноцианистый калий, карбонат натрия и дистиллированную воду. Рабочая температура такого раствора не должна превышать 20°. В качестве анодов при выполнении серебрения методом гальваники используются пластины из графита.

Для серебрения детали опускаются в электролит, содержащий соль металла, например, нитрат серебра

Возможна также гальванопластика дома, в процессе выполнения которой поверхность изделия формируется при помощи слоя золота. Кроме того, при помощи такой технологии может быть выполнено и простое золочение детали. При этом для гальваники применяется водный раствор золота с синеродистым калием. Работать с таким электролитическим раствором можно только в помещениях с хорошей вентиляционной системой.

Многие домашние мастера задаются вопросом о том, как сделать процесс золочения более безопасным для человеческого здоровья. Для решения этой задачи ядовитую кислоту можно заменить на железистосинеродистый калий, который также называют кровавой солью. Перед выполнением золочения в домашних условиях изделие тщательно очищают и покрывают медью, если оно изготовлено из стали, свинца, олова или цинка. Для улучшения адгезии слоя золота с обрабатываемой поверхностью изделие перед обработкой окунают в раствор азотнокислой ртути.

При выполнении золочения в электролит вместе с анодами помещают листик золота. После окончания гальваники изделие просушивают в опилках, а затем полируют.

Источник