Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гальванопластика получение точных копий

Гальванопластика получение точных копий

Что такое гальванопластика это получение точных металлических копий путем электроосаждения металла.

Открытие явления гальванопластического копирования принадлежит русскому академику Б. С. Якоби, который впервые в 1836 г. путем электролитического наращивания меди изготовил клише для печатания бумажных денежных знаков. Этот процесс сразу же получил техническое применение в мастерской Экспедиции заготовления государственных бумаг (Гознак) и вскоре распространился в других странах.

В 1840 г. в Петербурге под руководством Якоби было организовано первое крупное предприятие гальванопластического воспроизведения скульптуры на котором работало более 2500 рабочих. Здесь были изготовлены гальванопластическим методом скульптуры для Исаакиевского собора, Эрмитажа, садов и парков Петербурга и его пригородов, Большого театра в Москве.

Россия является также родиной гальванопластического изготовления бесшовных труб, которые в 1867 г. экспонировались И. М. Федоровским в Париже на Всемирной выставке.

В настоящее время гальванопластика используется в самых разнообразных областях техники и прикладного искусства. Путем гальванопластики готовят рефлекторы, матрицы для прессования различных изделий (граммофонных пластинок, искусственных зубов, пуговиц, кукол и т.д.), гальваностереотипы, матрицы для тиснения кожи, бумаги, печатные схемы, фольгу и сетки. Гальва нопластика широко применяется в искусстве для изготовления скульптур, барельефов, медалей, ювелирных изделий и т. п. Основные технологические операции в гальванопластическом производстве сводятся к следующим:

1) изготовление металлических или неметаллических форм;

2) нанесение проводящего слоя (для неметаллических форм);

3) нанесение разделительного слоя (для металлических форм);

4) электрохимическое осаждение металла;

5) отделение форм от полученных копий и окончательная обработка последних.

Изготовление форм для гальванопластики

Формой, на которую осаждают металл, может служить как копия с оригинала, так и сам оригинал. В большинстве случаев оригиналы не используют для электроосаждения, так как это связано с возможностью их порчи. Существуют два принципиально различных метода изготовления форм. Форма может являться «негативной» копией с какого-либо оригинала. В этом случае осажденный слой металла станет «позитивным» и будет полностью соответствовать оригиналу. Во втором случае оригинал может отсутствовать, а форма готовится путем непосредственной обработки материала по чертежу.

Выбор материала формы и изготовление ее — наиболее ответственные операции в технологии гальванопластики. Формы могут быть изготовлены из самых различных материалов — металла, пластмассы, гипса, восковых композиций, желатины и т. д. Основные требования, которые предъявляются к формам, — сохранять точный отпечаток оригинала и не взаимодействовать химически с электролитом.

Наиболее часто в производственной практике применяется изготовление форм из гипса, восковых композиций, стали, сплавов алюминия, свинца. Стальные формы применяют для воспроизведения деталей, допускающих простой разъем. Основным преимуществом стальных форм является возможность их повторного многократного использования.

Свинцовые формы используют для снятия копий с металлических оригиналов, имеющих небольшой рельеф и способных противостоять значительным давлениям. В полиграфии для производства гальваностереотипов также используют свинцовые формы.

Формы из алюминия и его сплавов относятся к числу растворимых форм, т. е. разрушаемых по окончании гальванопластического наращивания металла. Их применяют в тех случаях, когда требуется очень высокая точность размеров и чистота поверхности в сочетании со сложностью конфигурации.

В качестве материала форм можно пользоваться и легкоплавкими сплавами (например, сплавом Вуда), однако к этим сплавам прибегают реже.

Из неметаллических материалов одним из наиболее употребительных являются гипс и восковые композиции, которые широко распространены в художественной гальванопластике.

Нанесение проводящего слоя

Перед нанесением проводящего слоя на неметаллические формы необходимо выполнить ряд подготовительных операций. Прежде всего поверхность форм должна быть тщательно очищена от загрязнений. Если формы приготовлены из гигроскопических материалов, их необходимо сделать водонепроницаемыми. Например, гипсовую форму обычно пропитывают предварительно расплавленным воском. В тех случаях, когд,а проводящий слой наносят путем химического восстановления серебра или меди из водных растворов, применяют обработку в растворе хлорида олова, обеспечивающую хорошее смачивание поверхности, качественную структуру металлической пленки.

Существуют различные способы нанесения проводящего слоя.

Механическое нанесение проводящего слоя путем графитирования — наиболее простой и дешевый способ. Графит втирают в поверхность формы мягкой волосяной кистью. Для этих целей используют высокосортный чешуйчатый графит.

Электропроводность графитовой пленки и скорость покрытия ее металлом зависят от степени чистоты графита, размера и формы частиц. Графит должен содержать не менее 92% углерода. От примесей силикатов и окислов железа в графите освобождаются путем последовательной обработки в серной и соляной кислотах и едком натре. Для получения качественного покрытия частицы графита не должны быть чрезмерно малыми, так как в противном случае трудно получить сплошную проводящую пленку. Проводящий слой можно получить путем химического восстановления металлов из водных растворов. В настоящее время разработаны способы получения пленок серебра, меди, золота, никеля, кобальта и некоторых других металлов. Наиболее широко применяют пленки серебра, реже меди. Обычно для серебрения берут аммиачный раствор окиси серебра, а в качестве восстановителя формальдегид, пирогаллол, глюкозу, сегнетову соль.

Способ нанесения проводящих паст с последующим вжиганием применяют в тех случаях, когда необходимо получить более прочное сцепление металлического покрытия с непроводником — керамикой, стеклом или пластмассой.

Для получения проводящего слоя используют специальные составы — пасты, которые наносят на поверхность и затем нагревают до сплавления с диэлектриком. Наибольшее распространение получили пасты на основе серебра.

Нанесение разделительного слоя

Чтобы легче отделить нарощенную копию от металлической формы, наносят так называемый разделительный слой. Разделительными слоями могут служить пленки из окислов и солей некоторых металлов, а также из графита и органических веществ (жиры и масла). Чаще всего разделительный слой наносят химическим путем. В зависимости от металла, из которого изготовлена форма, наносят сульфидные, оксидные, хроматные и другие пленки. Сульфидные пленки могут быть образованы на свинце, меди, серебре, никеле при обработке их 1 % раствором Na2S.

Хроматные пленки на серебре и свинце получаются погружением в раствор, содержащий 1 гл К2Сr2О7. Оксидные пленки образуются при обработке их различными окислителями.

Осаждение металла на проводящий и разделительный слой

Как уже отмечалось, металл осаждается либо на металлические формы, покрытые разделительным слоем, либо на неметаллические формы, покрытые проводящим слоем. Во втором случае при подготовке к осаждению металла необходимо особое внимание уделять контактным приспособлениям. Обычно перед нанесением проводящего слоя к форме по ее периферии прикрепляют медную проволоку. Монтировать проволоку следует за пределами рабочей поверхности формы, в противном случае могут возникнуть затруднения при электроосаждении металла. Кроме того, для ускорения процесса затяжки формы металлом (в частности, при графитировании) к отдельным точкам поверхности подводят ток с помощью тонких медных проволочек.

Перед завешиванием форм в ванну поверхность проводящего слоя для лучшего смачивания обрабатывают специальными растворами. Так, если проводящий слой нанесен на восковую или гипсовую форму графитированием, то форму перед затяжкой медью смачивают 50% раствором этилового спирта или смесью электролита со спиртом в отношении 1:1.

Завешивание изделий в ванны рекомендуется проводить под током во избежание травления металлических проводящих пленок. Первичное покрытие металлом по проводящему слою необходимо проводить в условиях, обеспечивающих осаждение металла с малыми внутренними напряжениями, так как в противном случае осадок может отстать от формы.

Для «затяжки» по проводящему слою применяют обычно слабокислые медные и никелевые электролиты.

Обычно первичное покрытие ведут без перемешивания и при малых плотностях тока. В этих условиях нецелесообразно проводить наращивание толстых осадков металла, так как оно было бы слишком длительным. Поэтому после затягивания формы метал лом в первой ванне, ее переносят во вторую с более концентрированным раствором, работающую с перемешиванием, а в некоторых случаях и с подогревом, и допускающую более высокую плотность тока. Составы электролитов для наращивания толстых слоев металла практически мало отличаются от составов, применяемых в гальваностегии.

В тех случаях, когда геометрия формы позволяет произвести отделение полученной копии от формы без ее повреждения, такое отделение является простой механической операцией. Однако иногда приходится прибегать к специальным приемам, облегчающим разъем. Так, отделение стеклянных, стальных форм производится за счет разных коэффициентов расширения металла и формы при нагревании. В некоторых случаях приходится форму разрушать.

При воспроизведении сложных, объемных скульптурных изделий наращивание металла ведут по частям, которые в дальнейшем соединяются внутренними болтами или спаиваются.

Применение гальванопластики

При изготовлении бесшовных труб сложного профиля, когда невозможно удалить форму механическим путем, приходится выбирать такие материалы для форм, которые по окончании процесса можно либо выплавить, либо растворить. Если требуется точное воспроизведение заданных очертаний и размеров, применяют алюминиевые формы, которые после наращивания растворяют в едком натре.

Изготовление прямых медных труб разного диаметра, а также наращивание волноводов, имеющих несложные очертания, г альванопластический метод изготовления листов, лент, фольги заключается в наращив ании металла на вращающийся барабан из нержавеющей стали. Барабан на две трети диаметра погружен в ванну с электролитом.

Плотность тока и скорость вращения рас считывают так, чтобы за один оборот барабана получить ленту требуемой толщины. Если толщина изготовляемой ленты меньше 0 ,3 мм , то гальванопластический способ может по себестоимости конкурировать с прокаткой.

Гальванопластическим методом можно изготовить сетки с любым количеством отверстий заданной конфигурации и величины. Полученные этим способом сетки имеют гладкую поверхность, свободную от узлов, неизбежных при изготовлении сеток методом плетения. Такие сетки могут применяться в химической, машиностроительной, металлургической, пищевой и легкой промышленности.

При изготовлении формы для сеток, медную или латунную пластину требуемого размера тщательно полируют, обезжиривают и покрывают светочувствительным хромово-желатиновым составом, который затем высушивают. Затем накладывают негатив с оригинала (сетки) и экспонируют на свету. При этом освещенные участки светочувствительного слоя делаются нерастворимыми в воде, а неосвещенные — остаются растворимыми. Экспонированную пластину проявляют, промывая в теплой воде, причем растворимые участки удаляются; пластину подогревают до 150° С, чтобы обеспечить прочное сцепление металла с нерастворимыми участками светочувствительного слоя.

Далее пластину помещают в ванну для химического или электрохимического травления, которое производят до тех пор, пока металл на незащищенных участках не стравится до нужной глубины (50—80 мк). В заключение химически удаляют «задубленный» светочувствительный слой, а углубления пластины заполняют окрашенной пластмассой до уровня плоскости пластины. После этих предварительных операции на пластину наносят тонкий слой никеля. Для нанесения раздели шеллачной или иной массы отпрессовываются пластинки.

В современной радиотехнической промышленности печатные схемы широко используют в радиоприемниках, телевизорах и в большом количестве других электронных приборов. «Плата» (пластина) с печатной схемой представляет собой изолированное основание, на поверхности которого расположены монтажные проводники в виде металлических полосок. Изготовление «плат» с печатным монтажом осуществляют различными путями.

Один из наиболее распространенных способов заключается в следующем. Изоляционную гетинаксовую «плату» подвергают пескоструйной обработке, так как шероховатость поверхности улучшает сцепление осаждаемого металла. Затем «плату» подвергают химическому меднению. После меднения наносят изображение схемы путем горячего тиснения сухих слоев краски или посредством перенесения резиновым валиком слоя краски с печатной формы (клише) на поверхность «платы» (способ офсетной печати). Далее следует гальваническое наращивание на участках, не покрытых краской, слоя меди толщиной 30—40 мк, который затем электрохимически серебрят.

Слои краски удаляют электрохимической обработкой в щелочном растворе, а удаление слоя химически осажденной меди с пробельных мест осуществляют в растворе персульфата аммония.

Статья на тему Гальванопластика

Читать еще:  Порадуй себя идеальным партнером: виды вибраторов

Гальваника медью в домашних условиях: общие сведения

С технической точки зрения обработка – это электрохимический процесс. В процессе всегда есть два «участника» анод+электролит (источник металла) и деталь.

Технология гальваники медью в домашних условиях достаточно проста. Заключается она в том, что за счет электролита и проводимого через него тока выделяются атомы металла. Они оседают на поверхности, образуя медное покрытие.

Среди основных этапов гальванического меднения в домашних условиях:

  • Подготовка поверхности (механическая и химическая).
  • Нанесение подслойного покрытия (если необходимо)
  • Меднение в соответствующем исходному металлу электролите.

Для декоративного гальванического меднения подойдут электролиты матового и блестящего меднения. После нанесения слоя, можно обработать поверхность в электролитах серебра, золота никеля и т.д.

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.

Плотность меди 8,96 г/см 3 , атомная масса 693,54, удельное электрическое сопротивление 1,68×10 -8 Ом×м, температура плавления +1083°С. На открытом воздухе в присутствии агрессивных химических соединении медь окисляется, при контакте с сернистыми соединениями покрывается пленкой сульфида меди темно-коричневого или серого оттенков. Под влиянием углекислоты и влаги пленка приобретает зеленый цвет, верхний слой состоит из гидрокарбонатов. Медь легко растворяется в растворе азотной кислоты, разбавленная серная кислота на химическое меднение негативного влияния почти не оказывает. Но наличие кислорода увеличивает скорость протекания химических реакций. При наличии открытых пор в покрытии образуется гальванопара, что нужно учитывать при меднении. Железо в этом случае является анодом, коррозионные процессы протекают очень интенсивно.

В связи с такими особенностями, процесс меднения в большинстве случаев должен завершаться дополнительной обработкой поверхностей. Покрытия шлифуются или полируются до зеркального блеска. Медь имеет высокую адгезию с различными металлами: алюминий, серебро, цинк, никель, свинец, хром и т. д. В связи с этими особенностями химическое меднение часто используется для создания подслоя при серебрении, никелировании, хромировании поверхностей деталей. Меднение получило широкое распространение в качестве метода эффективной защиты отдельных участков деталей от появления эффекта науглероживании при процессе цементации. В зависимости от назначения деталей или изделий гальваническое нанесение меди может иметь следующую толщину:

Толщина слоя меди на поверхности обрабатываемых деталей

Сравнительные показатели растворов

В процессе меднения используется большое количество специальных технологических растворов, разделяемых на две большие группы:

  • Простой кислый электролит. Из простых применяется фторборатный, кремнефторидный, сульфатный, хлоридный и сульфамидный раствор.
  • Комплексный электролит. Преимущественно щелочные, медь присутствует как положительно или отрицательно заряженные комплексные ионы.

График поляризационных кривых осаждения меди из различных типов электролитов

Процесс осаждения в кислых электролитах происходит при высокой плотности по току, они устойчивы, просты по химическому составу. Главными составляющими являются соответствующие кислоты и соли, осадки меди из них достаточно плотны и имеют крупнокристаллическую структуру. Недостатки – непосредственное меднение стали, цинковых сплавов и иных металлов происходит с более низким отрицательным потенциалом, чем медь.

Обработка деталей в комплексных электролитах выполняется за счет комплексных ионов, для них требуется высокая катодная поляризация. Выход по току меньше, что способствует более равномерному осаждению, структура мелкокристаллическая. Используются пирофосфатные, цианидные, аммонийные, триполифосфатные, цитратные и другие растворы.

Способность рассеивания электролитов для меднения

Простые кислые составы

  1. Сульфатные. Главные компоненты серная кислота и сульфат меди. Сернокислое соединение отличается невысокой электропроводимостью, для повышения параметра добавляется серная кислота. Выход меди по току достигает 100%, на катоде не выделяется водород. За счет повышения концентрации кислоты уменьшается растворимость сульфата, что понижает верхний предел максимально допустимой плотности тока.

Влияние содержания серной кислоты на электропроводность электролита

При перемешивании увеличивается концентрация медных ионов на катодном слое. При повышении температуры возрастает растворимость сульфата меди, электролит повышает кислотность, что приводит к получению мелкокристаллических осадков.

Для улучшения катодной поляризации в электролит добавляются поверхностно активные вещества. Дополнительно они уменьшают образование наростов на острых краях.

Режимы и состав сульфатных электролитов для меднения

Для образования блестящего покрытия используются аноды АМФ, не допускающие образование шлама, или аноды из особо чистой рафинированной меди.

Влияние концентрации меди на плотность тока с перемешиванием (1) и без перемешивания (2). Электролит фторборатный.

Для недопущения попадания шлама аноды помещаются в чехлы, изготовленные из кислотоустойчивого материала, дополнительно раствор постоянно фильтруется.

  1. Фторборатные. Отличаются высокой устойчивостью, гальваническое нанесение получается плотным и мелкокристаллическим, рассеивающие показатели такие же, как при сульфатном меднении. За счет большой растворимости увеличивается плотность тока, осаждать медь непосредственно на детали нельзя.

Состав и режим работы фторборатных электролитов

При непрерывном перемешивании допускается повышать плотность тока. Контроль технологически параметров меднения осуществляется измерением кислотности раствора. Для повышения качества меднения используется карбонат натрия, для понижения медный купорос.

  1. Нитратные. Электролит используется при гальванопластике, обеспечивает повышенное качество осадка.

Режимы и состав нитратных электролитов

  1. Цианидные. Условия обработки значительно отличаются от осаждения из кислых, в них медь существует в виде комплексных ионов, что заметно понижает ее активность. Увеличение плотности тока принуждает катодный потенциал резко смещаться в поле отрицательных значений. Но процесс меднения нельзя производить при увеличенной плотности тока в связи с тем, что выход меди может падать до нуля. Главными компонентами раствора являются свободный цианид натрия и комплексный цианид калия. Во время работы содержание меди понижается из-за недостаточной их растворимости.

Режим и состав цианидных электролитов для меднения

  1. Пирофосфатные. Медные осадки имеют мелкокристаллическую структуру, гладкие, блестящие или полублестящие. Для улучшения качества обработки и повышения катодной и анодной плотностей может добавляться медный купорос. Катодный потенциал в пирофосфатных растворах имеет более отрицательные параметры, чем у кислотных.

Режим и состав пирофосфатных электролитов

  1. Этилендиаминовые. Процесс меднения может осуществляться непосредственно по поверхности стали, при низких плотностях тока катодная поляризация достигает больших значений. Рассеивающие характеристики выше, чем у сульфатных, но ниже, чем имеет цианидный раствор.

Режим и состав этилендиаминовых электролитов

Загрузка и выгрузка деталей должна выполняться при минимальной силе тока, в первые 40–50 секунд дается толчок тока, в три раза превышающий рабочие значения меднения.

  1. Полиэтиленполиаминовые. Во время обработки деталей потенциалы смещаются в поле отрицательных значений, электролит применяется вместо цианидных.

Режим работы и составы полиэтиленполиаминовых электролитов

  1. Аммонийные. В состав входит аммиак, сульфат аммония и сульфат меди. При невысоких плотностях тока уменьшается выход по току, улучшение меднения осуществляется за счет добавления нитрата аммония. Осадки равномерные по толщине, плотные и полублестящие.

Режимы работы и состав аммонийного электролита

Без специальной обработки поверхностей медные осадки имеют недостаточную адгезию, причина – пассивирование стали раствором аммиака. Улучшение параметров покрытия достигается введением в раствор нитрата меди.
Устройство ванны меднения Линейные параметры и конструктивные особенности должны отвечать требованиям ГОСТ 23738-85. Гальваническая ванна изготавливается из модифицированных особо устойчивых пластиков, конкретные марки подбираются с учетом параметров технологических процессов.

Ванна без кармана. Наиболее простая конструкция, применяется как в отдельности, так и на производственных линиях.

Ванна без кармана

Ванна с карманом. Обработка может выполняться с одновременными процессами удаления верхнего загрязненного слоя электролита.

Ванна с карманом

Конкретный выбор ванны меднения осуществляется в зависимости от особенностей предприятия, характеристик подлежащих меднению деталей и общих производственных мощностей.

Во время проектирования рассчитываются максимальные нагрузки с учетом объема раствора, длина, высота и ширина может изменяться по желанию заказчиков. При необходимости на ванны меднения устанавливается дополнительное оборудование и водопроводная арматура. За счет специальных механизмов улучшается качество процесса меднения. Используемые пластики адаптируются к химическому составу электролита и температурным режимам меднения.

Механическая подготовка поверхностей

Перед меднением с поверхности должна удаляться окалина, заусеницы и раковины. Качество обработки регламентируется положениями действующего ГОСТа 9.301-86. Конкретные параметры шероховатости устанавливаются в зависимости от назначения покрытия. После механической обработки деталей с поверхности должны быть удалены все дефекты, оказывающие негативное влияние на качество меднения. В обязательном порядке удаляется техническая смазка и эмульсия, металлическая стружка, продукты коррозионных процессов и пыль.

Подготовка к меднению производится при следующих технологических операциях:

  1. Шлифование. Верхний слой деталей снимается абразивными элементами, может быть тонким, декоративным или грубым.
  2. Полирование. Во время операции сглаживаются мельчайшие выступы, поверхность блестящая зеркальная.
  3. Крацевание. Для очистки поверхностей применяются металлические щетки.
  4. Галтовка. Детали обкатываются в специальных колоколах.
  5. Химическое и электрохимическое обезжиривание. Для обработки используют органические и неорганические растворы.

От качества предварительной подготовки поверхностей во многом зависит процесс меднения и физические показатели осадков.

Материалы и оборудование

Для приготовления раствора для гальванопластики в домашних условиях понадобится следующее:

  • Блок питания – источник постоянного тока.
  • Электролиты от аккумулятора машины или серная кислота, в зависимости от того, что проще купить.
  • Медный купорос – непосредственно из этого вещества медь будет осаждаться на предметах.
  • Дистиллированная вода для правильной концентрации раствора.
  • Медицинский спирт – улучшает качество раствора.
  • Графитовый спрей – им покрывают изделия, не обладающие электропроводностью.
  • Пластилин – понадобится и присоединении пластины к проводу и для изоляции частей изделия, которые не должны покрываться слоем металла.
  • Медная пластина – для непосредственного электролиза.

Классический рецепт предполагает использование серной кислоты, но она продается только для химических лабораторий, и не каждый имеет возможность ее достать. Для приготовления раствора электролита для гальванопластики в домашних условиях потребуется:

  • 250 грамм купороса;
  • 60 грамм серой кислоты;
  • 1 литр воды.

Медный купорос разводят в 500 мл воды. Когда компоненты смешаются, серную кислоту медленно наливают в воду. Если сделать наоборот, едкая кислота разбрызгается. После смешивания постепенно доливают воду, чтобы получить нужный объем. В домашних условиях приготовление раствора электролита станет безошибочным после нескольких попыток.

Можно использовать готовый электролит из аккумулятора. В этом случае на такое же количество медного купороса требуется взять 15 мл спирта и 145 мл раствора электролита.

Читать еще:  Как сделать подъемный кран своими руками

Особенности метода

Осаждение металлов на основе за счет электрохимической реакции позволяет покрыть основу различными металлами.

Происходит это путем перемещения частиц с анода на катод, для чего реализуются две различных методики:

— происходит надежное сращивание поверхностей благодаря подбору составляющих с высокой адгезией и подготовкой основы. Технология носит название гальваностегии;

— если металл не срастается с поверхностью, а база выполняет роль отпечатка для создания нового изделия из сплава, то это гальванопластика.

Лаборатория для выполнения этих задач должна быть подготовлена, оснащена необходимым оборудованием. Понадобится ванная для гальваники, чаще всего ее изготавливают на основе веществ, не вступающих в реакции с составными, как оргстекло. Постоянный ток обеспечивают селеновые выпрямители, поддерживать повышенную температуру позволяют кварцевые трубки из нихрома. Заготовки для осаждения фиксируются на подвесках, перемещение их осуществляется за счет электромотора. Электролит находится в постоянном движении, что обеспечивает воздух под давлением, в емкость он подается за счет компрессора, при этом газ очищается от примесей встроенным фильтрующим элементом. Для выполнения поставленных задач необходим определенный режим температуры, времени, который контролируется автоматикой.

Гальваностегия

Этот метод актуален для получения слепков/моделей повышенной прочности, которая растет за счет металлизации поверхности. Так же за счет него создают изолирующие покрытия, например, для пресс-форм. Если пациент стоматологической клиники страдает от непереносимости определенных материалов, как акрил, на базис по всей площади контакта с тканями ротовой полости наносится металл.

Рабочая поверхность модели из гипса обрабатывается двумя методиками. Либо проводится предварительная обработка, после чего модель формируется из гипса, либо по слепку получают форму, после чего она металлизируется. При первой методике техник получает металлизированную модель после удаления слепочной массы.

Покрыть поверхность конструкции допускается, если для ее создания используется тиодент, сиэласт, а так же термопластические составы. Основные конструкционные материалы в ортопедической стоматологии можно подвергать рассматриваемым процедурам.

Процесс занимает несколько этапов:

— сначала на ложке со слепком фиксируется контакт (проволока), пропускается она так, чтобы образовывать небольшое колечко. Полученный элемент представляет собой катод, проводник;

— далее необходимо повысить восприимчивость материала к осаждаемым частицам. С этой целью поверхность обрабатывается около четверти часа 1-процентным раствором дихлорида олова. За этот период на базе появляются центры кристаллизации с осажденными молекулами серебра. После завершения процедуры изделие промывается дистиллированной водой;

— так как смеси для создания моделей не являются проводящими, необходимо создать слой, который обеспечит движение тока. Наносится слой для этой цели двумя методами, либо кистью по поверхности распределяется жидкий графит, либо проводится серебрение. Второй принцип подразумевает погружение изделия в раствор серебряно-аммиачной соли на период от 15 до 20 минут (температура комнатная), что позволяет получить токопроводящий слой по всей поверхности. После этого деталь промывается дистиллированной водой, высушивается фильтровальной бумагой;

— на завершающем этапе заготовка погружается в ванну на 7-10 минут, за это время на нее осаждается необходимое количество металла.

Металлизация гипсовой модели происходит с небольшими отличиями, так как ее материал не является водонепроницаемым. Обеспечить защиту от ваги можно за счет варки в воске, который заполняет малейшие поры и каналы, либо за счет нанесения нескольких слоев клея БФ-2 или 4, нитролака.

В остальном принцип идентичен предыдущему методу, но при покрытии слепка модели стопроцентно идентичны отображаемому объекту по размерам и форме. Минимальные отклонения могут проявиться только при усадке/расширении материала заготовки. Модель за счет тех же физических процессов может сильно отличаться от исходной геометрии по габаритам и форме. Часто усадку и расширение демонстрируют материалы заготовки – амальгама, легкоплавкие металлы и гипс. Используя материал для ортопедической стоматологии для техников, необходимо подбирать его с учетом дальнейшего комфорта клиента.

За счет осаждения веществ допускается компенсировать усадку заготовок, а так же упрочнить внешние слои. На гипсовой модели металл исключает изменение габаритов из-за усадки, в частности это касается литых мостов и бюгелей, вне зависимости от того, опираются они на коронки с абатментами или сохранившиеся зубы.

По аналогии с первой технологией, нужен токопроводящий слой. Контролировать в процессе необходимо толщину полученного металла, она подбирается в соответствии с предстоящими задачами. Чем толще – тем выше прочность модели, если компенсируется усадка, то процесс останавливается сразу после достижения исходных размеров детали.

Меднение

Медь часто используется для выполнения описанных и аналогичных задач, так как металл идеально подходит для целей работы: имеет достаточную твердость, вязкость, пластичность, электропроводность и точку плавления.

Цели использования этого металла аналогичны описанным для метода в целом:

— сохранение точных размеров деталей;

— повышение прочности или защащенности;

— подходит для затяжки токопроводящих слоев, когда на них предполагается нарастить толстый слой сплава в дальнейшем;

— может выполнять роль промежуточного покрытия между основой и декоративными, защитными слоями.

Обрабатывать по описанным технологиям нужно и пресс-формы, которые задействованы на этапе замены восковой фигуры – пластиком. Гипсовую заготовку в этом случае стоит покрыть изолятором, для этого подойдет и фольга или лак, но наилучшие результаты демонстрирует именно гальваника.

Меднение формы запускается после того, как воск был выварен из кюветы. Около 4-6 часов уходит на просушку, после чего на искусственные зубы и гипсовую форму необходимо нанести серебряную пленку. Предварительно на обрабатываемые участки в 2-3 слоя наносится клей БФ-2, а пленка в процессе укладки не должна заступить за край кюветы. Далее заготовка оказывается в ванной для меднения, металл покрывает поверхности, после чего кювета промывается, а искусственные единицы обезжириваются.

Когда кювета будет готова к дальнейшим этапам, в нее загружается пластик, после чего прессуется и полимеризуется. Медная пленка, оставшаяся на поверхности, легко снимается, а участок протеза под ней приобретает гладкость и глянец, а сам пластик упрочняется. Формовочные материалы в ортопедической стоматологии и аналогичные не обрабатываются таким методом по очевидным причинам.

Для случаев индивидуальной непереносимости материала протеза, его поверхность, контактирующая с тканями ротовой полости, металлизируется. Изолировать базис из акрила и прочих составов можно не только путем создания экрана электролизом, но и с помощью лака, клея, серебра или золотой фольги. Покрытия так же могут создаваться простейшим механическим путем.

Серебрение химическим методом происходит за счет восстановительной реакции металла в соединениях. Для работы подойдет комплексная соль или нитрат серебра, а реакция происходит за счет внесения формальдегида или глюкозы. В этом случае слои соединяются механически, потому полученное покрытие должно соответствовать некоторым требованиям.

Критерии следующие:

— требуется получить микроскопическую шероховатость, для чего поверхность шлифуется;

— все примеси и взвеси удаляются, так как необходима абсолютная чистота;

— жира на деталях не должно оставаться. Для удаления нежелательных веществ поверхность сначала обрабатывается раствором полиэтиленгликолевого эфира, затем промывается горячей и холодной водой.

Чувствительность серебра и его восприимчивость к полимеру повышается за счет раствора дихлорида олова. На основе появляются участки, где молекулы серебра абсорбируются поверхностью. Так появляются центры с повышенной интенсивностью кристаллизации металла, скорость восстановления серебра увеличивается. Полученное покрытие помимо изоляции ложа обладает бактерицидными качествами.

Электролиз при металлизации детали включает следующие этапы:

— пластик подготавливается обезжириванием и травлением. Для этого применяются эфиры, ацетон или мономер (удаляются все жировые следы и пятна), далее удаляется окалина, очаги коррозии и окисления – поверхность протравливается. Травление проводится за счет смеси концентрата серной кислоты (100 мл), воды и бихромата калия, соответственно 50 мл и 15 гр. Раствор создается при температуре 65 градусов, а время воздействия на заготовку не должно превышать 3-5 секунд, по завершении этапа конструкция промывается водой. КХС травится соляной или азотной кислотами, длительность не более 10-15 секунд;

— сенсибилизация происходит при взаимодействии с 1-процнетным раствором дихлорида олова;

— теперь реализуется серебрение химическим путем, далее заготовка высушивается при 50-ти градусах за час;

— на завершающем этапе в гальванической ванне проводится электролитическое осаждение на пластик.

За счет этого процесса удается повысить сопротивляемость полимера к истиранию, к которому поверхности устойчивы в минимальной степени.

Гальванопластика

Гальванопластика подразумевает изготовление металлической основы, которая значительно точнее, чем штампованные и литые конструкции. Кроме того, метод проще, а значит полученные структуры будут дешевле для клиентов. Положительной стороной является отсутствие усадки, так как условия проведения метода не оказывают влияние на структуру наносимых составов.

Начинается процесс со снятия слепка с гипсовой модели, дублируется она за счет силикона или тиокола. До двух минут поверхность обрабатывается однопроцентным раствором дихлорида олова. Слепок серебрится за счет поливки его нитратом серебра, затем меднится путем электролиза, в ходе чего на поверхность наслаивается в пределах 100-200 мкм металла. Слепок заливается гипсом, полученная модель металлизирована.

Затем происходит подготовка к осаждению металла: по всему гребню альвеолярного отростка фиксируется восковая прокладка, которая формирует зазор, он нужен, чтобы позже заполнить его пластиком. Модель дублируется за счет снятия слепка силиконовой массой, чувствительность повышается уже знакомым дихлоридом олова, создается токопроводящий слой из серебра и наносится медь электролизом. В подготовленный слепок заливается легкоплавкий металл — создается модель, на которой затем устанавливается проволока в качестве контактов. Места где металл не должен осаждаться, изолируются лаком, после чего изделие погружается в ванну для осаждения слоя толщиной в 350-400 мкм. Непосредственно в емкости проводится полировка, наносится золотой или хромовый слой в качестве защиты от коррозии.

Далее происходит сборка всех элементов протеза, включая установку искусственных единиц и замену воска пластиком.

Стоит отметить, что метод сопряжен с работой с различными веществами, в том числе активными, способными оказать вред организму, повредить дыхательные органы, слизистые, глаза. По этой причине вся работа проводится в средствах защиты (перчатки, очки, спецодежда), а так же в хорошо освещенном и вентилируемом помещении. При этом стоит заранее подготовиться к случайностям и иметь все необходимые средства для нейтрализации попавших на кожу веществ. Вентиляцию над ванной лучше обеспечить индивидуальную.

Чтобы избежать неприятных эффектов при ношении конструкций, как появление неприятног опривкуса из-за электрохимических процессов, рекомендуется использовать один металл в ротовой полости, например, если внедрены титановые основания для абатментов, то и для остальных элементов лучше применять титан.

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

  • Войти через Facebook
  • Войти через Twitter
  • Войти через Google

Похожие публикации

Требуется специалист по меднению органики — цветы, листья, ветви, с последующим нанесением гальванического покрытия драгоценного металла.
Изготовление украшений и декора. Готовые примеры есть.
katik661@gmail.com
8-925-518-56-98

Уважаемые коллеги, предлагаю обсудить тему питтинга при кислом сульфатном меднении с блескообразователями.
Да, с точки зрения ряда напряжений, медь стоит немного в сторонке от питтинга, но, тем не менее, он бывает.
Ванна небольшая — 200л, перемешивание воздухом от мембранного безмаслянного компрессора.. Электролит — медный купорос около 220 г/л, серная кислота — около 70 г/л, хлориды — около 40 мг/л, аноды АМФ в ПП чехлах, блескообразователи — по ячейке Хулла, фильтрация постоянная, перемешивание было воздухом, потом отдельно насосик поставили — вроде все в норме, при тесте в лаборатории. Детали — сталь, старенькие автодетали, со снятым покрытием, пескоструенные или шлифованные. Режим: температура 18-20С, Плотность тока от около 1А/дм — толстослойное — под шлифовку- на ночь, до 2А/дм — но тоже часов на 5,
Подготовка вполне обычная:
— химобезжиривание
— электрохимобезжиривание
-травление
все с промежуточными промывками, визуально, поверхность сомнений не вызывает — равномерное смачивание, равномерно серенькая, без следов ржавчины/шлама /грязи.
— никелирование — электролит Уотса, но отлитый из ванны блестящего никелирования, прорабатывали достаточно долго током, добавками не корректируется. Режим 55-60С, 1-1,5А/дм2, 20-30 мин. Режим хиленький — нечем в ванне пока перемешивание сделать. Визуально — питтинг на деталях не заметен.
-промывка
-меднение

Читать еще:  Изготовление вибратора для бетона своими руками

Впервые столкнулись с питтингом при толстослойном около 200 мкм меднении колпака ГАЗ-21 — глубокие «наколы» на нижней поверхности, немного наколов и на вертикальных.
Ответ поставщика добавок — это масло в ванне или же с воздухом не все ок.
Резонно — перед этим меднили колено выхлопной, я бы не ручался, что внутреннюю поверхность отмыли, хоть и старался повесить так, чтобы в ваннах с электролитом внутри был воздух, а при подготовке наоборот раствор.
Что сделали: заменили перемешивание воздухом на перекачку насосом, окончательно убедил — трубы не медним, натянули на аноды по второму чехлу, электролит почистили углем и откорректировали по ячейке Хулла. Дефект, не сразу, но ушел.

Работали-работали, все вроде и ничего. а тут боковина бампера, и опять питтинг повалил. источника масла тут уже я не вижу — не меднили мы гадости всякой. Но, были монтажные работы вблизи ванны меднения — немного «подрихтовывали» соседнюю линию — болгарка, сварка — в эти два дня меднить воздержался, сутки прошли — поставил на ночь — и вот оно — опять питтинг — нижние поверхности, и чуть на вертикальных, хотя там тока-то было чуть меньше 1 А/дм2.

Что делать-то более менее понятно — марганцовка уже в ванне, уголь уже в фильтре.
Но вот суть вопроса — отчего появляется питтинг по Вашему опыту? Может это связано с качеством добавок?

Материалы и оборудование

Когда форма готова, кладем ее в гальваническую ванну, подключенную к электрическому току (чтобы не допустить растворения разделяющей пленки). Вначале осуществляем покрытие проводящего медного слоя в условиях небольшой плотности тока.

Нам понадобится следующий состав:

  • медный купорос — 150-200 граммов;
  • серная кислота — 7-15 граммов;
  • этиловый спирт — 30-50 миллилитров;
  • вода — 1 литр.

Рабочая температура в электролитной ванной — 18-25 градусов по Цельсию. Плотность тока — от 1 до 2 Ампер на квадратный дециметр. Спирт понадобится для улучшения смачиваемости покрытия. В качестве источника постоянного тока можно использовать зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Также нам нужен амперметр с возможностью измерения силы тока от 0 до 3 или 5 ампер. Обычно на зарядках амперметр уже имеется.

Реостатом послужит нихромовая проволока. Ее наматываем на любую пластину из керамики. Вполне сгодится спираль от электрообогревателя.

В качестве ванночки подойдет любая пластмассовая емкость объемом от 2 до 50 литров, в зависимости от имеющихся потребностей. Медную пластинку используем как анод.

Обратите внимание! Площадь анода должна быть приблизительно равна площади обрабатываемых деталей.

Чтобы создать токопроводящий слой для изделия, добавляем в бронзовый порошок несколько капель лака. Рекомендуется использовать бесцветный нитролак. Лак нужно сделать более жидким, поэтому разбавляем его ацетоном до консистенции жидкого лакокрасочного состава.

Восстановление металлических деталей методами гальваники и гальванопластики.

Очень давно читаю steampunker, вот решил наконец зарегистрироваться и поделится своими профессиональными знаниями.
Немного предыстории: Работаю на автосервисе, занимаемся восстановлением антикварных и не очень автомобилей. Моя работа — восстановление декоративной металлической отделки методами гальваники и гальванопластики.
Примеры работ:
Отражатель противотуманных фар Кадилак Флитвуд 1949г. Материал латунь. Первое покрытие медью

После восстановления, перед отправкой на блестящее никелирование.

Восстановление корпуса наружного зеркала (первые слои меди — выравниваем поверхность, заращиваем сквозные отверстия)


А вот в каком виде к нам попадают детали: Попытка меднения после удаления верхнего хрома выявила что под старой медью не все в порядке…

А вот что получаем на выходе:

Реставрация закончена, осталась полировка и нанесение хромовых или никелевых покрытий…
К чему это предисловие? Все просто, хочу поделится своими знаниями в области восстановления старинных металлических предметов методами гальваники и гальванопластики. Думаю Вам не раз попадались в руки детали которые могли получить вторую жизнь, но их состояние начисто лишало их такого шанса. Надеюсь теперь такой с позволения сказать «Хлам» обретет вторую жизнь.

Прелюдия закончена, теперь приступим к конкретным рекомендациям…

Необходимое оборудование:

У многих начинающих гальваников часто стоит вопрос в возможности покупки специального оборудования для организации гальванической лаборатории. На самом деле эта проблема легко решаема если знать с какого бока к ней подойти.
И так, на начальном этапе, нам понадобятся:
Ванны для двух электролитов меднения, ванны промывки, терморегулируемые нагреватели, фильтры, блоки питания с регулировкой по мощности.
1. Ванны: Для домашней лаборатории я приобретал ванны по 25 литров в обычном строительном магазине. Ванны брались из черного пластика. Из чего они изготовлены — даже не задумывался, так как использую практически безвредные электролиты.
Вот пример такой ванны:

Вот Ванны пластиковые на 25 литров (Google) так они выглидят. Мои ванны стоили по 350 рублей…
Итого расходов на 350*4 = 1400 рублей.
2. Нагреватели для ванн с регулировкой температуры:
Идем на бижайший птичий рынок или в зоомагазин и покупаем вот такие терморерегулируемые нагреватели…
Нам понадобятся 2 штуки. Мои купленные на птичке стоили по 200 рублей + к каждому прилагался бесплатный спиртовой термометр на 60 градусов…
Понятно, что производитель Китай, но со своими функциями такой нагреватель справляется уже несколько лет, причем все это время практически не выключается…
Брать нужно терморегуляторы именно со стеклянными колбами, так как всякие фирменные, в пластиковых корпусах просто не выживают в условиях гальванической ванны.
Цена вопроса: 200*2 = 400 рублей.
3. Фильтры:
Опять нас спасет птичий рынок или зоомагазин. Я купил для ванн вот такие фильтры…
Как водится — китайского производства, с обычной губкой внутри. Как ни странно, но китайцы показали потрясающую живучесть в электролитах, тогда как фирменный внутренний фильтр от JBL умер уже на второй день. Наработка на отказ у китайцев минимум год, у самого стойкого уже больше 3х лет и продолжает работать…
Цена вопроса 400*2 = 800 рублей.
4. Блок питания: Наверное один из компонентов лаборатории на который не стоит скупиться. Мне достался за копейки БП встроенный в установку по золочению. Максимальное напряжение 12 вольт, максимальный ток 8 ампер. Регулировка по напряжению и силе тока, счетчик ампер/часов, куча анодных и катодных выходов с разными параметрами.
Состояние его было мягко говоря не очень, но с функциями своими справляется. На самом деле выбор источника питания тема для отдельного топика. Для начала могу посоветовать купить зарядку для автомобильных аккумуляторов, найти нормального электрика который ее переделает добавив возможность регулировать силу тока, напряжение и установит нормальные, цифровые амперметр и вольтметр.
Примерная цена такого БП с переделкой = 3000 рублей.

Итого, всех расходов на 5600 рублей. Не такая большая сумма для организации собственного гальванического микро-производства…

Электролиты:
1. Пирофосфатный электролит меднения

— обладает высокими адгезионными свойствами. Ложится практически на все металлы, непосредственно на сталь, алюминий, молибден, чугун. Правда есть тонкости при предварительной обработке данных металлов, но они не такие страшные как кажется на первый взгляд…
Достоинства электролита:
Адгезия практически со всеми металлами.
Плотная, мелкозернистая структура осаждаемого слоя меди.
Высокая рассеивающая способность.
Не содержит в своем составе кислот, практически безвреден.
Недостатки электролита:
Малая скорость осаждения медного слоя.
Определенные сложности при поддержании электролита в работоспособном состоянии.
Очень прихотлив к посторонним загрязнениям.
Не любит простоев.
При понижении температуры ниже оптимальной склонен к кристаллизации.

Оптимальный состав:
Медь сернокислая: 30 – 35 г/л
Натрий пирофосфорнокислый: 120 – 145 г/л
Натрий фосфорнокислый двузамещенный: 85 – 95 г/л

Цены на химреагенты на 2014 год:
1. Медь сернокислая 5-водная ХЧ (мин. фасовка 25 кг) — 152 руб/кг
2. Натрий фосфорнокислый 2-зам. 12-вод. ХЧ (мин. фасовка 50 кг) — 77 руб/кг
3. Натрий пирофосфорнокислый ХЧ (фас. 25 кг) — 152 руб/кг

Покупал партию для работы, заодно добавил в заказ и немного для себя, шеф не возражал. В магазинах химреактивов цены раза в 2 выше, но на 15-20 литров электролита — вполне себе доступные…

Приготовление:
Все ингредиенты разводим в горячей дистиллированной воде, в объемах примерно равных 2*а объемов химреактивов (а — объем химреактива).
Затем сливаем полученные растворы в следующей последовательности:
В раствор меди сернокислой вливаем раствор натрия пирофосфорнокислого, и только потом вливаем раствор натрия фосфорнокислого двузамещенного.
При этом полученный электролит становится молочно-синего цвета, не прозрачным. Доливаем оставшуюся до нормы дистилированную воду. Ставим нагреватель и фильтр. Температуру выставляем 25-30 градусов. Фильтр устанавливаем так, что-бы струя отфильтрованного раствора выбрасывалась поверх поверхности электролита… Организуем что-то вроде буруна. Оставляем электролит на сутки, изредка перемешиваем белый осадок.
Через сутки электролит фильтруем через фильтровальную бумагу. Заливаем в ванну. Устанавливаем фильтр и терморегулятор.

2. Сернокислый электролит меднения

— Один из самых простых и дешевых электролитов меднения. Подходит для скоростного наращивания толстых слоев меди.
Достоинства электролита:
Высокая скорость наращивания медного слоя.
Неприхотливость и простота.
Плотная структура осаждаемого слоя меди.
При соблюдении минимальных требований безопасности практически безвреден.
Недостатки электролита:
Неравномерное растворение анодов.
Хорошая адгезия только с медью и сплавами на ее основе.
Сильно засоряется шламовыми частицами которые норовят осесть на катод в виде крупинок.
Оптимальный состав:
Медь сернокислая 180 – 220 г/л
Серная кислота 40 – 60 г/л (если хотите получить качественное покрытие, ни в коем случае не используйте кислоту аккумуляторную, которая получается из технической серной кислоты, серного ангидрита и воды, данная жидкость при реакции с медным купоросом дает в результате электролит пригодный только для осаждения контактной меди).

Цены на хим реагенты на 2014 год:
1. Медь сернокислая 5-водная ХЧ — 152 руб/кг
2. Серная кислота концентрированная ХЧ — 48 руб/кг.

Приготовление:
Разбавляем медь сернокислую в дистиллированной воде до ее полного растворения. В полученный раствор вливаем серную кислоту. Будьте внимательны и осторожны, данную операцию проводите только в резиновых перчатках и очках, избегайте попадания серной кислоты на кожу или одежду. Серная кислота вливается тонкой струйкой в раствор, а не раствор в серную кислоту, иначе вы получите бурную реакцию с выделением тепла и разбрызгиванием кислоты.
После добавления кислоты электролит полностью готов к применению.

По поводу приобретения кислоты в магазинах химреактивов: Это вопрос довольно сложный. Дело в том, что частному лицу купить кислоту просто так не дадут. Как тут быть? Все просто. Ищите среди друзей предпринимателей у которых есть печать. Далее, просите друга написать доверенность на приобретение химических реактивов (должен быть перечень чего и сколько), ну а потом с этой доверенностью в магазин. По крайней мере у меня всегда прокатывало.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector