Galvanotecnica: fare gioielli in casa

La scienza ha sempre aiutato l'umanità a inventare qualcosa di nuovo ea fare qualcosa di straordinariamente bello. Quindi, usando il metodo della galvanica, la società moderna oggi sta cercando di copiare gli elementi della natura: foglie, fiori, insetti, scarafaggi, e farne delle vere opere d'arte. E perché no: tali prodotti saranno sempre rilevanti e popolari, dal momento che l'uomo non è ancora stato in grado di inventare forme migliori della natura.

Proviamo oggi a capire almeno un po' cos'è l'elettroformatura, quali esempi di elettroformatura possiamo incontrare nella vita di tutti i giorni, e come viene utilizzata per creare i gioielli di bellezza più straordinari.

Cos'è l'elettroformatura in parole povere?

Galvanotecnica - tecnologia per fare copie esatte in metallo vari oggetti, mediante la deposizione di metalli dissimili sul modello. In altre parole, prendiamo un oggetto che vogliamo copiare nei minimi dettagli. Inoltre, attraverso l'influenza elettrochimica e manipolazioni eterogenee, depositiamo un sottile strato di metallo su questo oggetto. Nella fase successiva, il modello viene separato dal rivestimento. Tutto quanto.

Lo scopo principale del metodo di elettroformatura è ottenere una copia esatta in metallo del modello, riproducendo la forma esatta di un oggetto, o applicando un sottile rivestimento di metallo. Molto probabilmente capirai che se raccogli una foglia da qualsiasi albero, è semplicemente impossibile copiarla nei minimi dettagli con i suoi metodi meccanici. Solo una macchina o un robot super preciso è in grado di compiere tali imprese. Tuttavia, il cervello computerizzato non è in grado di riprodurre tutti i nodi, i rigonfiamenti e i più piccoli dettagli.

L'elettroformatura ha un nome così romantico per il motivo che il metallo depositato nel processo di elettrolisi riproduce "plasticamente esattamente" il prodotto, la cui impronta era nella forma.

L'inizio di questa tecnologia in Russia e in tutto il mondo è associato al nome di B.S. Jacobi (1801-1874), che scoprì il metodo dell'elettroformatura. Jacobi è nato in Germania - qui si chiamava Moritz Hermann. Nel 1835 si trasferì in Russia.

In 1836 era Jacobi B.S... inventato un design originale di una cella galvanica rame-zinco. 4 ottobre 1838 a.S. Jacobi ha annunciato ufficialmente la sua invenzione in una lettera al Segretario dell'Accademia delle Scienze P.N. Fuss per la città di San Pietroburgo. Il giorno dopo, l'invenzione è stata immediatamente segnalata in una riunione dell'Accademia delle scienze. In allegato alla lettera c'era una copia elettrolitica di una tavola da incisione raffigurante un'aquila bicipite. Sotto l'aquila c'era un'iscrizione fatta dalla moglie dello scienziato: "Il grande si libra e adombra il grande".

Metodo di elettroformatura offre le possibilità di copia più illimitatee, di conseguenza, per la creatività. Questo metodo consente di creare documentari accurati:

• copie di bassorilievi;
• stemmi;
• monete;
• medaglie;
• targhe commemorative;
• emblemi;
• targhe con iscrizioni.

Anche questa tecnologia ampiamente utilizzato nel restauro o creare oggetti per interni, sculture, statuine, lampade, candelieri, articoli per la casa, souvenir, ecc.

Il principio di funzionamento

Come funziona questo metodo è piuttosto semplice. Considera i processi di copertina e copia.

Покрытие

Un oggetto, come un cucchiaio, una forchetta, un piatto, una moneta, una plastica, uno smalto, una foglia di un albero, viene messo in bagno con una soluzione chimica. Inoltre, l'intero sistema è collegato a una fonte di alimentazione e viene innescata una reazione elettrochimica, in cui il metallo della soluzione (cioè gli atomi di metallo presenti nel liquido) si deposita sulla superficie dell'oggetto. Più a lungo viene mantenuta la reazione, più spesso si ottiene il sedimento sul modello. Quindi il processo si interrompe, il modello viene raffreddato e lavato in acqua corrente dai reagenti. Tutto è pronto, l'oggetto è ricoperto da uno strato di metallo.

copiatura

Se non hai intenzione di rivestire un oggetto, ma copiare completamente senza esporlo ad alcuna influenza, quindi il percorso è leggermente diverso.

• Dall'oggetto o prodotto copiato (chiamiamolo modello), prima di tutto, viene presa un'impronta da entrambi i lati su metallo bassofondente, cera, plastilina o gesso, come, ad esempio, viene fatta un'impronta di una chiave per copiando.
• Inoltre, queste due mezze copie delle stampe sono collegate (incollate) insieme, lasciando un foro per versare un materiale modello come la cera - questo disegno è chiamato stampo per colata.
• Successivamente, il metallo liquido a basso punto di fusione viene versato in questa forma.

Per la doratura delle cupole della Cattedrale di Cristo Salvatore a Mosca, della Cattedrale di Sant'Isacco, della Cattedrale di Pietro e Paolo e molte altre, un laboratorio di galvanica con la partecipazione di B.S. Jacobi ha speso 45 pudi per 32 libbre (750,2 kg) d'oro.

• Lo stampo viene posto in un luogo freddo per congelare il modello master.
• Per ottenere il modello master risultante, lo stampo di colata viene segato in due metà in modo da non danneggiare in alcun modo la copia risultante. Quindi viene sgrassato e sottoposto a ramatura in bagno elettrolitico, cioè galvanica... Per evitare che il metallo si depositi su quei lati dello stampo dove non c'è stampa, vengono ricoperti di cera fusa o paraffina usando un pennello.
• Dopo il processo di elettroformatura, il metallo fusibile racchiuso in una guaina di rame viene fuso in acqua bollente, formando così una matrice. Quest'ultimo è riempito di gesso o piombo e la copia è pronta.

vantaggi del metodo

Fare copie di articoli mediante galvanica offre una serie di vantaggi:

• riproduzione di alta qualità;
• la capacità di fabbricare prodotti con un'altezza di rilievo fino a 20 mm;
• la possibilità di rifinire i prodotti dall'elettroformatura - dando un dato colore e coprendo con materiali protettivi;
• basso costo rispetto ad altre tecnologie: fusione e goffratura;
• la capacità di produrre sia pezzi singoli che grandi lotti;
• alta velocità di produzione dell'elettroformatura e possibilità di un rapido avvio della produzione;
• minor peso di un prodotto elettroformato rispetto ad una fusione metallica.

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Per ripetere l'esperimento a casa, dovrai prepararti bene, ma ti avvertiamo in anticipo che dovrai fare i conti con sostanze chimiche tossiche. Pertanto, lascia gli esperimenti agli specialisti o conduci i tuoi esperimenti in una stanza ben ventilata con cofano potenteper non essere avvelenato.

Attrezzatura

Quale attrezzatura deve essere assemblata:

• Come l' bagno galvanico puoi usare qualsiasi contenitore di vetro di dimensioni tali che l'oggetto da coprire con il metallo si inserisca liberamente al suo interno.
• Come l' fonte corrente È possibile utilizzare una batteria per auto o un alimentatore con un intervallo di tensione da 6 a 12V.
• Il modello si aggrapperà al conduttore usando fili di rame... Il diametro del filo dovrebbe essere di circa 0,8 ... 1 mm.
• Il cavo di corrente è solitamente costituito da barre di rame, che vengono poi a loro volta collegati alla fonte di alimentazione.
• È necessario mantenere costantemente una certa temperatura nel bagno con il reagente. Per questo avrai bisogno riscaldatore e frigorifero... Come riscaldatore, puoi utilizzare una caldaia convenzionale o una stufa elettrica. Gli esperti non raccomandano l'uso di un fuoco aperto per il riscaldamento, poiché è difficile controllare il regime di temperatura con un fuoco aperto, è possibile surriscaldare accidentalmente la soluzione, di cui non abbiamo affatto bisogno. Inoltre, c'è il rischio di rovinare una costosa stufa a gas con una soluzione velenosa. Come refrigeratore, puoi abbassare un tubo flessibile nel contenitore e collegarlo a un rubinetto con acqua corrente.
• termometro per il controllo della temperatura entro 18°…25°C. Si consiglia di utilizzare un dispositivo ad alcool, poiché misura la temperatura in modo più accurato rispetto a qualsiasi altra controparte elettrica.
• Durante la reazione, il liquido dovrà essere costantemente agitato. Per questo è possibile utilizzare il solito aeratore o circolatore acqua per l'acquario.
• Respiratore e guanti... Qualsiasi reagente chimico è un pessimo amico di una persona, quindi è imperativo osservare le precauzioni di sicurezza per proteggersi dall'assunzione di sostanze chimiche sulle mani e sul viso con l'aiuto di dispositivi di protezione.
• vasellame... È meglio acquistare un set di utensili chimici (boccette, tazze, caldaie) al mercato o al bazar. Ma se tale opportunità non è stata presentata, puoi utilizzare qualsiasi vetreria domestica. Avrai anche bisogno di bottiglie di vetro con un coperchio smerigliato. Sono essenziali per la conservazione di reagenti ed elettroliti.
• Strumenti di misura... Quello di cui non puoi fare a meno è una bilancia, poiché dovrai misurare i reagenti con una precisione di 1 grammo. Avrai anche bisogno di un densimetro a liquido, un voltmetro per la tensione e un amperometro per la corrente.

Preparare la soluzione

Avanti preparazione della soluzione... Se vuoi depositare il rame sulla superficie della piastra, ad esempio per la ramatura delle foglie, prendi 150-180 g di solfato di rame. Deve essere accuratamente miscelato con 1 litro di acqua pulita (preferibilmente distillata). L'acido solforico con una densità di 1,4-1,6 g / cm3 e una massa di 20-25 g viene aggiunto a questa chimica per aumentare la conduttività elettrica.Per migliorare la qualità del rame precipitato, è possibile aggiungere alcol in una quantità di 8-10 g/l.

Ricorda che l'elettrolita non deve contenere inclusioni organiche che influiscano negativamente sul funzionamento della soluzione.

Composizione chimica degli elettroliti per nichelatura, argentatura, doratura, ecc. differiscono tra loro, ma la loro composizione contiene necessariamente acido, acqua e solfati o nitrati dei metalli applicati.

Calcolo della densità di corrente

Rivestimento anche denso di un oggetto con metallo (rame, nichel e altri metalli) ottenuto ad un certo valore di corrente, che dipende da due fattori:

• superficie dell'oggetto;
• densità di corrente ammissibile per un dato elettrolita.

Prodotto prossimo calcolo... Ad esempio, un modello di un oggetto ha una superficie totale di 0,5 dm2. La densità di corrente consentita nella reazione dovrebbe essere 0,5 A / dm2. Ciò significa che la corrente non deve superare Imax = 0,5-0,5 = 0,25 (A).

Ora raccogliamo il circuito

Dobbiamo preparare due elettrodi, che sono chiamati catodo (elettrodo a potenziale negativo) e anodo (elettrodo a potenziale positivo).

Nel nostro schema il catodo è composto da tre parti:

• il modello da copiare;
• conduttore di rame;
• piombo attuale.

Il modello è fissato molto rigidamente a mano sul conduttore. Questa parte, a sua volta, è appesa a un cavo di corrente, che è montato orizzontalmente su un contenitore di vetro. Inoltre, utilizzando cavi ordinari, il cavo di corrente è collegato al polo negativo della fonte di alimentazione.

Noi collezioniamo anodo... Dovrebbero esserci due piastre anodiche. Di solito sono fatti di due spesse lastre di rame, che sono installate nel bagno a una certa distanza l'una dall'altra, in parallelo. La distanza è scelta in modo tale che un modello sospeso del catodo sia posizionato liberamente tra le piastre dell'anodo. Tuttavia, puoi realizzare l'anodo in un altro modo. Prendi una lastra di rame e piegala in un cilindro. Allo stesso tempo, tieni presente che il volume all'interno del cilindro dovrebbe essere sufficiente affinché il catodo vi si adatti senza problemi, con tutte le sue sospensioni. È importante che gli oggetti da rivestire siano rivolti verso gli anodi con le loro aree più grandi e siano con essi in piani approssimativamente paralleli.

Avanti gli anodi sono attaccati ai cavi di corrente orizzontali... Queste traverse devono essere dotate di terminali per comodità e affidabilità del collegamento. I fili che tengono l'anodo sulla barra devono essere al di sopra del livello dell'elettrolita, soprattutto se sono di un metallo diverso. Altrimenti, in questo punto, il filo diventa più sottile e si brucia.

Gli anodi devono essere puliti a fondo da ossidi, sporco e grasso, nonché da oggetti destinati ad essere rivestiti di metallo.

Una condizione importante per il successo di questa tecnologia è la purezza... Se appare una leggera torbidità nell'elettrolita o si forma un precipitato, la soluzione deve essere filtrata. Per fare ciò, trova un contenitore vuoto di dimensioni sufficienti. Lavala. Asciutto. Durante questo periodo, tutto lo sporco nella soluzione si siederà. Con attenzione, senza capovolgere il bagno di vetro, versare la soluzione attraverso un tubo (poiché la benzina viene scaricata da un'auto) o una tazza (usando il metodo della paletta). Non dovresti raccogliere lo spesso dal fondo. È meglio semplicemente smaltirlo. Tuttavia, la soluzione rimanente non deve essere scaricata nello scarico. Gli idraulici possono quindi lavorare con i tubi, che semplicemente si bruciano le mani a contatto con i tuoi prodotti chimici, e il lavoro di una tale soluzione non ti ringrazierà.

Schema di collegamento elettrico

Puoi trovare lo schema elettrico su Internet senza problemi. Tuttavia, c'è una semplice regola da tenere a mente. Per ottenere un buon deposito, è necessario che durante la reazione venga mantenuto il corretto amperaggio per unità di superficie del catodo. Per regolare il circuito elettrico, viene utilizzato un reostato, che viene introdotto attraverso i fili nel bagno. E per conoscere la tensione attraverso gli elettrodi, è installato un voltmetro.

Potresti vedere esempi di prodotti galvanici in chiese, musei, mostre. Queste sono icone, emblemi, piatti con iscrizioni.

La fine

Ricorda che un oggetto rimosso dalla vasca, non importa quanto bene sia stato pre-lucidato, ha una finitura opaca. Per farlo brillare, viene lucidato con il gesso più fine (polvere per denti) utilizzando un panno o un cerchio gommato.

Placcatura metallica di oggetti non metallici: coleotteri

Per coprire vari insetti, farfalle, coleotteri e altri oggetti con il metallo, devono essere preparati in modo appropriato. insetti bagnare in una soluzione all'1,5% di cloruro mercurico (cloruro di mercurio II, un composto cristallino incolore solubile in acqua molto tossico). Quindi vengono asciugati, ricoperti con una vernice speciale o un sottile strato di cera. Quindi l'intera superficie deve essere resa conduttiva, altrimenti il ​​metallo non si sdraierà. Per questo, lo scarabeo viene imbrattato con una pappa liquida di grafite diluita con alcool o vodka con un pennello. Dopo l'essiccazione, la grafite in eccesso viene rimossa.

Dopo di che l'insetto sospeso su diversi sottili fili di rame con un diametro di 0,1-0,2 mm e posto in un bagno galvanico. Per eliminare la galleggiabilità nell'elettrolita, una farfalla o un insetto sono attaccati con paraffina a un peso. Potrebbe essere di vetro o un pezzo di plastica. Questo processo richiede solitamente diverse ore. Lo spessore del rivestimento può variare da 0,1 a 2 mm, a seconda del tempo di esposizione.

È possibile realizzare gioielli utilizzando il metodo della galvanica a casa?

C'è solo una risposta a questa domanda: sì, puoi fare tutto, ma dovrai "sforzarti" bene. Ci sono diverse ragioni per questo:

• In linea di principio, tutto il necessario per gli esperimenti può essere acquistato oggi negli uffici che vendono reagenti chimici. Ma c'è un "ma". In Russia, il processo di acquisizione della chimica è diventato di recente un compito molto difficile. L'acquirente di reagenti è tenuto a presentare una procura, una sorta di estratto di un documento di autorizzazione che, dicono, questa persona può impegnarsi nell'attività in questione, il pagamento di solito non è in contanti e altre difficoltà. Per risolvere questo problema, puoi andare in un modo più semplice e contattare negozi domestici, mercati, stazioni di servizio o compagni.
• Oltre ai reagenti, è necessario acquistare attrezzatura normale... Non puoi fare con una normale lattina. Come minimo, avrai bisogno di un acquario pulito e ben fatto. In caso contrario, il reagente sarà sul tavolo, sulle gambe, sul pavimento, ove possibile. E questo non è del tutto sicuro per la salute.
• Tuttavia, troverai un numero enorme di descrizioni degli algoritmi di elettroformatura su Internet e nei libri errori e mancanza di esperienza non sono stati cancellati... Prima di avviare la produzione, dovrai dedicare più di un'ora all'evocazione per capire: quale corrente è meglio scegliere, come pulire correttamente la superficie dei prodotti dallo sporco, come realizzare correttamente le forme, ecc.
• ricordane uno consigli: se hai intenzione di metalli argentati o di coprire con oro qualsiasi oggetto in argento, allora è meglio affinare le tue abilità su rame o nichel ordinari. Non andare direttamente ai metalli costosi. Butti solo soldi buttati e niente funziona davvero.

Master class per realizzare gioielli usando la tecnica della galvanica a casa

Molto spesso, siamo interessati alla tecnica della galvanica dal punto di vista della realizzazione di vari gioielli, sia bigiotteria che gioielli. Scopriamolo con un semplice esempio, come a casa puoi fare un ornamento dalle foglie.

• Per cominciare, è necessario rimuovere le stampe dalle foglie fresche, per le quali viene versata una composizione di cera in uno stampo di carta spessa, quindi lasciarla raffreddare quasi fino al completo indurimento, ma in modo tale che la sua superficie sia elastica . Quindi le foglie vengono poste sulla superficie della cera e pressate con il vetro. Quando il vetro viene rimosso, viene lasciata una chiara impronta sulla composizione di cera.
• Dopo che la cera si è completamente indurita, è necessario preparare un rivestimento conduttivo. L'impronta viene accuratamente grafitizzata con un pennello morbido per creare uno strato elettricamente conduttivo. Lo strato conduttivo può essere applicato riducendo alcuni metalli (argento, rame, nichel) o con mezzi meccanici: strofinando una forma di grafite a scaglie sulla superficie con una spazzola per capelli morbida o rivestendo con vernice di grafite.
• Successivamente, è necessario misurare le foglie per determinare l'area della superficie depositata, calcolare la densità di corrente e la resistenza del reostato.
• Dopodiché, se il bagno è già stato utilizzato almeno una volta, è necessario preparare i cavi di corrente. Vengono accuratamente puliti con carta vetrata da vari ossidi, sporco, asciugati con un panno e lavati in acqua corrente.
• Non dimenticare di preparare l'anodo.
• Il processo di riscaldamento del bagno viene avviato utilizzando un riscaldatore o una caldaia.
• Inoltre, dopo aver installato i conduttori sulla forma, il carico (catodo) viene sospeso e abbassato nel bagno galvanico.
• Il processo di reazione inizia.
• Dopo aver applicato uno strato sufficiente di metallo superficiale, l'unità si spegne.
• La bellezza viene tolta dal bagno, scollegata dai conduttori, lavata in pura acqua distillata e lucidata.

Quindi, probabilmente sei confuso leggendo questo articolo. È un affare chiaro. Per riprodurre l'intero algoritmo, è necessaria una quantità sufficiente di conoscenza da molti rami della scienza e della tecnologia. Qui non puoi fare a meno della preparazione. Tutto però arriva con l'esperienza, i grandi scienziati non si nasce, ma si diventa, superando enormi cumuli di libri, visitando tanti laboratori, subendo tentativi e insuccessi. Pertanto, se vuoi sperimentare o semplicemente giocare con il grande chimico, non lasciarti intimidire da parole intelligenti e una lunga lista di opere, ma agisci e presto il risultato apparirà all'orizzonte.