חיפוי אלקטרו: הכנת תכשיטים בבית

המדע תמיד עזר לאנושות להמציא משהו חדש ולעשות משהו יפה בצורה יוצאת דופן. לכן, באמצעות שיטת הציפוי, החברה המודרנית מנסה להעתיק את מרכיבי הטבע: עלים, פרחים, חרקים, חיפושיות, וליצור מהם יצירות אמנות אמיתיות. ולמה לא: מוצרים כאלה תמיד יהיו רלוונטיים ופופולריים, שכן האדם עדיין לא הצליח להמציא צורות טובות יותר מהטבע.

בואו ננסה היום להבין לפחות קצת מהו אלקטרופורמינג, אילו דוגמאות לאלקטרופורמינג נוכל לפגוש בחיי היומיום, וכיצד הוא משמש ליצירת תכשיטי יופי יוצאי דופן ביותר.

מהו אלקטרופורמינג בשפה פשוטה?

ציפוי אלקטרו- טכנולוגיה להכנת עותקי מתכת מדויקים חפצים שונים, על ידי שקיעה של מתכות שונות על הדגם. במילים אחרות, אנו מרימים אובייקט שאנו רוצים להעתיק עד לפרט הקטן ביותר. יתר על כן, באמצעות השפעה אלקטרוכימית ומניפולציות הטרוגניות, אנו מפקידים שכבה דקה של מתכת על עצם זה. בשלב הבא, הדגם מופרד מהציפוי. הכל.

המטרה העיקרית של שיטת האלקטרופורמינג היא השגת עותק מתכת מדויק של הדגם, שחזור הצורה המדויקת של חפץ, או מריחת ציפוי דק של מתכת. סביר להניח שאתה מבין שאם אתה מרים עלה מכל עץ, אז זה פשוט בלתי אפשרי להעתיק אותו לפרטים הקטנים ביותר בשיטות המכניות שלו. רק מכונה או רובוט סופר מדויק מסוגלים להישגים כאלה. עם זאת, בכל זאת, המוח הממוחשב אינו מסוגל לשחזר את כל הקמטים, הבליטות והפרטים הקטנים ביותר.

אלקטרופורמינג קיבל שם כל כך רומנטי מהסיבה שהמתכת שהופקדה בתהליך האלקטרוליזה משחזרת "בדיוק פלסטי" את המוצר, שהחתימה שלו הייתה בצורה.

תחילתה של הטכנולוגיה הזו ברוסיה ובכל העולם מזוהה עם השם של B.S. יעקבי (1801-1874), שגילה את שיטת האלקטרופורמינג. יעקבי נולד בגרמניה - כאן שמו היה מוריץ הרמן. בשנת 1835 עבר לרוסיה.

ב1836 העיר יעקובי ב.ש... המציא עיצוב מקורי של תא גלווני נחושת-אבץ. 4 באוקטובר 1838 B.S. יעקבי הכריז רשמית על המצאתו במכתב למזכיר האקדמיה למדעים P.N. מהומה לעיר סנט פטרסבורג. למחרת, ההמצאה דווחה מיד בפגישה של האקדמיה למדעים. למכתב צורף עותק מצופה אלקטרוניקה של לוח חריטה המתאר נשר דו-ראשי. מתחת לנשר הייתה כתובת שהכינה אשתו של המדען: "הגדול ממריא ומאפיל על הגדול".

שיטת אלקטרופורמינג נותן את אפשרויות ההעתקה הבלתי מוגבלות ביותר, ובהתאם, ליצירתיות. שיטה זו מאפשרת לך ליצור תיעודי מדויק:

• עותקים של תבליטים;
• מעילי נשק;
• מטבעות;
• מדליות;
• לוחות זיכרון;
• סמלים;
• לוחות עם כתובות.

גם הטכנולוגיה הזו בשימוש נרחב בשיקום או יצירת פריטי פנים, פסלים, פסלונים, מנורות, פמוטים, כלי בית, מזכרות וכו'.

עקרון הפעולה

עיקרון הפעולה השיטה הזו די פשוטה. שקול את תהליכי הכריכה וההעתקה.

ציפוי

חפץ, כמו כף, מזלג, צלחת, מטבע, פלסטיק, אמייל, עלה מעץ, מונח בחדר האמבטיה עם תמיסה כימית. יתרה מכך, כל המערכת הזו מחוברת למקור חשמל ומופעלת תגובה אלקטרוכימית, שבה המתכת מהתמיסה (כלומר, אטומי המתכת הקיימים בנוזל) מופקדת על פני העצם. ככל שהריאקציה נשמרת זמן רב יותר, כך מתקבל משקעים עבים יותר בדגם. לאחר מכן התהליך נעצר, המודל מקורר ונשטף במים זורמים מגיבים. הכל מוכן, החפץ מכוסה בשכבת מתכת.

העתקה

אם אתה לא מתכוון לצפות פריט, אבל להעתיק לחלוטין מבלי לחשוף אותו להשפעות כלשהן, אז הדרך מעט שונה.

• מהחפץ או המוצר המועתקים (בואו נקרא לזה דגם), קודם כל לוקחים טביעה משני הצדדים על מתכת, שעווה, פלסטלינה או גבס נמסה נמוכה, כמו למשל, טביעה של מפתח עבור הַעתָקָה.
• יתרה מכך, שני חצאי עותקים אלו של ההדפסים מחוברים (מודבקים) יחדיו, ומשאירים חור ליציקת חומר דגם כגון שעווה - עיצוב זה נקרא תבנית יציקה.
• לאחר מכן, מתכת נוזלית בהתכה נמוכה מוזגת לצורה זו.

להזהבה של כיפות קתדרלת ישו המושיע במוסקבה, קתדרלת יצחק הקדוש, קתדרלת פטר ופול ועוד כמה, סדנת אלקטרוניקה בהשתתפות ב.ס. יעקבי הוציא 45 פאונד 32 פאונד (750,2 ק"ג) של זהב.

• את התבנית מניחים במקום קר להקפאת דגם המאסטר.
• כדי לקבל את מודל המאסטר שנוצר, תבנית היציקה מנוסרת לשני חצאים כדי לא לפגוע בעותק שנוצר בשום צורה. לאחר מכן הוא מוריד שומנים ונתון ציפוי נחושת באמבט אלקטרוליטי, כלומר ציפוי אלקטרוליטי... כדי למנוע משקעים של מתכת באותם הצדדים של התבנית שבהם אין הדפס, הם מכוסים בשעווה מותכת או פרפין באמצעות מברשת.
• לאחר תהליך האלקטרופורמינג, המתכת המתמזגת הכלולה במעטפת נחושת מומסת במים רותחים, וכך נוצרת מטריצה. האחרון מלא בטיח או עופרת, והעותק מוכן.

יתרונות השיטה

יצירת עותקים של פריטים באמצעות ציפוי חשמלי מספקת מספר יתרונות:

• השמעה באיכות גבוהה;
• היכולת לייצר מוצרים בגובה הקלה של עד 20 מ"מ;
• האפשרות לסיים מוצרים מ- electroforming - מתן צבע נתון וכיסוי בחומרי הגנה;
• עלות נמוכה בהשוואה לטכנולוגיות אחרות - יציקה והטבעה;
• היכולת לייצר גם פריטים בודדים וגם מנות גדולות;
• מהירות גבוהה של ייצור של electroforming ואפשרות של התחלה מהירה של ייצור;
• פחות משקל של מוצר בעל אלקטרופורם בהשוואה ליציקת מתכת.

אימון אלקטרול ביתי מאפס

כדי לחזור על הניסוי בבית, תצטרכו להתכונן היטב, אך אנו מזהירים אתכם מראש שתצטרכו להתמודד עם כימיקלים רעילים. לכן, או להשאיר את הניסויים למומחים, או לבצע את הניסויים שלך בחדר מאוורר היטב עם מכסה המנוע עוצמתיכדי לא להרעיל.

Оборудование

איזה ציוד צריך להרכיב:

• כ אמבטיה גלוונית אתה יכול להשתמש בכל מיכל זכוכית בגודל כזה שהחפץ שיש לכסות במתכת נכנס בו בחופשיות.
• כ מקור נוכחי אתה יכול להשתמש במצבר או ספק כוח לרכב עם טווח מתח של 6 עד 12V.
• הדגם ייצמד למנצח באמצעות חוטי נחושת... קוטר החוט צריך להיות בערך 0,8 ... 1 מ"מ.
• העופרת הנוכחית עשויה בדרך כלל ממוטות נחושת, אשר לאחר מכן מחוברים למקור החשמל.
• יש צורך לשמור כל הזמן על טמפרטורה מסוימת באמבטיה עם המגיב. בשביל זה תצטרך מחמם וצינן... בתור דוד, אתה יכול להשתמש בדוד קונבנציונלי או תנור חשמלי. מומחים לא ממליצים להשתמש באש פתוחה לחימום, מכיוון שקשה לשלוט על משטר הטמפרטורה עם אש פתוחה, אתה יכול בטעות לחמם יתר על המידה את הפתרון, שאיננו צריכים כלל. בנוסף, קיים סיכון לקלקל תנור גז יקר עם פתרון רעיל כלשהו. בתור צידנית, ניתן להוריד צינור רך לתוך המיכל ולחבר אותו לברז עם מים זורמים.
• מדחום לבקרת טמפרטורה בטווח של 18°...25°C. רצוי להשתמש במכשיר אלכוהול, שכן הוא מודד טמפרטורה בצורה מדויקת יותר מכל מקביל חשמלי אחר.
• במהלך התגובה, יהיה צורך לערבב כל הזמן את הנוזל. בשביל זה אפשר להשתמש ברגיל מאוורר או סירקולטור מים לאקווריום.
• מכונת הנשמה וכפפות... כל ריאגנטים כימיים הם חברים רעים מאוד של אדם, לכן, הכרחי להקפיד על אמצעי זהירות על מנת להגן על עצמך מפני כימיה על הידיים והפנים שלך בעזרת ציוד מגן.
• כלים חד פעמיים... עדיף לקנות סט של כלים כימיים (צלוחיות, כוסות, דוודים) בשוק או בבזאר. אבל אם הזדמנות כזו לא הוצגה, אז אתה יכול להשתמש בכל כלי זכוכית ביתיים. תצטרך גם בקבוקי זכוכית עם מכסה טחון פנימה. הם חיוניים לאחסון ריאגנטים ואלקטרוליטים.
• ציוד מדידה... מה שאתה לא יכול בלעדיו הוא איזון, מכיוון שתצטרך למדוד את הריאגנטים בדיוק של 1 גרם. תצטרך גם מד צפיפות נוזלים, מד מתח למתח ומד זרם לזרם.

הכנת פיתרון

המשך הכנת תמיסה... אם אתה רוצה להפקיד נחושת על פני הצלחת, למשל, עבור ציפוי נחושת של עלים, אז קח 150-180 גרם של נחושת גופרתית. יש לערבב בזהירות עם 1 ליטר מים נקיים (רצוי מזוקקים). חומצה גופרתית עם צפיפות של 1,4-1,6 גרם / סמ"ק ומסה של 3-20 גרם מתווספת לכימיה זו כדי להגביר את המוליכות החשמלית. לשיפור איכות הנחושת המשקעת, אלכוהול בכמות של 25-8 גרם / ליטר יכול להוסיף.

זכור שהאלקטרוליט לא צריך להכיל תכלילים אורגניים המשפיעים לרעה על פעולת התמיסה.

הרכבים כימיים של אלקטרוליטים עבור ציפוי ניקל, ציפוי כסף, הזהבה וכו'. שונים זה מזה, אבל ההרכב שלהם מכיל בהכרח חומצה, מים וסולפטים או חנקות של המתכות המיושמות.

חישוב צפיפות הזרם

ציפוי צפוף אפילו של חפץ במתכת (נחושת, ניקל ומתכות אחרות) מתקבל בערך נוכחי מסוים, שתלוי בשני גורמים:

• שטח הפנים של האובייקט;
• צפיפות זרם מותרת עבור אלקטרוליט נתון.

מיוצר החישוב הבא... לדוגמה, לדגם של אובייקט יש משטח כולל של 0,5 dm2. צפיפות הזרם המותרת בתגובה צריכה להיות 0,5 A / dm2. המשמעות היא שהזרם לא יעלה על Imax = 0,5-0,5 = 0,25 (A).

עכשיו אנחנו אוספים את המעגל

עלינו להכין שתי אלקטרודות, אשר נקראות הקתודה (אלקטרודת פוטנציאל שלילי) והאנודה (אלקטרודת פוטנציאל חיובי).

בתכנית שלנו הקתודה מורכבת משלושה חלקים:

• הדגם שיועתק;
• מוליך נחושת;
• הובלה נוכחית.

הדגם מקובע בצורה נוקשה מאוד ביד על המוליך. חלק זה, בתורו, תלוי על מוביל זרם, אשר מותקן אופקית על מיכל זכוכית. יתר על כן, באמצעות חוטים רגילים, הכבל הנוכחי מחובר לקוטב השלילי של מקור הכוח.

אנו אוספים אנודה... צריכות להיות שתי לוחות אנודה. בדרך כלל הם עשויים משתי לוחות נחושת עבות, המותקנות באמבטיה במרחק מסוים זו מזו, במקביל. המרחק נבחר בצורה כזו שניתן למקם בחופשיות דגם תלוי של הקתודה בין לוחות האנודה. עם זאת, אתה יכול לעשות את האנודה בדרך אחרת. קח צלחת נחושת אחת וקפל אותה לגליל. יחד עם זאת, קחו בחשבון שהנפח בתוך הצילינדר צריך להספיק כדי שהקתודה תתאים שם ללא בעיות, על כל המתלים שלה. חשוב שהאובייקטים שיצופו יפנו אל האנודות עם השטחים הגדולים ביותר שלהם וימצאו איתם במישורים מקבילים בערך.

המשך אנודות מחוברות למובילי זרם אופקיים... מוטות צולבים אלה חייבים להיות מסופקים עם מסופים לנוחות ואמינות החיבור. החוטים המחזיקים את האנודה אל המוט חייבים להיות מעל רמת האלקטרוליט, במיוחד אם הם עשויים ממתכת אחרת. אחרת, במקום הזה, החוט נעשה דק יותר ונשרף.

יש לנקות אנודות בצורה יסודית מאוד מתחמוצות, לכלוך ושומן וכן פריטים המיועדים לציפוי מתכת.

תנאי חשוב להצלחת הטכנולוגיה הזו הוא טוהר... אם מופיעה עכירות קלה באלקטרוליט או נוצר משקעים, יש לסנן את התמיסה. כדי לעשות זאת, מצא מיכל ריק בגודל מספיק. תשטוף אותה. יָבֵשׁ. במהלך הזמן הזה, כל הלכלוך בתמיסה יתיישב. בזהירות, מבלי להפוך את חדר האמבטיה מזכוכית, שפכו את התמיסה דרך צינור (כפי שמרוקנים בנזין ממכונית) או כוס (בשיטת הסקופ). אתה לא צריך לגרוף את העבה מלמטה. עדיף פשוט להיפטר ממנו. עם זאת, אין לשטוף את הפתרון שנותר לביוב. אינסטלטורים יכולים אז לעבוד עם צינורות, שפשוט שורפים את הידיים שלהם במגע עם הכימיקלים שלכם, והעבודה מפתרון כזה לא תודה לכם.

תרשים חיבור לחשמל

אתה יכול למצוא את תרשים החיווט באינטרנט ללא בעיות. עם זאת, יש לזכור כלל אחד פשוט. כדי להשיג פיקדון טוב, יש צורך לשמור על הזרם המתאים ליחידת שטח פנים של הקתודה במהלך התגובה. כדי לווסת את המעגל החשמלי, נעשה שימוש ב-rheostat, אשר מוכנס דרך החוטים לאמבטיה. וכדי לדעת את המתח על פני האלקטרודות, מותקן מד מתח.

אתה יכול לראות דוגמאות של מוצרי ציפוי אלקטרוני בכנסיות, מוזיאונים, תערוכות. אלה הם אייקונים, סמלים, לוחות עם כתובות.

סיים

זכרו שלפריט שהוצא מהאמבטיה, לא משנה כמה הוא עבר ליטוש מקדים, יש גימור מט. כדי לגרום לו לזרוח, מבריקים אותו עם הגיר העדין ביותר (אבקת שיניים) באמצעות מטלית או עיגול מגומי.

ציפוי מתכת של חפצים לא מתכתיים: חיפושיות

כדי לכסות במתכת חרקים שונים, פרפרים, חיפושיות וחפצים אחרים, יש להכין אותם בצורה מתאימה. חרקים לְהַשְׁרוֹת בתמיסה 1,5% של כספית כלוריד (כספית כלוריד II, תרכובת רעילה מאוד מסיסת במים גבישית חסרת צבע). לאחר מכן הם מיובשים, מכוסים בלכה מיוחדת או שכבה דקה של שעווה. אז כל המשטח חייב להיות מוליך, אחרת המתכת לא תשכב. לשם כך, החיפושית נמרחת עם דייסה נוזלית של גרפיט מדולל באלכוהול או וודקה עם מברשת. לאחר הייבוש מסירים את עודפי הגרפיט.

אחרי זה החרק תלוי על כמה חוטי נחושת דקים בקוטר של 0,1-0,2 מ"מ ומונח באמבט אלקטרו. כדי למנוע ציפה באלקטרוליט, פרפר או באג מחוברים עם פרפין למשקולת. זה יכול להיות זכוכית או חתיכת פלסטיק. תהליך זה אורך בדרך כלל מספר שעות. עובי הציפוי יכול לנוע בין 0,1 ל-2 מ"מ, בהתאם לזמן החשיפה.

האם ניתן להכין תכשיטים בשיטת הגלגול בבית?

יש רק תשובה אחת לשאלה הזו: כן, אתה יכול לעשות הכל, אבל תצטרך "להתאמץ" היטב. יש לכך מספר סיבות:

• באופן עקרוני, כל מה שצריך לניסויים אפשר לקנות היום במשרדים שמוכרים ריאגנטים כימיים. אבל יש "אבל" אחד. ברוסיה, תהליך רכישת הכימיה הפך לאחרונה למשימה קשה מאוד. רוכש הריאגנטים נדרש להציג ייפוי כוח, איזושהי תמצית ממסמך היתר שלדבריהם אדם זה יכול לעסוק בפעילות הרלוונטית, התשלום הוא לרוב שלא במזומן ועוד קשיים. כדי לפתור בעיה זו, אתה יכול ללכת בדרך פשוטה יותר וליצור קשר עם חנויות ביתיות, שווקים, תחנות שירות או חברים.
• בנוסף ריאגנטים, יש צורך לרכוש ציוד רגיל... אתה לא יכול לעשות עם קופסת שימורים רגילה. לכל הפחות, תזדקק לאקווריום נקי ועשוי היטב. אחרת, המגיב יהיה על השולחן, הרגליים, הרצפה, בכל מקום אפשרי. וזה לא לגמרי בטוח לבריאות.
• עם זאת, תמצא מספר עצום של תיאורים של אלגוריתמים ליצירת אלקטרופורמציה באינטרנט ובספרים טעויות וחוסר ניסיון לא בוטלו... לפני הקמת הייצור, תצטרכו להקדיש יותר משעה להעלות באוב כדי להבין: איזה זרם עדיף לבחור, איך לנקות נכון את פני המוצרים מלכלוך, איך להכין טפסים בצורה נכונה וכו'.
• זכור אחד עצה: אם אתה הולך למתכות כסף או לכסות בזהב כל פריט עשוי כסף, אז עדיף לחדד את כישוריך על נחושת או ניקל רגילים. אל תלך ישר למתכות יקרות. אתה פשוט זורק כסף לטמיון, ושום דבר לא באמת מסתדר.

כיתת אמן להכנת תכשיטים בטכניקת ציפוי אלקטרוני בבית

לרוב, אנו מעוניינים בטכניקת ציפוי אלקטרוניקה מנקודת מבט של ייצור תכשיטים שונים, הן ביג'וטרי והן תכשיטים. בואו נבין את זה בעזרת דוגמה פשוטה, איך בבית אתה יכול לעשות קישוט מעלים.

• מלכתחילה, יש צורך להסיר הדפסים מעלים טריים, שעבורם יוצקים קומפוזיציה שעווה לתבנית של נייר עבה, ואז הם מאפשרים לו להתקרר כמעט עד להתקשות מלאה, אבל בצורה כזו שהשטח שלו יהיה אלסטי . לאחר מכן מניחים עלים על פני השעווה ולוחצים בזכוכית. כאשר הזכוכית מוסרת, נותרת הדפסה שקופה על הרכב השעווה.
• לאחר שהשעווה התקשה לחלוטין, יש להכין ציפוי מוליך. ההטבעה עוברת גרפיט בזהירות עם מברשת רכה ליצירת שכבה מוליכה חשמלית. ניתן ליישם את השכבה המוליכה על ידי הפחתת מתכות מסוימות (כסף, נחושת, ניקל) או באמצעים מכניים: שפשוף צורה של גרפיט מתקלף לתוך פני השטח בעזרת מברשת שיער רכה או ציפוי בלכה גרפיט.
• לאחר מכן, עליך למדוד את העלים כדי לקבוע את שטח המשטח המופקד, לחשב את צפיפות הזרם וההתנגדות של ה-rheostat.
• לאחר מכן, אם חדר האמבטיה כבר היה בשימוש לפחות פעם אחת, יש צורך להכין את ההובלה הנוכחית. הם מנוקים בקפידה עם נייר זכוכית מתחמוצות שונות, לכלוך, ניגוב עם מטלית ונשטף במים זורמים.
• אל תשכח להכין את האנודה.
• תהליך חימום האמבט מתחיל באמצעות דוד או דוד.
• לאחר מכן, לאחר התקנת המוליכים על התבנית, העומס (קתודה) מושעה והוא מורד לתוך האמבט הגלווני.
• תהליך התגובה מתחיל.
• לאחר מריחת שכבה מספקת של מתכת משטח, היחידה כבויה.
• מוציאים את היופי מהאמבטיה, מנתקים מהמוליכים, שוטפים במים מזוקקים טהורים ומבריקים.

אז כנראה שאתה מבולבל מקריאת המאמר הזה. זה עסק ברור. על מנת לשחזר את כל האלגוריתם הזה, נדרשת כמות מספקת של ידע מענפי מדע וטכנולוגיה רבים. כאן אתה לא יכול להסתדר בלי הכנה. עם זאת, הכל בא עם הניסיון, מדענים גדולים לא נולדים, אלא הופכים, מתגברים על ערמות ענק של ספרים, מבקרים במעבדות רבות, עוברים ניסיונות וכישלונות. לכן, אם אתה רוצה להתנסות או סתם לשחק עם הכימאי הגדול, אז אל תיבהל ממילים חכמות ומרשימה ארוכה של יצירות, אלא תפעל, ובקרוב התוצאה תופיע באופק.