Galvanické pokovovanie: výroba šperkov doma

Veda vždy pomáhala ľudstvu vymyslieť niečo nové a urobiť niečo mimoriadne krásne. Dnešná moderná spoločnosť sa teda pomocou metódy galvanického pokovovania snaží kopírovať prírodné prvky: listy, kvety, hmyz, chrobáky a vytvárať z nich skutočné umelecké diela. A prečo nie: takéto produkty budú vždy aktuálne a obľúbené, keďže človek ešte nedokázal vymyslieť lepšie formy ako príroda.

Skúsme dnes aspoň trochu pochopiť, čo je to elektroformovanie, s akými príkladmi elektroformovania sa môžeme stretnúť v každodennom živote a ako sa z neho vyrábajú tie najneobyčajnejšie beauty šperky.

Čo je elektroformovanie v jednoduchom jazyku?

Galvanické pokovovanie - technológia na vytváranie presných kovových kópií rôznych predmetov, ukladaním rôznych kovov na model. Inými slovami, vezmeme do rúk predmet, ktorý chceme skopírovať do najmenších detailov. Ďalej elektrochemickým vplyvom a heterogénnymi manipuláciami na tento predmet nanášame tenkú vrstvu kovu. V ďalšom kroku sa model oddelí od povlaku. Všetko.

Hlavným účelom metódy elektroformovania je získanie presnej kovovej kópie modelu, reprodukovanie presného tvaru predmetu alebo nanášanie tenkého povlaku kovu. S najväčšou pravdepodobnosťou chápete, že ak zoberiete list z akéhokoľvek stromu, potom je jednoducho nemožné skopírovať ho do najmenších detailov jeho mechanickými metódami. Takýchto výkonov je schopný iba stroj alebo super presný robot. Počítačom riadený mozog však nie je schopný reprodukovať všetky zlomy, vydutia a najmenšie detaily.

Elektroformovanie dostalo taký romantický názov z toho dôvodu, že kov nanesený v procese elektrolýzy „plasticky presne“ reprodukuje produkt, ktorého odtlačok bol vo forme.

Začiatok tejto technológie v Rusku a na celom svete sa spája s menom B.S. Jacobi (1801-1874), ktorý objavil metódu elektroformovania. Jacobi sa narodil v Nemecku - tu sa volal Moritz Hermann. V roku 1835 sa presťahoval do Ruska.

V roku 1836 bol Jacobi B.S... vynašiel originálny dizajn medeno-zinkového galvanického článku. 4. októbra 1838 B.S. Jacobi oficiálne oznámil svoj vynález v liste tajomníkovi Akadémie vied P.N. Fuss do mesta Petrohrad. Na druhý deň bol vynález okamžite ohlásený na zasadnutí Akadémie vied. K listu bola pripojená galvanizovaná kópia rytiny s vyobrazením dvojhlavého orla. Pod orlom bol nápis, ktorý urobila manželka vedca: "Veľký stúpa a zatieňuje veľkých."

Metóda elektroformovania poskytuje neobmedzené možnosti kopírovania, a teda pre kreativitu. Táto metóda vám umožňuje vytvoriť presný dokument:

• kópie basreliéfov;
• erby;
• mince;
• medaily;
• pamätné tabule;
• emblémy;
• dosky s nápismi.

Aj táto technológia široko používané pri reštaurovaní alebo vytváranie interiérových predmetov, sôch, figurín, lámp, svietnikov, domácich potrieb, suvenírov atď.

princíp fungovania

Princíp činnosti táto metóda je celkom jednoduchá. Zvážte procesy obálky a kopírovania.

Pokrytie

Predmet, ako je lyžica, vidlička, tanier, minca, plast, smalt, list zo stromu, sa umiestni do kúpeľne s chemickým roztokom. Ďalej je celý tento systém pripojený k zdroju energie a je spustená elektrochemická reakcia, pri ktorej sa kov z roztoku (to znamená atómy kovu prítomné v kvapaline) ukladá na povrch predmetu. Čím dlhšie sa reakcia udržiava, tým hrubší sediment sa na modeli získa. Potom sa proces zastaví, model sa ochladí a premyje v tečúcej vode z činidiel. Všetko je pripravené, predmet je pokrytý vrstvou kovu.

Kopírovanie

Ak sa nechystáte nejaký predmet, ale úplne skopírovať bez toho, aby ste ho vystavili akýmkoľvek vplyvom, potom je cesta trochu iná.

• Z kopírovaného predmetu alebo výrobku (nazvime ho model) sa najskôr z oboch strán odtlačí odtlačok na nízkotaviteľný kov, vosk, plastelínu alebo sadru, ako je napríklad zhotovený odtlačok kľúča kopírovanie.
• Ďalej sú tieto dve polovičné kópie výtlačkov spojené (zlepené) dohromady, pričom zostáva otvor na naliatie modelového materiálu, ako je vosk - tento dizajn sa nazýva odlievacia forma.
• Potom sa do tejto formy naleje tekutý kov s nízkou teplotou topenia.

Na pozlátenie kupol Katedrály Krista Spasiteľa v Moskve, Katedrály svätého Izáka, Katedrály Petra a Pavla a niekoľkých ďalších sa uskutočnil galvanický workshop za účasti B.S. Jacobi minul 45 pudov 32 libier (750,2 kg) zlata.

• Forma sa umiestni na chladné miesto, aby zmrazila hlavný model.
• Na získanie výsledného hlavného modelu je odlievacia forma rozrezaná na dve polovice, aby sa výsledná kópia žiadnym spôsobom nepoškodila. Potom sa odmastí a podrobí sa pokovovanie medi v elektrolytickom kúpeli, teda galvanické pokovovanie... Aby sa zabránilo usadzovaniu kovu na tých stranách formy, kde nie je potlač, sú pokryté roztaveným voskom alebo parafínom pomocou štetca.
• Po procese elektroformovania sa tavný kov uzavretý v medenom plášti roztaví vo vriacej vode, čím sa vytvorí matrica. Ten sa naplní sadrou alebo olovom a kópia je hotová.

Výhody metódy

Vytváranie kópií predmetov galvanickým pokovovaním poskytuje množstvo výhod:

• vysoká kvalita prehrávania;
• schopnosť vyrábať výrobky s výškou reliéfu do 20 mm;
• možnosť dokončovania výrobkov z galvanoplastiky - dávanie danej farby a pokrytie ochrannými materiálmi;
• nízke náklady v porovnaní s inými technológiami - odlievanie a razenie;
• schopnosť vyrábať jednotlivé položky aj veľké série;
• vysoká rýchlosť výroby galvanoplastiky a možnosť rýchleho spustenia výroby;
• menšia hmotnosť galvanicky tvarovaného výrobku v porovnaní s kovovým odliatkom.

Domáce galvanické školenie od začiatku

Na zopakovanie pokusu doma sa budete musieť dobre pripraviť, no vopred vás upozorňujeme, že sa budete musieť vysporiadať s toxickými chemikáliami. Experimenty preto buď prenechajte odborníkom, alebo experimentujte v dobre vetranej miestnosti výkonná kapucňaaby sa neotrávil.

Оборудование

Aké vybavenie je potrebné zostaviť:

• Vzhľadom k tomu, galvanický kúpeľ môžete použiť akúkoľvek sklenenú nádobu takej veľkosti, aby sa do nej voľne zmestil predmet, ktorý má byť pokrytý kovom.
• Vzhľadom k tomu, aktuálny zdroj Môžete použiť autobatériu alebo napájací zdroj s rozsahom napätia 6 až 12V.
• Model priľne k vodiču pomocou medené drôty... Priemer drôtu by mal byť približne 0,8 ... 1 mm.
• Prúdové vedenie je zvyčajne vyrobené z medených tyčí, ktoré sú následne pripojené k zdroju energie.
• V kúpeli s činidlom je potrebné neustále udržiavať určitú teplotu. Na to budete potrebovať ohrievač a chladič... Ako ohrievač môžete použiť bežný kotol alebo elektrický sporák. Odborníci neodporúčajú používať na vykurovanie otvorený oheň, pretože je ťažké ovládať teplotný režim s otvoreným ohňom, môžete náhodne prehriať roztok, ktorý vôbec nepotrebujeme. Navyše hrozí pokazenie drahého plynového sporáka nejakým jedovatým roztokom. Ako chladič môžete do nádoby spustiť mäkkú hadicu a pripojiť ju ku kohútiku s tečúcou vodou.
• teplomer pre reguláciu teploty v rozmedzí 18°… 25°C. Odporúča sa použiť alkoholový prístroj, pretože meria teplotu presnejšie ako ktorýkoľvek iný elektrický náprotivok.
• Počas reakcie bude potrebné kvapalinu neustále miešať. Na to je možné použiť obvyklé perlátor alebo obehové čerpadlo voda do akvária.
• Respirátor a rukavice... Akékoľvek chemické činidlá sú s človekom veľmi zlými priateľmi, preto je nevyhnutné dodržiavať bezpečnostné opatrenia, aby ste sa chránili pred chémiou na rukách a tvári pomocou ochranných prostriedkov.
• riadu... Súpravu chemického náčinia (banky, poháre, bojlery) je najlepšie kúpiť na trhu alebo v bazári. Ak však takáto príležitosť nebola predložená, môžete použiť akékoľvek domáce sklo. Budete potrebovať aj sklenené fľaše so zabrúseným vrchnákom. Sú nevyhnutné na skladovanie činidiel a elektrolytov.
• Meracie zariadenia... Bez čoho sa nezaobídete je váha, keďže budete musieť merať reagencie s presnosťou na 1 gram. Budete tiež potrebovať merač hustoty kvapaliny, voltmeter pre napätie a ampérmeter pre prúd.

Príprava roztoku

Ďalšie príprava roztoku... Ak chcete uložiť meď na povrch platne, napríklad na pokovovanie listov meďou, vezmite 150 - 180 g síranu meďnatého. Musí sa opatrne zmiešať s 1 litrom čistej (najlepšie destilovanej) vody. Na zvýšenie elektrickej vodivosti sa do tejto chémie pridáva kyselina sírová s hustotou 1,4-1,6 g / cm3 a hmotnosťou 20-25 g. Na zlepšenie kvality vyzrážanej medi možno pridať alkohol v množstve 8-10 g/l.

Pamätajte, že elektrolyt by nemal obsahovať žiadne organické inklúzie, ktoré nepriaznivo ovplyvňujú činnosť roztoku.

Chemické zloženie elektrolytov pre niklovanie, postriebrenie, pozlátenie a pod. sa navzájom líšia, ale ich zloženie nevyhnutne obsahuje kyselinu, vodu a sírany alebo dusičnany aplikovaných kovov.

Výpočet prúdovej hustoty

Rovnomerné potiahnutie predmetu kovom (meď, nikel a iné kovy) získaná pri určitej aktuálnej hodnote, ktorý závisí od dvoch faktorov:

• povrchová plocha objektu;
• hustota prúdu prípustná pre daný elektrolyt.

Vyrobené ďalší výpočet... Napríklad model objektu má celkovú plochu 0,5 dm2. Prípustná prúdová hustota v reakcii by mala byť 0,5 A / dm2. To znamená, že prúd by nemal prekročiť Imax = 0,5-0,5 = 0,25 (A).

Teraz zbierame obvod

Musíme si pripraviť dve elektródy, ktoré sa nazývajú katóda (elektróda so záporným potenciálom) a anóda (elektróda s kladným potenciálom).

V našej schéme katóda pozostáva z troch častí:

• model, ktorý sa má kopírovať;
• medený vodič;
• aktuálne vedenie.

Model je veľmi pevne pripevnený rukou na vodiči. Táto časť je zase zavesená na prúdovom vedení, ktoré je namontované vodorovne na sklenenej nádobe. Ďalej pomocou bežných vodičov je prúdový vodič pripojený k zápornému pólu zdroja energie.

Zhromažďujeme anóda... Mali by existovať dve anódové dosky. Zvyčajne sú vyrobené z dvoch hrubých medených dosiek, ktoré sú inštalované vo vani v určitej vzdialenosti od seba, paralelne. Vzdialenosť je zvolená tak, že zavesený model katódy je voľne umiestnený medzi anódovými platňami. Anódu však môžete vyrobiť aj iným spôsobom. Vezmite jeden medený plát a zložte ho do valca. Zároveň myslite na to, že objem vo vnútri valca by mal stačiť na to, aby sa tam bez problémov zmestila katóda so všetkými zaveseniami. Je dôležité, aby predmety, ktoré sa majú potiahnuť, smerovali k anódam svojimi najväčšími plochami a boli s nimi v približne rovnobežných rovinách.

Ďalšie anódy sú pripevnené k horizontálnym prúdovým vodičom... Tieto priečky musia byť vybavené svorkami pre pohodlie a spoľahlivosť spojenia. Drôty držiace anódu na tyči musia byť nad hladinou elektrolytu, najmä ak sú vyrobené z iného kovu. V opačnom prípade sa na tomto mieste drôt stenčí a vyhorí.

Anódy musia byť veľmi dôkladne očistené od oxidov, nečistôt a mastnoty, ako aj predmetov určených na potiahnutie kovom.

Dôležitou podmienkou úspechu tejto technológie je čistota... Ak sa v elektrolyte objaví mierny zákal alebo sa vytvorí zrazenina, roztok sa musí prefiltrovať. Ak to chcete urobiť, nájdite prázdnu nádobu dostatočnej veľkosti. Umyte ju. Suché. Počas tejto doby všetky nečistoty v roztoku sadnú. Opatrne, bez toho, aby ste prevrátili sklenenú kúpeľňu, nalejte roztok cez hadičku (keďže sa benzín vypúšťa z auta) alebo pohár (použitím metódy naberania). Hrubé by ste nemali naberať zospodu. Je lepšie ho jednoducho zlikvidovať. Zvyšný roztok by sa však nemal splachovať do odtoku. S potrubím potom môžu pracovať inštalatéri, ktorí si pri kontakte s vašimi chemikáliami jednoducho popália ruky a práca z takéhoto riešenia sa vám nepoďakuje.

Schéma elektrického zapojenia

Schému zapojenia nájdete bez problémov na internete. Je však potrebné mať na pamäti jedno jednoduché pravidlo. Aby sa dosiahol dobrý nános, je potrebné, aby sa počas reakcie udržiavala správna intenzita prúdu na jednotku plochy povrchu katódy. Na reguláciu elektrického obvodu sa používa reostat, ktorý sa zavedie cez drôty do kúpeľa. A aby ste poznali napätie na elektródach, je nainštalovaný voltmeter.

Ukážky galvanických výrobkov ste mohli vidieť v kostoloch, múzeách, na výstavách. Sú to ikony, emblémy, štítky s nápismi.

Skončiť

Pamätajte, že predmet vybratý z vane, bez ohľadu na to, ako dobre bol predleštený, má matný povrch. Aby sa leskla, leští sa tou najjemnejšou kriedou (zubným práškom) pomocou handričky alebo pogumovaného kruhu.

Pokovovanie nekovových predmetov: chrobáky

Na zakrytie rôzneho hmyzu, motýľov, chrobákov a iných predmetov kovom je potrebné ich vhodným spôsobom pripraviť. Hmyz namočiť v 1,5% roztoku chloridu ortutnatého (chlorid ortutnatý II, bezfarebná kryštalická vo vode rozpustná veľmi toxická zlúčenina). Potom sú vysušené, pokryté špeciálnym lakom alebo tenkou vrstvou vosku. Potom musí byť celý povrch vodivý, inak kov neľahne. Za týmto účelom sa chrobák natrie štetcom tekutou kašou z grafitu zriedenou alkoholom alebo vodkou. Po vysušení sa prebytočný grafit odstráni.

Potom hmyz zavesené na niekoľkých tenkých medených drôtoch s priemerom 0,1-0,2 mm a umiestni sa do galvanizačného kúpeľa. Aby sa eliminoval vztlak v elektrolyte, motýľ alebo chrobáčik je pripevnený parafínom k ​​závažiu. Môže to byť sklo alebo kus plastu. Tento proces zvyčajne trvá niekoľko hodín. Hrúbka povlaku sa môže meniť od 0,1 do 2 mm, v závislosti od času expozície.

Je možné vyrobiť šperky metódou galvanického pokovovania doma?

Na túto otázku je len jedna odpoveď: áno, môžete všetko, ale budete sa musieť dobre „napnúť“. Existuje na to niekoľko dôvodov:

• V zásade všetko, čo potrebujete na experimenty, sa dnes dá kúpiť v kanceláriách predávajúcich chemické reagencie. Je tu však jedno „ale“. V Rusku sa proces získavania chémie nedávno stal veľmi ťažkou úlohou. Od kupujúceho reagencií sa vyžaduje, aby predložil plnú moc, nejaký výpis z dokumentu o povolení, že táto osoba môže vykonávať príslušnú činnosť, platba je zvyčajne bezhotovostná a iné ťažkosti. Ak chcete tento problém vyriešiť, môžete ísť jednoduchším spôsobom a kontaktovať domáce obchody, trhy, čerpacie stanice alebo kamarátov.
• Okrem činidiel je potrebné zakúpiť bežné vybavenie... S obyčajnou konzervou si nevystačíte. Minimálne budete potrebovať čisté, dobre vyrobené akvárium. V opačnom prípade bude činidlo na stole, nohách, podlahe, kdekoľvek je to možné. A to nie je úplne bezpečné pre zdravie.
• Na internete av knihách však nájdete obrovské množstvo popisov algoritmov elektroformovania chyby a nedostatok skúseností neboli zrušené... Pred nastavením výroby budete musieť stráviť viac ako jednu hodinu čarovaním, aby ste pochopili: aký prúd je lepšie zvoliť, ako správne čistiť povrch výrobkov od nečistôt, ako správne vytvárať formuláre atď.
• Zapamätaj si jeden совет: ak sa chystáte na strieborné kovy alebo pokryť zlatom akékoľvek predmety vyrobené zo striebra, potom je lepšie zdokonaliť svoje zručnosti na obyčajnej medi alebo niklu. Nechoďte rovno do drahých kovov. Jednoducho vyhodíte peniaze do kanála a nič sa naozaj nepodarí.

Majstrovská trieda na výrobu šperkov technikou galvanického pokovovania doma

Najčastejšie nás technika galvanického pokovovania zaujíma z pohľadu výroby rôznych šperkov, bižutérie aj šperkov. Poďme na to na jednoduchom príklade, ako doma môžeš urobiť ozdobu z listov.

• Najprv je potrebné odstrániť odtlačky z čerstvých listov, na ktoré sa vosková kompozícia naleje do formy z hrubého papiera, potom sa nechá vychladnúť takmer do úplného vytvrdnutia, ale tak, aby bol jej povrch elastický. . Potom sa listy umiestnia na povrch vosku a stlačia sa sklom. Po odstránení skla zostane na zložení vosku číra potlač.
• Po úplnom vytvrdnutí vosku je potrebné pripraviť vodivý náter. Odtlačok je starostlivo grafitizovaný mäkkou kefou, aby sa vytvorila elektricky vodivá vrstva. Vodivá vrstva môže byť nanesená redukciou určitých kovov (striebro, meď, nikel) alebo mechanickými prostriedkami: vtieraním formy vločkovitého grafitu do povrchu mäkkou kefou na vlasy alebo náterom grafitovým lakom.
• Ďalej musíte zmerať listy, aby ste určili plochu naneseného povrchu, vypočítali hustotu prúdu a odpor reostatu.
• Potom, ak už bola kúpeľňa aspoň raz použitá, je potrebné pripraviť prúdové vedenia. Sú starostlivo očistené brúsnym papierom od rôznych oxidov, nečistôt, utreté handričkou a umyté v tečúcej vode.
• Nezabudnite pripraviť anódu.
• Proces ohrevu kúpeľa sa spúšťa pomocou ohrievača alebo kotla.
• Ďalej po inštalácii vodičov na formu sa záťaž (katóda) zavesí a spustí do galvanického kúpeľa.
• Spustí sa reakčný proces.
• Po nanesení dostatočnej vrstvy povrchového kovu sa jednotka vypne.
• Kráska sa vyberie z kúpeľa, odpojí sa od vodičov, umyje sa v čistej destilovanej vode a vyleští.

Takže ste pravdepodobne zmätení čítaním tohto článku. Je to jasný biznis. Na reprodukciu celého tohto algoritmu je potrebné dostatočné množstvo poznatkov z mnohých oblastí vedy a techniky. Tu sa bez prípravy nezaobídete. Všetko však prichádza so skúsenosťami, veľkí vedci sa nerodia, ale stávajú, prekonávajú obrovské hromady kníh, navštevujú mnohé laboratóriá, podstupujú pokusy a neúspechy. Preto, ak chcete experimentovať alebo sa len hrať s veľkým chemikom, nenechajte sa zastrašiť chytrými slovami a dlhým zoznamom prác, ale konajte a výsledok sa čoskoro objaví na obzore.