Что такое гальванопластика приведите примеры ее использования

Сферы применения и особенности гальванопластики

Гальванопластика — это электрохимическая операция. Такая технология позволяет восстанавливать изделия из разных материалов за счет осаждения частиц металла на их поверхности. Процесс имеет несколько особенностей, которые нужно учитывать при работе.

Металлический листок (Фото: Instagram / nik_lopatsik)

Описание процесса

Гальванопластика — электрохимический процесс, который позволяет делать копии изделий разной формы и размеров. Преимущество технологии — высокая точность обработки.

Гальваностегия — электрохимическая технология, которая подразумевает покрытие металлических заготовок слоем металла. Покрытие выбирается зависимо от необходимых технических характеристик, которые должны быть выше чем у основы. Чаще для покрытия металлических изделий используют хром, серебро, никель.

Технологии можно назвать одинаковыми, но они различаются способами подготовки рабочих поверхностей. Перед гальваностегией проводиться обработка, нацеленная на создание прочного соединения. Покрытие после гальванопластики должно без труда отделяться от основания.

Сферы применения

Чаще гальванопластика применяется при изготовлении ювелирных изделий: копий монет, орденов, украшений, статуэток. Из наиболее популярных материалов, который применяются для проведения рабочего процесса является медь.

Если работы были проведены с соблюдением технологических этапов, использованием хорошего оборудования, готовую копию будет сложно отличить от оригинала. Отличия видны только по барьерному слою.

Выполнять работы можно в домашних условиях. Перед проведением технологического процесса необходимо убедиться, что поверхность заготовки, с которой будет сниматься копия, проводит электричество. Если это не так, ее нужно покрыть слоем бронзы или графита. Чтобы добиться необходимого результата, человеку нужно разбираться в гальванотехнике.

Фигурный браслет (Фото: Instagram / moreleslaboratorium)

Материалы и оборудование

Для проведения работ нужно подготовить определенное оборудование и материалы:

Дополнительно понадобится термометр. Важно поддерживать рабочий температурный режим в пределах 18°–25°C.

Подготовка материала

Перед проведением работ необходимо подготовить изделия. Для заготовок, проводящих ток, процесс состоит из нескольких этапов:

Если говорить о диэлектрических заготовках, подготовка выглядит иначе. Пошаговая инструкция:

После обработки химикатами изделие промывают под проточной холодной водой.

Металлическая статуэтка (Фото: Instagram / _galvanoplastika_)

Обработка

Можно выполнить гальванопластику в домашних условиях. Для этого нужно учитывать ряд особенностей, выполнять действия поэтапно. Пошаговая инструкция обработки деталей:

После выполнения металлизации необходимо закончить обработку. Для этого следует нанести серную мазь на рабочие поверхности и подержать над газовой плитой. Медь должна потемнеть.

Существует еще один вариант выполнения работ. Пошаговая инструкция:

Дождаться появления необходимого визуального эффекта.

Последний этап проведения работ — полировка. Понадобится большая болгарка со специальной щеткой. Обработку нужно проводить аккуратными движениями, чтобы не стереть нанесенный слой. Визуальный эффект, который должен получится после проведения работ — черненая бронза с отдельными блестящими участками.

Листок из меди (Фото: Instagram / incredible_craft)

Техника безопасности

Чтобы обезопасить свой организм, нужно соблюдать ряд правил:

Соблюдая правила, можно снизить риск отравления, получения травмы.

Гальванопластика применяется для создания точных копий разных изделий. Технология представляет собой восстановление заготовки оседающими металлическими частицами на ее поверхности. Поскольку работа связана с применением едких химических веществ, нужно соблюдать технику безопасности.

Источник

Что такое гальванопластика

Гальванопластика это раздел гальваники, изучающий методы получения копий предметов, выполненных с помощью гальванического осаждения металла на поверхность формы из диэлектрика (гипса, воска, пластмассы) или другого металла. Другими словами, гальванопластика — это метод получения копий предметов в металле.

Существующие способы металлообработки позволяют изготовить из металла деталь требуемой формы и дают точное воспроизведение необходимых параметров в металле, но точная обработка металла требует применения дорогостоящего оборудования и инструмента. Методы литья, ковки и штамповки зачастую не дают необходимой точности при изготовлении деталей сложной конфигурации, а изготовление крупных и рельефных изделий с помощью данных способов невозможно.

Методы гальванопластики позволяют воспроизвести фактически любую форму в металле, с любым рельефом и с высокой точностью. Родоначальником метода гальванопластики стал русский ученый Борис Семенович Якоби. Название способа «гальванопластика» возникло из-за пластически точной формы, полученной при осаждении меди на поверхность формы в процессе электролиза.

Гальванопластика используется не только в промышленности, но и в искусстве для воспроизведения точных копий с художественных изделий. Для воспроизведения копий готовятся специальные слепки (формы) из диэлектриков, на поверхность которых, после их металлизации (покрытия тонким слоем токопроводящего материала), электролитическим методом осаждают слой металла. В качестве материалов для изготовления форм используют гипс, воск, пластмассу. Для формирования токопроводящего слоя используется мелкозернистый графит, или специальные лаки и покрытия.

Теоретические основы гальванопластики

Металлы, которые осаждают на поверхность формы в процессе гальванопластики выделяют из водных растворов их солей – сульфатов. Процессы электролитической диссоциации, в результате которых молекулы солей металла распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы, достаточно широко отражены в теоретических материалах по гальванике. По сути процесс гальванопластики является гальваническим процессом – изделие погружают в электролит (водный раствор сульфатов) и подключают к минусу, электроды (пластины из того же металла, что и будущее покрытие) подключают к плюсу источника постоянного тока. По мере прохождения через электролит тока будет происходить электролиз и на поверхность изделия будет осаждаться слой металла.

Для получения копий деталей и предметов искусства наиболее распространен метод осаждения меди. Для приготовления медного электролита используют медный купорос – кристаллогидрат сульфата меди и серную кислоту. Медный купорос, при прохождении электрического тока через электролит, выделяет ионы меди (катионы) которые осаждаются на детали, подключенной к катоду. Серная кислота используется для повышения электропроводности раствора.

Формы для гальванопластики

Формы для гальванопластики изготавливают из гипса, воска или парафина, возможно использование других пластичных материалов, главное, чтобы они удовлетворяли следующим требованиям:

Изготовление гипсовых форм

Гипс обладает высокой гигроскопичностью, поэтому формы, изготовленные из этого материала, требуют дополнительной обработке – пропитки воском, парафином, озокеритом. Изготовление гипсовых форм проходит следующим образом:

Изготовление восковых форм

Восковые составы для изготовления форм применяют, для снятия копии с предметов путем непосредственной заливки состава на его поверхность, при изготовлении художественных композиций из растений, изготовлении металлизированных кружевных композиций.

В прошлом подобная технология применялась для изготовления пластинок, при этом использовался состав, который оптимально подходит для копирования изделий с большим числом мелких деталей и тонким рельефом. Такая восковая композиция состоит из 33% стеарата натрия, 15% стеарата свинца, 7% стеариновой кислоты, 4% стеарата алюминия (состав примерный, указаны проценты по массе). Температура плавления такой восковой композиции составляет 80-90 0 С.

Можно изготовить восковую форму, используя и более доступные вещества. Например, 70% канифоля, 20% воска, 10% парафина, или 30% воска и 70% стеарина.

Компоненты, входящие в состав восковой композиции, смешивают, поочередно расплавляя на паровой бане. Начинают с компонентов, имеющих низкую температуру плавления и поочередно вводят более тугоплавкие компоненты. Если состав включает огнеопасные компоненты, например, скипидар, их вводят в последнюю очередь. Графит на восковые формы наносят осторожно, без давления, мягкой кистью. Графит плохо сцепляется с поверхностью восковой композиции, поэтому процесс графитирования может занять длительное время.

Если в процессе электролиза вы заметили на поверхности формы участки, на которых не осаждается металл необходимо провести дополнительное графитирование. Форму достают из электролита, промывают под струей воды, сушат, и наносят мягкой кистью на непокрытые участки графит.

Подключение форм к источнику тока

Подвешивание формы в гальванической емкости и подключение формы к источнику тока ответственный процесс, от которого зависит успешное протекание процесса гальванопластики.

Проводники, с помощью которых форму подключают к источнику тока изготавливают из мягкой медной и латунной проволоки. Перед подключением проволоку обжигают и протравливают для удаления окисных пленок. Площадь сечения проводника зависит от размеров формы – для небольших восковых форм, пропитанных воском кружевных композиций и т. д. используется проволока диаметром менее 0,15 мм. Для крупных гипсовых композиций диаметр проволоки может быть от 0,5 мм и более.

Основная задача, которую нужно решить при подключении, это снижение сопротивления тока в месте подключения. Достигается это либо увеличением диаметра проволоки, либо увеличением площади соприкосновения проволоки с формой.

Отверстия для подвешивания формы в гальванической емкости проделывают заранее, на краях формы (в нерабочих зонах). Гипс просверливают до его пропитки, отверстия на восковые формы проделывают до их полного остывания.

Если плотность материала, из которого изготовлена форма меньше плотности электролита, необходимо предусмотреть дополнительные отверстия для подвешивания грузов.

Установка формы в гальваническую емкость

Плоские формы помещают в электролит под углом относительно поверхности электролита. Делают это для того, чтобы пузырьки воздуха свободно уходили с поверхности формы, не застаивались в углублениях рельефа. Иногда для предотвращения образования пузырьков газа поверхность формы перед погружением в электролит обрабатывают спиртом. Мелкие пузырьки удаляют с формы мягкой кистью.

Для установки крупных форм, имеющих частично закрытые полости, используют следующий прием: форма устанавливается в сухую емкость, затем медленно вливают электролит. Раствор должен вытеснять воздух из полостей формы.

Читайте продолжение описания процесса гальванопластики в статье «Гальванопластика своими руками».

Источник

Хочу немного рассказать о технологии с помощью которой сделанны практически все наши изделия. Так как она достаточно редкая и малоизвестная то мне кажется эта информация будет не лишней.

Гальванопластика (от гальвано. и греч. plastike — ваяние), получение точных металлических копий методом электролитического осаждения металла на металлическом или неметаллическом оригинале.

Она была известна еще в XIX в., но широко ее использовать в промышленности начали в середине XX в. Сначала ее применяли для изготовления скульптурных портретов и барельефов. Широкое применение гальванопластики в промышленных масштабах началось в середине XX в.: производство грампластинок и волноводов, форм для литья и прессования, сеток и фольги, печатных плат, предметов искусства и сложных конструкций.

С помощью гальванопластики можно с большей точностью, чем любым другим способом, воспроизводить предметы до мельчайших подробностей. Появляется возможность изготовлять предметы столь сложных форм, что производство их другими способами либо невозможно, либо слишком дорогостояще.

Используя метод художественной гальванопластики мы так же покрываем металом тонкие или хрупкие вещи. Тем самым придавая им прочность необходимую для того что бы их можно было использовать при создании бижутерных украшений или для украшения интерьера. При этом сама вещь остается внутри а металл полностью повторяет ее форму. Тоесть внутри всех наших изделий будь то листик или перышко находится настоящая созданная природой вещь. Именно благодаря этому они совершенно неповторимы)

Гальваническое осаждение металла на поверхности предмета возможно лишь тогда, когда поверхность эта или весь предмет являются проводниками электрического тока, Поэтому для изготовления моделей или форм желательно использовать металлы. Наиболее подходят для этой цели легкоплавкие металлы: свинец, олово, припои, сплав Вуда.

Однако наибольшие возможности для изготовления моделей все же представляют диэлектрические (не токопроводящие) материалы ( листья, перья, кружево итд). Чтобы металлизировать такие модели, нужно придать их поверхности электропроводность. Успех или неудача в конечном итоге зависят в основном от качества токопроводящего слоя. Слой этот может быть нанесен одним из трех способов. Самый распространенный способ — графитирование, он пригоден для моделей из пластилина и других материалов, допускающих растирание графита по поверхности. Следующий прием — бронзирование, способ хорош для моделей относительно сложной формы, для разных материалов, однако за счет толщины бронзового слоя несколько искажается передача мелких деталей. И, наконец, серебрение, пригодное во всех случаях, но особенно незаменимое для хрупких моделей с очень сложной формой — растений, насекомых и т. п

Медь осаждается не только на противостоящей аноду стороне, но и на обратной, а также на торцах металлизируемого предмета.

Выбор токопроводящего слоя зависит от материала, из которого сделан предмет, его конфигурации, фактуры поверхности и, конечно, от имеющихся в распоряжении веществ.

Изначально неметалические изделия покрываются медью а уже потом мы можем дополнительно покрыть их никелем, серебром или золотом для придания нужных нам свойст и цвета.

Касательно деталей процесса могу рассказать позже, если это будет интересно.

Источник

Что такое о гальванопластика и гальваностегия

В принципе гальванопластика не отличается от гальваностегии. Однако гальваностегические и гальванопластические процессы имеют свои особенности и отличаются прежде всего методами подготовки поверхности перед осаждением на нее металла.

В гальваностегии поверхность подготавливается так, чтобы покрытие прочно держалось на ней. В гальванопластике, наоборот, покрытие должно легко отделяться. Поэтому в последнем случае уделяется большое внимание нанесению токопроводящих слоев (в случае покрытия непроводников) и разделительных слоев (если копия получается с металла).

Оборудование и самодельные устройства

Оборудование для гальваностегии ничем не отличается от оборудования, применяемого для гальванопластики. В качестве гальванической ванны может быть использована любая стеклянная байка такого размера, чтобы покрываемый металлом предмет свободно в ней размещался и при этом не находился слишком близко от анодных пластин.

Рис. 1. Гальваническая ванна в четырехугольной банке.

Удобнее всего пользоваться четырехугольными стеклянными баньками (рис. 1).

Рис. 2. Гальваническая ванна в круглой банке.

В круглой банке анодную пластину приходится сгибать в виде цилиндра (с) (рис. 2).

Покрываемые предметы подвешивают на медных проволоках. Анодных пластин должно быть две. Важно, чтобы покрываемые предметы были обращены к анодам своими наибольшими площадями и находились с ними примерно в Параллельных плоскостях.

Перекладины, к которым подвешиваются аноды и покрываемые предметы, необходимо снабдить клеммами для удoбcтвa и надежности соединения (см. рис. 3). Проволоки, которыми прикреплен анод к перекладине, должны находиться выше уровня Электролита, особенно если они сделаны из другого металла.

Анодные пластины включаются Между собой параллельно и присоединяются обязательно к клемме «плюс» источника тока аккумулятора или выпрямителя).

Аноды должны быть тщательно очищены от окислов, грязи и обезжирены, так же как и предметы, предназначенные для покрытия металлом.

Важным условием успешного никелирования и меднения является чистота. Если в электролите появилась легкая муть или образовался осадок, электролит необходимо профильтровать.

На рис. 3 показана схема включения гальванической ванны. В качестве источника можно использовать автомобильный аккумулятор или выпрямитель (напряжением 6-12 В), питающийся от сети переменного тока напряжением 127-220 В. К схеме необходимо подключать вольтметр и амперметр. Если поверхность покрываемого предмета менее 2 дм^2, можно использовать миллиамперметр на 500 мА.

Сопротивление реостата должно быть порядка 8-10 Ом, чтобы можно было изменять ток в пределах долей ампера.

Ровное плотное покрытие предмета никелем или медью зависит от величины электрического тока, не превосходящей известного предела и зависящей от площади поверхности предмета.

Например, если норма плотности тока равна 0,5 А на 1 дм^2 и предмет имеет общую поверхность около 0,5 дм^2, то ток не должен превышать 0,5 X 0,5 = 0,25 А. При большем токе никель или медь будут откладываться темным, непрочным, легко отделяющимся слоем. Если предмет имеет заостренные части, плотность тока следует уменьшить в 2-3 раза.

Предметы погружают в ванну под напряжением. Для этого их сначала подвешивают на медных голых проводниках диаметром 0,8-1 мм к перекладине (медная трубка), подключают к источнику электрического тока (при этом реостат включают на полное сопротивление) и опускают в ванну с электролитом. Затем, уменьшая сопротивление реостата, доводят ток до нормы.

Рис. 3. Схема включения гальванической ванны в электрическую цепь.

Во время гальванизации деталь или предмет два-три раза вынимают из ванны на короткое время и осматривают. Если металл откладывается неравномерно, изменяют положение предмета, повернув его к аноду той стороной, на которой слой металла получается тоньше.

Предмет, вынутый из ванны, как бы хорошо он ни был предварительно отполирован, имеет матовую поверхность. Для придания блеска его полируют тончайшим мелом (зубным порошком) при помощи суконки. Можно также полировать крокусом, но очень осторожно, чтобы не повредить слой никеля.

Примечание. В любительских конструкциях широко применяется алюминий. Анодирование можно выполнять переменным током 12- 24 В. Деталь (лист) полируют до зеркального блеска, протирают ацетоном и химически обезжиривают в растворе едкого натра 50 г/л. Время обезжиривания 3-5 мин, температура раствора 50° С.

Анодирование переменным током заключается в следующем. Если анодируется деталь (лист), то она является первым электродом, а вторым может быть обработанная алюминиевая болванка или лист.

Контакты токоподводов обязательно должны быть алюминиевые. Электролитом служит 20-процентный раствор серной кислоты.

Условия анодирования следующие.

Электролитическая гальванопластика

С копируемого предмета или изделия прежде всего снимают отпечаток, т. е. делают форму из легкоплавного металла, воска, пластилина или гипса. Копируемый предмет, натертый мылом, кладут в картонную коробку и заливают легкоплавким сплавом Вуда или другими легкоплавкими сплавами.

После отливки предмет вынимают и полученную форму обезжиривают и подвергают меднению в электролитической ванне. Для того что-

бы металл не откладывался на тех сторонах формы, где нет оттиска, их покрывают при помощи кисточки расплавленным воском или парафином. После меднения легкоплавкий металл расплавляют в кипящей воде и получают матрицу. Матрицу заливают гипсом или свинцом, и копия готова.

Для изготовления форм применяют следующую восковую композицию:

Графит тщательно растирают в фарфоровой ступке, просеивают через сито или марлю и наносят на поверхность изделия мягкой кистью или ватным тампоном. Графит лучше прилипает к пластилину. Формы из гипса, дерева, стекла, пластмассы и папье-маше покрывают раствором воска в бензине.

На поверхность, не успевшую высохнуть, наносят графитную пудру, а лишний, неприлипший графит сдувают.

Медные, серебряные и свинцовые поверхности обрабатывают 1%-ным раствором сульфида натрия, в результате чего на них образуются нерастворимые сульфиды.

Осаждение металла на поверхности формы. Подготовленную форму погружают в ванну, схема которой находится под током, чтобы не растворилась разделяющая пленка. Сначала проводят «затяжку» (покрытие) проводящего слоя меди при малой плотности тока в растворе такого состава:

Рабочая температура электролита 18-25° С, плотность тока 1-2 А/дм^2. Спирт необходим для повышения смачиваемости поверхности. После того как вся поверхность «затянется» слоем меди, форму переносят в электролит, предназначенный для гальванопластики.

Для гальванопластических работ (меднение) рекомендуется следующий состав:

Температура электролита 25-28° С. Плотность тока 5-8 А/дм2.

Металлизация неметаллических предметов, способы и советы

Чтобы изготовить металлические листья растений, со свежих листьев снимают отпечатки на восковой композиции следующим образом. В формочку из плотной бумаги заливают восковую композицию, дают ей остыть почти до полного отвердения, но с таким расчетом, чтобы поверхность ее была эластичной. Затем на поверхность воска накладывают листья и прижимают их стеклом.

Когда стекло н листья снимают, на восковой композиции остается четкий отпечаток листьев.

После полного затвердения воска форму с отпечатком осторожно графитируют мягкой кистью. Установив проводники на форме, подвешивают груз и опускают ее в гальваническую ванну.

Для покрытия металлом насекомых (бабочек, жуков и т. п.) нх соответствующим способом подготавливают: насекомых выдерживают в 1,5%-ном растворе сулемы, высушивают, покрывают лаком или тонким слоем воска. Затем поверхность нужно сделать токопроводящей, для этого ее при помощи кисточки смазывают жидкой кашицей из графита, разведенного на спирте или водке. После высыхания излишки графита удаляют.

После этого предмет подвешивают на нескольких тонких медных проволочках диаметром 0,1-0,2 мм, перекручивая или перевязывая их неоднократно крест-накрест (рис. 1), и помещают в гальвано-пластическую ванну. Для устранения плавучести в электролите бабоч

ку, жучка и т. п. прикрепляют парафином к стеклу или кусочку пластмассы. Металл начинает откладываться прежде всего около медных проволочек, распространяясь очень медленно на всю остальную поверхность.

Рис. 1. Подвешивание жука для омеднения (а). Вид жука, покрытого металлом (б).

Используя метод гальванопластики, можно металлизировать кружева для декоративно-художественного украшения различных предметов.

Кружева растягивают на рамке и пропитывают парафином. Затем их проглаживают утюгом между листами бумаги для удаления излишков парафина. Далее наносят электропроводящий слой мелкого графита, избыток его тщательно сдувают с кружев.

Проложив проводники по краю кружева, их крепят на пластмассовой рамке или рамке из толстого провода с хлорвиниловой изоляцией, вместе с которой кружева погружают в электролит.

Кружева, покрытые медью, обрабатывают латунной щеткой. Паяют их оловянно-свинцовым припоем. Гальваностегическая отделка металлизированных кружев заключается в нанесении декоративного слоя серебра или золота или в оксидировании.

Копируем старинную монету при помощи гальванопластики

Любители-коллекционеры, увлекающиеся сбором старинных монет, могут использовать простой способ снятия копий со старинных монет.

Каждую сторону монеты аккуратно оттискивают на пластилине. Чтобы монета не прилипла к пластилину, ее смачивают мыльным раствором. Кромки оттисков подравнивают так, чтобы углубление в пластилине было равно половине высоты монеты. Затем холодной водой смывают мыло, подсушивают пластилин, пока его температура не достигнет комнатной- 18-20° С.

Затем на поверхность оттиска мягкой кисточкой намыливают порошок бронзы (в хозяйственных магазинах он продается под названием «Краска под золото»). На блестящую бронзовую пленку надо гальваническим способом осадить слой меди. Напыленная бронза не проводит электрического тока, и медь на нее не может осесть.

Чтобы такую поверхность сделать токопроводящей, ее обрабатывают концентрированным раствором двухлористого олова. Поверхность из золотисто-желтой превратится в оловянно-желтую и станет электропроводящей.

Для осаждения на этой поверхности слоя меди надо иметь гальваническую ванну с раствором медного электролита. Для электролита на 1 л дистиллированной или кипяченой воды берут 220-250 г медного купороса, 15-18 г серной кислоты и 35-40 г этилового спирта. Спирт можно заменить двойным количеством водки или 2-3 г фенола (карболовая кислота).

Затем в нескольких местах токопроводящей поверхности оттиска втыкают тоненькие жилки от многожильного провода и соединяют их с общим проводом. Оттиснутая форма будет в ванне минусом (катод). С положительным полюсом соединяют кусочек меди, равный по площади монете или чуть больше нее. Все это опускают в раствор электролита.

Расстояние между электродами 8-10 см.

В качестве источника тока используется выпрямитель либо четыре-пять элементов «373» «Сатурн», соединенных последовательно и включенных в соответствующей полярности. Через 1-2 мин осматривают оттиск. Если осаждающийся на нем слой меди имеет красноватый цвет, как бы поджаренный, значит, ток велик и надо отсоединить одни элемент или уменьшить напряжение на выходе выпрямителя.

Опытным путем добиваются, чтобы слой меди приобрел телеснокрасноватый оттенок с мелкими поблескивающими кристаллами. В этом случае медь будет пластичной.

Осаждать ее нужно в течение 5-6 ч. Потом модель вынимают из пластилина, промывают теплой водой и ножницами выравнивают края. Внутреннюю часть модели покрывают флюсом (канифоль, растворенная в спирте или бензине), заливают до краев оловом или припоем ПОС-60. После заливки обе половины монеты подравнивают и, наконец, спаивают между собой.

Шов зачищают, монету промывают и опускают ее на несколько минут в раствор электролита (без подключения электрического тока). Оловянный шов покроется тонким слоем меди.

Литература: В. Г. Бастанов. 300 практических советов, 1986г.

Источник