Гальваническое серебрение
Толщина серебрения в зависимости от условий эксплуатации и назначения деталей
Серебро отличается устойчивостью к щелочным растворам и большинству органических кислот, концентрированная серная кислота может растворять металл только при кипячении, а соляная при значительном нагревании. Под воздействием аммиака и хлора на поверхности серебра образуется тонкая пленка, повышающая значения сопротивлений и затрудняющая процесс пайки, металл теряет свои преимущества. Для предупреждения негативных явлений применяется специальная технология финишной обработки.
Особые физико-химические характеристики покрытия определяют метод серебрения и конкретную область использования покрытий, покрытие широко распространено вне зависимости от высокой стоимости и дефицитности металла. Серебрение изделий применяется для повышения отражательных характеристик оптических и светотехнических приборов, для понижения переходного сопротивления и деталей, контактирующих между собой, для повышений устойчивости к коррозионным процессам и в декоративных целях при изготовлении ювелирных изделий.
Растворы, используемые для серебрения
В связи с тем, что в растворах простых солей серебро замещается неблагородными металлами и покрытие становится неплотным и рыхлым, серебрение металлических изделий выполняется только в растворах комплексных солей. В промышленности самое широкое распространение получили цианидные электролитические растворы, их осаждение на металл вызывает значительную катодную поляризацию, что улучшает качество поверхностей. Цианидные растворы очень токсичные, метод опасен для работающих. Во время производственного процесса большое внимание уделяется соблюдению техники безопасности. В некоторых случаях токсичные электролиты могут заменяться новыми гексацианоферратными, йодидными, роанидными, пирофосфатными и иными электролитами. Работать с такими растворами намного легче, не требуется использовать специальные меры по защите работающих и окружающей среды.
Цианидные электролиты для серебрения Главными компонентами являются свободный цианид и комплексная соль серебра. Цианидные соли образуются в результате химической реакции соли серебра и цианида калия, соединение имеет вид творожистого белого осадка. В дальнейшем осадок растворяется в теплой воде, при необходимости вводятся дополнительные компоненты.
Зависимость потенциала серебра с учетом концентрации цианида в свободном состоянии
Осадок серебра на катоде имеет прямую зависимость от концентрации свободного KCN, чем его больше, тем мельче кристаллы, больше катодная поляризация, равномернее распределяется металл на катоде. Такие особенности позволяют понижать показатели тока во время серебрения, за счет чего понижается себестоимость покрытия, уменьшается нагрузка на электрические сети и трансформаторные подстанции.
При малом содержании цианида в свободном состоянии латунь может вытеснять серебро, что оказывает негативное влияние на прочность соединения с основой. Для улучшения качества серебрение изделий должно производиться в растворах с высоким содержанием цианида, по время процесса необходим периодический контроль состояния электролита.
Дополнительно качество осадки повышают за счет тщательной очистки используемых технологических растворов от посторонних примесей, метод очистки подбирается индивидуально. Влияние на серебрение оказывает материал катиона и щелочной металл. В качестве добавок предпочтительнее калиевые соли, в сравнении с натриевыми они лучше растворяются, что увеличивает электрическую проводимость растворов. Для вывода из состава цианида калия и углекислоты воздуха в растворы добавляются карбонаты, они не оказывают вредного воздействия на латунь.
Химический состав цианидных электролитов Для получения блестящих покрытий в электролит добавляются органические соединения или используется технология с реверсированием тока. Осадки, образующиеся на металле, имеют лучшую мелкокристаллическую структуру в сравнении с осадками, получаемыми из обыкновенных ванн. Катодная поляризация повышается при нагреве и постоянном перемешивании раствора, этот метод позволяет увеличивать допустимую плотность тока, латунь и иные сплавы имеют равномерное покрытие. Кроме того, сокращается время серебрения, что увеличивает производительность труда.
Обычные электролиты не обеспечивают серебрения с достаточной твердостью поверхностей, металл не отвечает существующим требованиям. Для повышения физических показателей применяется специальный электролит.
Химический состав специального электролита
Химический состав специального электролита
Главным компонентом приготовления специального электролита является нитрат серебра и цианид калия. Компоненты предварительно рассчитываются по процентному содержанию и растворяются в теплой воде, все операции делаются в затемненных технических помещениях с эффективной вытяжкой. Серебро не должно преждевременно окисляться, в противном случае латунь может потемнеть.
Нецианидные растворы серебрения Используются в качестве альтернативы ядовитым цианидным, в настоящее время широко используются сульфитный, роданидный, йодидный, гексацианоферратный и пирофосфатный растворы.
Химический состав гексацианоферратного электролита
Химический состав йодидного электролита
Допускается вместо желатина использовать до 50 г/л полиэтиленполиамина. По рассеивающим характеристикам эти электролиты отстают от гексацианоферратных, но обладают меньшей агрессивностью, позволяют иметь плотные мелкозернистые покрытия. Для устранения желтоватого оттенка металл рекомендуется промывать в 20% растворе йодида калия с последующей промывкой чистой водой.
Пирофосфатный электролит (химический состав)
| Наименование электролита | Преимущества | Недостатки |
| Цианидный | Имеет самые высокие характеристики осадков. | Раствор очень токсичен, отличается небольшой устойчивостью. |
| Пирофосфатный | Использует 100% тока, покрытие мелкокристаллическое, отличается высокой рассеивающей способностью. | Высокая себестоимость раствора, метод используется редко. |
| Йодидный | Обладает минимальной химической агрессивностью, качество покрытий удовлетворительное, применяется для посеребрения медных изделий небольших размеров. | Осадок имеет желтоватый оттенок, малопригоден для ювелирной промышленности. Высокая цена йодистого калия. |
| Гексацианоферратный | Высокое качество осадков по физическим показателям. | Накапливается большое количество несвязанного цианида. |
| Раданидный | Стабилен, серебрение латуни производится при высоком использовании тока, | Быстро окисляется, требует безусловного соблюдения технологических параметров. |
Оборудование для подготовки поверхностей к серебрению и серебрению
Серебрение можно производить только чистых и обезжиренных поверхностей, в противном случае неизбежно отслаивание или появление отдельных участков без осадка. Жирные загрязнения удаляются химическим способом, остальные загрязнения смываются. После очистки поверхностей детали обязательно тщательно промываются и высушиваются. Для ускорения процесса применяется специальное технологическое оборудование для серебрения.
Серебрение выполняется в ваннах, для повышения производительности допускается использование барабанов, погружаемых в ванны. Гальваническая ванна изготавливается из химически устойчивых пластиков, может иметь дополнительную термозащиту.
Посеребрение медных изделий может выполняться в подогретом электролите, для этих целей используются специальные ванны.
В перечень оборудования для серебрения могут входить жидкостные насосы, электронная аппаратура контроля и управления, системы зональной или цеховой вентиляции, различные установки по ускорению процесса.
Дефекты серебрения и способы устранения
Серебрение в домашних условиях — гальваническое, химическое
Приветствую! Любые изделия можно покрыть металлами, придавая вещам желаемый цвет, увеличивая износостойкость, повышая отражаемые характеристики.
Гальваника серебром в домашних условиях позволяет придать благородный вид и притягательный блеск, наделить антибактериальными свойствами. Я расскажу, что это за процедура и как ее проводить максимально безопасно.
Суть и назначение серебрения
Серебрение металлов, произведенное в любых условиях, имеет не только декоративное, но и практическое назначение:
К достоинствам металла также можно отнести теплопроводность и отражение света.
Серебро обладает устойчивостью к щелочным растворам и кислотам органического происхождения. Даже серная кислота сильной концентрации может растворить серебряное покрытие только при 100 °C.
Одним словом, серебрение металлов предупреждает преждевременное разрушение материала, и под слоем серебра сплавы менее подвержены различным влияниям внешней среды.
Толщина серебрения в зависимости от условий эксплуатации и назначения деталей
Серебро отличается устойчивостью к щелочным растворам и большинству органических кислот, концентрированная серная кислота может растворять металл только при кипячении, а соляная при значительном нагревании. Под воздействием аммиака и хлора на поверхности серебра образуется тонкая пленка, повышающая значения сопротивлений и затрудняющая процесс пайки, металл теряет свои преимущества. Для предупреждения негативных явлений применяется специальная технология финишной обработки.
Особые физико-химические характеристики покрытия определяют метод серебрения и конкретную область использования покрытий, покрытие широко распространено вне зависимости от высокой стоимости и дефицитности металла. Серебрение изделий применяется для повышения отражательных характеристик оптических и светотехнических приборов, для понижения переходного сопротивления и деталей, контактирующих между собой, для повышений устойчивости к коррозионным процессам и в декоративных целях при изготовлении ювелирных изделий.
Химическое серебрение
Самая простая методика заключается в помещении подготовленных деталей в отработанный фотораствор гипосульфита. Необходимо поместить туда вещи, на которые наносится серебро на 1,5 часа, после чего достать и отполировать. Для получения блестящего покрытия проводят корректировку раствора. Для этого добавляют 4–6 мл нашатыря и 4–6 капель формалина на 1 л отработанного закрепителя.
Еще одним методом посеребрить металл является натирание детали матовой фотобумагой в свежем растворе закрепителя. Для этого необходимо разрезать на части листы фотобумаги и поместить в раствор. Потом опустить подготовленное изделие и натереть эмульсионным слоем бумаги до проявления на основе серебряного налета. После помыть и протереть изделие тряпочкой.
Как выполняется серебрение меди и медных сплавов
Процесс серебрения отличается рядом особенностей, которые обязательно следует учитывать при его выполнении. Заключаются такие особенности в следующем.
Необходимое оборудование
Гальваническая обработка мелких изделий в домашних условиях требует наличия определённой оснастки и химических реактивов. Основной перечень оборудования включает в себя:
Источник применяется с регулировкой по току. Выпрямитель, рассчитанный на выходные токи до 5 А, подойдёт для работы с объектами размером с апельсин. Для небольших элементов достаточно тока до 0,5 А. Зарядные устройства на 12 В тоже годятся для процесса гальваники. Стартерный аккумулятор может служить таким источником тока. Для снижения тока допустимо применять шунтирование, включение резистора параллельно сосуду.
Гальваническая ванна своими руками при изготовлении должна быть вместительна, прочна и термически устойчива. Хорошо подходят для этих целей готовые стеклянные изделия с толщиной стекла не менее 4-5 мм, старый аквариум или банка с широкой горловиной.
Электролит – водный раствор солей, приготавливается из химических компонентов в зависимости от желаемого покрытия.
Для точного подбора ингредиентов и соблюдения должной концентрации раствора необходимо взвешивающее устройство, желательно электронное.
В качестве электродов используются пластины из металла-донора, достаточной толщины и площади. Электроды подводят ток к электролиту, а также служат для замещения убывающего в нём металла. Провода берутся многожильные, медные в изоляции, с сечением не менее 2,5 мм2.
Требуется электроплита для подогрева электролита. Повышение температуры рабочего раствора ускоряет время реакции гальванизации. Возможность регулировки нагрева – обязательное условие выбора.
Гальваника в домашних условиях
Серебрение с нагреванием обрабатываемого изделия
Одного рецепта электролита не бывает, для каждого покрытия нужен свой состав. В нём присутствуют вода, кислота и включения солей металлов. Для быстрого протекания реакций температура раствора бывает разной у отдельных процессов. Нагрев допустимо выполнять в микроволновках, духовках и электроплитах.
Способы нанесения покрытия
Существует большое количество способов нанесения на поверхность металлических деталей серебра в домашних условиях, однако стоит понимать, что метод серебрения должен выбираться в зависимости от целей и практического назначения обрабатываемого изделия. К популярным технологиям серебрения относят:
Все эти способы подходят для самостоятельного проведения операции в домашних условиях.
Гальванический метод
Гальваника подразумевает электрохимическое воздействие на обрабатываемую деталь. Суть метода состоит в неравномерном оседании молекул серебра, при котором на поверхности обработанной детали образуется кристаллический рисунок.
Для гальванизации в домашних условиях нужно подготовить:
Говоря научным языком, гальванизация – это перенос молекул при замыкании электрической цепи.
Изделие, которое нуждается в покрытии, подключается к «-» заряду (катод), а изделие из серебра, молекулы с которого должны перейти на катод, – к «+» заряду. В электролитической ванне под воздействием тока на катод начинают оседать молекулы серебра, превращаясь в защитный слой.
Химический метод
Химический способ подразумевает использование реагентов, которые взаимодействуют с тем или иным металлом и образуют молекулы серебра.
Химическое серебрение можно осуществить, взяв за основу антихлор, он же тиосульфат натрия. Этот реактив используется в области проявления фото, но если он уже не может использоваться по назначению (для закрепления пленки), его можно применить в качестве раствора для серебрения. Для процедуры также потребуются:
Процесс серебрения в домашних условиях выглядит так:
Погружной метод
Название метода говорит само за себя. Металлические сплавы погружаются в раствор для серебрения, который в зависимости от его компонентов может подвергнуться последующей гальванизации. В результате образуется плотный защитный слой серебряного покрытия. Смесь для погружного серебрения в домашних условиях может быть разной консистенции, иметь различный состав.
Погружение с гальванизацией
В смесь добавляется дистиллированная вода, чтобы общий объем раствора достиг 1 литра. В жидкость погружается не только изделие, но и деталь из цинка, после чего состав подвергается гальваническому воздействию.
Обычное погружение
Состав пасты для серебрения:
Смесь разбавляется водой в пропорции 1:2 (1 часть смеси на 2 части воды), и металлический сплав помещается в пастообразный состав. А крупногабаритные детали таким составом просто натираются.
При помощи специальных паст
Заготовка паст для серебрения в домашних условиях подразумевает использование едких реактивов и химикатов, поэтому процедуру следует проводить в помещении с хорошей вентиляцией. Рецептуру необходимо подбирать в зависимости от обрабатываемого металла. В качестве примера здесь используется медь, перечень реагентов будет следующим:
Для процедуры также потребуются посуда из стекла или пластика, защитные перчатки и маска, а также ветошь.
Сплав тщательно очищается от следов ржавчины. Можно некоторое время подержать его в содовом растворе средней концентрации.
Все реактивы измельчаются и смешиваются до пастообразной консистенции. Медную деталь необходимо полностью покрыть составом с помощью куска ветоши. Как только на изделии образуется серебряный слой, деталь нужно промыть и отполировать сухой мягкой тканью.
При помощи нагрева изделия
Серебрение в домашних условиях можно осуществить с помощью специальных растворов, которые необходимо нагреть вместе с погруженными в них изделиями. В качестве примера приведем одну из методик нагревания.
Состав смеси для серебрения:
В результате получается сухой многосоставной порошок, который может храниться на протяжении длительного времени в таре из темного стекла.
Раствор готовится с применением большого количества воды (3 ст. л. сухой смеси на 5 л воды), после чего его нужно вскипятить. Деталь из металлического сплава погружается в кипящий состав и находится в нем 25–30 минут.
После кипячения в растворе металл получает матовый налет, убрать который можно с помощью другого состава:
Состав нагревают до 75–90 °C и помещают в него изделие на четверть часа, после чего покрытие приобретает соответствующий серебряный блеск.
Можно ли серебро покрыть золотом
Покрытие золотом – это гальванопластика. Для золочения серебряных изделий необходимо определенное оборудование. К тому же трудоемкий процесс – дорогостоящей услугой, вряд ли доступная в домашних условиях: при покрытии материала аурумом используется высокопробный металл (750-999 пробы). Лучше всего обратиться в ювелирную мастерскую, чтобы предмет обработал профессионал.
Как правильно подготовить изделие к процедуре
Предметы, которые подлежат гальванизации, должны иметь очищенную от коррозии и грязи поверхность. Ручной механической очисткой или шлифовальными приборами поверхность зачищается до блеска. Раковины и глубокие необработанные царапины не должны остаться на детали. В противном случае атомы во время гальванизации не смогут образовать хорошей связи и выпадут в осадок. После механической обработки нужно погрузить деталь в сильный щелочной или кислотный раствор. Можно воспользоваться кратковременным изменением полярности на установке. Стальные детали опускают на несколько минут в разогретый до 90 градусов фосфорнокислый натрий. Медь или её сплавы очищают содой или любым моющим средством. Можно также применить фосфорнокислый натрий, но не подогретый.
Требования техники безопасности
Работая с электролитом при гальванопластике в домашних условиях, необходимо придерживаться ряда требований. Опасны следующие факторы:
Для защиты работы необходимо производить в отдельном проветриваемом помещении. Обязательно использовать защитные очки, фартук, резиновые перчатки и респиратор. Приём пищи и воды во время проводимых действий запрещён.
Способы выполнения в домашних условиях
Все изделия, которые не обладают электропроводящими свойствами, нужно покрыть графитом. Процесс гальваники серебром, хоть и очень интересный, проходит с использованием реагентов, способных причинить вред здоровью, имуществу и окружающей среде. Поэтому перед проведением процедуры стоит правильно подобрать место, обеспечить себе полную безопасность.
Правда, не все методы таковы. Давайте рассмотрим популярные способы покрытия вещей серебром в домашних условиях с помощью гальваники.
Состав для обезжиривания
Перед началом процесса обрабатываемые изделия обязательно нужно обезжирить. Для этого можно воспользоваться рецептом (значения даны из расчета на 1 л воды):
Подогреть раствор до 80…100 °C и держать в течение 15-60 минут (пока не удалятся все загрязнения).
Химический метод
Такой вид покрытия серебром в домашних условиях заключается в отделке фотораствором закрепителя. Способ применения:
Использование такого метода считается щадящим для здоровья, так как нет сильного выброса химических испарений. Однако все равно стоит соблюдать меры предосторожности, чтобы не получить химический ожог.
Ниже смотрите видео про химический метод нанесения серебра на изделия:
Использование специальных паст
Нанесение серебрителя – разновидность гальваники. Процесс не требует специального оборудования и работы с опасными химикатами, подходит для изделий любого класса, эффект достигается мгновенно. Можно сделать толстый слой, проводя процедуру 2-3 раза:
Для приобретения не требуется разрешение. Способ отлично подходит новичкам, а по качеству не будет уступать аналогичным процедурам.
Серебрение с нагреванием обрабатываемого изделия
Хранить получившуюся пасту нужно в посуде из темного стекла.
Такой способ гальваники серебром не придаст яркости. Чтобы получить блеск, стоит воспользоваться другим рецептом:
Погружной способ серебрения
Оборудование, которое потребуется:
Хранить раствор в темном месте, перед применением взболтать.
Материалы, которые чистящие химикаты не могут удалить
Частицы различных материалов или дефекты, присутствующие на подготавливаемом катоде, могут не удаляться с помощью химикатов. К ним относятся следующие позиции:
Недопустимо приступать к работе с изделием до полного удаления инородных вкраплений или покрытий.
Гальваника в домашних условиях с муриевой кислотой
Мурий – от латинского muria «рассол, раствор соли». Такого элемента нет в таблице Менделеева. Так прозвали химики газообразный хлор Cl2. Муриевая кислота – это соляная кислота HCl. Она схожа с серной кислотой и в просторечии называется паяльной.
Процесс гальваники в соляной кислоте с использованием медного анода выглядит так:
Внимание! При смешивании электролита кислоту льют тонкой струйкой в воду, а не наоборот. Перемешивают стеклянной палочкой и в защитных очках.
Между противоположными электродами соблюдают некоторое расстояние, чтобы не возникло участков быстрого оседания меди. Изделие покроется тонким напылением, толстого слоя добиться сложно. Время, необходимое для покрытия, может достигать нескольких часов.
Заключение
Посмотрите, как сделать гальванику в домашних условиях, на видео.
Работа с раствором металлического ионного электролита
При гальванизации дома мастеру нужно заранее предопределить, какой химической реакции необходимо добиться. От этого зависят материал, используемый для анода, и состав электролитного раствора. Атомы, которые будут присоединяться к заготовке, должны входить в состав электролита. Следовательно, для получения золотого или серебряного покрытия электролит должен иметь золотую или серебряную основу. В случае покрытий благородными металлами в качестве анода может выступать свинец, но электролит должен периодически обновляться.
Особенности гальванопластики
При помощи этого метода копируются предметы до мельчайших деталей. Гальванопластика позволяет изготавливать изделия сложных конфигураций, которые невозможно воспроизвести другим способом. Хрупкие заготовки получают прочность и другой облик при покрытии металлом. Материал заготовки не имеет значения, так как она остаётся внутри. Копия максимально приближена к оригиналу.
Кулон жёлудь, выполненный методом гальванопластики
Применение в домашних условиях обоих направлений гальваники допускает изготовление декоративных украшений, защитных покрытий и просто красивых вещей. Правильно подобранный электролит и грамотно организованный электрохимический процесс – вот всё, что для этого нужно.