Гальваника своими руками в домашних условиях: технология и оборудование
Гальваника – это и раздел прикладной науки «Электрохимия», в котором изучаются процессы, протекающие при осаждении катионов металла на катоде, помещенном в электролитический раствор, и технологический процесс. Гальваника в домашних условиях или выполняемая на производстве позволяет наносить на поверхность обрабатываемого изделия тонкий слой металла, который может выступать в роли защитного или декоративного покрытия.
Домашняя гальваническая установка
Методы реализации такого технологического процесса, отличающегося достаточно высокой сложностью, уже хорошо отработаны, поэтому сегодня его активно используют не только производственные предприятия, но и многие домашние мастера.
Особенности процесса
Покрытие, формируемое на обрабатываемой детали при помощи гальваники, может наноситься в технологических целях либо выполнять декоративные, защитные или сразу обе функции. В декоративных целях создают тонкий слой золота или серебра, а чтобы обеспечить надежную защиту поверхности обрабатываемой детали от коррозии, выполняют цинкование или гальваническое меднение.
Схема процесса электролиза
Сделать гальванику даже в домашних условиях несложно. Выполняют такую процедуру следующим образом.
- В диэлектрическую емкость с электролитом опускают два анода, подключаемые к плюсовому контакту источника электрического тока. Материалом изготовления таких анодов должен быть металл, слой из которого необходимо сформировать.
- Само обрабатываемое изделие, подключаемое к минусовому контакту источника электрического тока и, таким образом, выступающее в роли катода, помещается в электролите между анодами.
- Гальванизация, то есть процесс переноса молекул металла с электролита на изделие-катод, начинает происходить в тот момент, когда замыкается полученная электрическая сеть.
В результате на обрабатываемой поверхности формируется тонкий и однородный слой металла, который изначально содержался в химическом составе электролита.
Схема гальванической установки
Необходимое оборудование
Гальваника своими руками может быть качественно выполнена с использованием даже самого простейшего оборудования, которое есть в арсенале многих мастеров. В первую очередь следует подобрать источник постоянного тока, который обязательно должен быть оснащен регулятором выходного напряжения. Наличие такого регулятора необходимо для того, чтобы иметь возможность плавно и в широких пределах изменять мощность вашего самодельного устройства для гальваники.
В качестве источника питания в домашних условиях очень удобно использовать выпрямитель электрического тока, который можно собрать самостоятельно (или приобрести серийную модель). Многие умельцы, выполняющие нанесение гальванического покрытия в домашних условиях, в качестве источника тока применяют серийные сварочные аппараты.
Для домашней гальваники подойдет стабилизированный блок питания с регулируемым напряжением (1,5–12 В)
Гальваническая ванна своими руками также может быть изготовлена без особых проблем. В качестве такой ванны можно использовать любую емкость из стекла или пластика, при этом необходимо учитывать, что в такую емкость для гальваники должна помещаться как обрабатываемая деталь, так и требуемое количество электролита. Очень важно также, чтобы ванна была достаточно прочной и могла выдерживать высокую температуру, величина которой может доходить до 80°.
Аноды, используемые для осуществления гальваники в домашних условиях, выполняют сразу несколько важных функций:
- подводят в электролит электрический ток и обеспечивают равномерное распределение последнего по обрабатываемой поверхности;
- возмещают убыль наносимого на изделие металла, расходуемого из химического состава электролита;
- способствуют протеканию некоторых окислительных процессов.
Выбирая аноды для своего гальванического аппарата, следует соблюдать одно важное правило: их площадь должна быть больше, чем площадь обрабатываемой поверхности.
Гальваника дома не может быть осуществлена без использования нагревательного прибора, при помощи которого электролит доводится до требуемой рабочей температуры. Очень удобно, когда интенсивность нагрева, обеспечиваемого таким устройством, может регулироваться.
Если ориентироваться на опыт домашних умельцев, которые уже имеют опыт нанесения гальванических покрытий в домашних условиях, можно порекомендовать использовать в качестве нагревательного прибора небольшую электроплитку или обычный утюг с регулировкой степени нагрева подошвы.
Что потребуется для приготовления электролита
Чтобы безопасно хранить в домашних условиях химические реактивы, из которых будет готовиться электролит для гальваники, а также сам готовый раствор, вам потребуется стеклянная посуда с притертыми крышками.
Количество химических реактивов, из которых готовится электролитический раствор, необходимо отмерять с точностью до одного грамма.
Для решения такой задачи в домашних условиях подойдут даже недорогие электронные весы, которые можно приобрести в любом хозяйственном магазине.
Готовый электролит можно слить и в пластиковую бутылку, но для кислотных составов нужно использовать стеклянную посуду
Если вы решили заняться нанесением гальванических покрытий на различные изделия в домашних условиях, то наверняка столкнетесь с проблемой приобретения химических реактивов, из которых готовится электролитический раствор.
Дело в том, что организации, производящие и реализующие такие химические вещества, могут продавать их только тем, кто имеет соответствующие разрешительные документы.
Приобрести такие химические реактивы частному лицу или даже организации, не обладающим такими документами, проблематично.
Для нанесения декоративных металлизированных покрытий можно приобрести специальные комплекты, состоящие из всех необходимых компонентов
Как правильно подготовить изделие к процедуре
После того как вы изготовили свой гальванический аппарат, нашли все необходимое оснащение и химические составляющие, можно приступать к такому важному процессу, как подготовка изделия, которое будет подвергаться гальванике. Важность такого процесса очень сложно переоценить, так как именно от качества его выполнения во многом зависит то, какими характеристиками будет обладать готовое покрытие.
В большинстве случаев подготовка изделия к гальванике не ограничивается только очисткой его поверхности от загрязнений и ее обезжириванием. Выполняются также пескоструйная обработка и последующая шлифовка с использованием наждачной бумаги и специальных паст.
Гальваническое покрытие выделяет все недостатки поверхности, поэтому обрабатываемая деталь должна быть идеально подготовлена, то есть устранены все сколы, царапины и раковины
Для того чтобы обезжирить обрабатываемую поверхность перед гальваникой, можно использовать органические растворители в чистом виде или приготовить для этих целей специальный раствор.
В частности, для эффективного обезжиривания стали или чугуна в домашних условиях готовят растворы, в состав которых входят едкий натр, жидкое стекло, карбонат натрия и фосфат натрия. Обезжиривание изделий из таких металлов выполняют в нагретом до 90° растворе.
Цветные металлы можно эффективно обезжирить растворами, содержащими в своем составе хозяйственное мыло и фосфорнокислый натрий.
Составы щелочных обезжиривающих растворов
Чтобы получить качественное гальваническое покрытие как в домашних, так и в производственных условиях, с обрабатываемой поверхности необходимо также удалить окисную пленку, для чего используют специальные декапирующие растворы с серной или хлороводородной кислотой.
Требования техники безопасности
Любая гальваническая операция (цинкование, хромирование, никелирование, меднение и др.) является опасным технологическим процессом, поэтому при ее выполнении в домашних условиях необходимо строго следовать требованиям техники безопасности. Опасной гальванику делают как токсичные химические вещества, так и высокая температура нагрева электролита, а также риски, связанные с любыми электрохимическими процессами.
Для проведения гальваники в домашних условиях лучше отвести нежилое помещение, в качестве которого может выступать гараж или мастерская. В нем обязательно должна быть организована качественная вентиляция. Все электрическое оборудование, которое вы будете использовать для того, чтобы сделать гальванику, необходимо заземлить.
Резиновые перчатки, очки и респиратор – минимум необходимых защитных средств
Личная безопасность – самое важное правило, которого следует строго придерживаться при осуществлении гальваники в домашних условиях. К мерам, которые способны обеспечить такую безопасность, следует отнести:
- использование респиратора для защиты дыхательных путей;
- защита рук при помощи мягких и прочных резиновых перчаток;
- использование при работе клеенчатого фартука и обуви, способной защитить от ожогов кожу ног;
- защита органов зрения при помощи специальных очков.
Кроме того, во время процедуры гальваники не следует ничего есть и пить, чтобы случайно не наглотаться и вредных испарений.
Чтобы быть готовым к любым неожиданностям, которые могут возникнуть в процессе выполнения такой операции, лучше предварительно почитать специальную литературу или даже посмотреть обучающее видео на данную тему.
Никелирование
Покрытие металла слоем никеля в домашних условиях могут выполнять в качестве финишной обработки или перед хромированием. Такой процесс получил название «гальваностегия», так как наносимый на поверхность изделия слой никеля повышает ее устойчивость к негативным факторам внешней среды. Кроме высоких защитных свойств, никелевый слой отличается и декоративной привлекательностью.
Температура электролита при выполнении никелирования не превышает 25°, а плотность тока находится в пределах 1,2 А/дм2. Электролит, кислотность которого должна находиться в пределах 4–5 pH, представляет собой водный раствор, в состав которого входят такие химические элементы, как сульфат никеля, магний, натрий, пищевая соль, борная кислота.
После завершения процесса гальваники изделие извлекают из электролитического раствора, промывают в воде, тщательно просушивают и полируют.
Хромирование
Гальваническое хромирование в домашних условиях или на производственном предприятии позволяет придать поверхностному слою обрабатываемого изделия более высокую твердость, устойчивость к коррозии, а также декоративность.
Поскольку хромовое покрытие отличается достаточно высокой пористостью, его выполняют после гальванического нанесения меди на обрабатываемую деталь (либо никелирования).
Для выполнения такой технологической операции используют аноды, которые изготовлены из сплава свинца, олова и сурьмы.
Установка гальванического хромирования
На конечный результат хромирования, выполнить которое в домашних условиях достаточно сложно, так как для этого необходимо использовать токи высокой плотности – до 100 А/дм2, оказывают влияние различные факторы. К наиболее значимым из них следует отнести:
- температуру используемого электролита – от данного параметра зависит оттенок формируемого покрытия, которое может быть матовым (температура ниже 35°), блестящим (35–55°) и молочным (выше 55°);
- химический состав электролита, оказывающий влияние на защитные свойства формируемого покрытия, а также на его цвет, который может быть темно-голубым, синим, агатовым.
Заключительным этапом хромирования после извлечения детали из электролитического раствора является промывка обработанной поверхности водой, последующая нейтрализация в растворе пищевой соды, еще одна промывка, просушка и полировка с использованием специальных паст.
Меднение
Меднение с использованием гальваники в домашних условиях необходимо для того, чтобы создать на поверхности обрабатываемого изделия токопроводящий слой, отличающийся небольшим значением электрического сопротивления, а также для того чтобы защитить деталь от негативного воздействия внешней среды.
Наносить слой меди на стальные и чугунные изделия, предварительно не покрыв их слоем никеля, смертельно опасно, так как для этого необходимо использовать цианистый электролит.
После предварительного никелирования металл покрывают слоем меди с использованием раствора сернокислой меди, концентрированной серной кислоты и воды комнатной температуры.
Золочение и серебрение
Покрытие металла слоем серебра или золота – это не только гальванопластический метод обработки, при котором с поверхности обрабатываемого изделия получают точную копию, но и технология, позволяющая создать на детали защитный и токопроводящий слой. Чтобы нанести на деталь из черного металла серебро, ее необходимо предварительно покрыть никелем.
Электролит для выполнения серебрения включает в свой состав железноцианистый калий, карбонат натрия и дистиллированную воду. Рабочая температура такого раствора не должна превышать 20°. В качестве анодов при выполнении серебрения методом гальваники используются пластины из графита.
Для серебрения детали опускаются в электролит, содержащий соль металла, например, нитрат серебра
Возможна также гальванопластика дома, в процессе выполнения которой поверхность изделия формируется при помощи слоя золота. Кроме того, при помощи такой технологии может быть выполнено и простое золочение детали. При этом для гальваники применяется водный раствор золота с синеродистым калием. Работать с таким электролитическим раствором можно только в помещениях с хорошей вентиляционной системой.
Многие домашние мастера задаются вопросом о том, как сделать процесс золочения более безопасным для человеческого здоровья. Для решения этой задачи ядовитую кислоту можно заменить на железистосинеродистый калий, который также называют кровавой солью.
Перед выполнением золочения в домашних условиях изделие тщательно очищают и покрывают медью, если оно изготовлено из стали, свинца, олова или цинка.
Для улучшения адгезии слоя золота с обрабатываемой поверхностью изделие перед обработкой окунают в раствор азотнокислой ртути.
При выполнении золочения в электролит вместе с анодами помещают листик золота. После окончания гальваники изделие просушивают в опилках, а затем полируют.
Никелирование и хромирование (стр. 1 из 2)
1. НИКЕЛИРОВАНИЕ. 2
2. ХРОМИРОВАНИЕ. 6
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 10
1. НИКЕЛИРОВАНИЕ
Никелированные покрытия обладают рядом ценных свойств: они хорошо полируются, приобретая красивый долго сохраняющейся зеркальный блеск, отличаются стойкостью и хорошо предохраняют металл от коррозии.
Цвет никелевых покрытий серебристо-белый с желтоватым оттенком; они легко полируются, но со временем тускнеют. Покрытия характеризуются мелкокристаллической структурой, хорошим сцеплением со стальной и медной основой и способностью пассивироваться на воздухе.
Никелирование широко применяют в качестве декоративного покрытия деталей светильников, предназначенных для освещения общественных и жилых помещений.
Для покрытия стальных изделий никелирование часто производят по промежуточному подслою из меди. Иногда применяют трехслойное покрытие никель-медь-никель. В отдельных случаях на слой никеля наносят тонкий слой хрома, при этом образуется покрытие никель-хром. На детали из меди и сплавов на ее основе никель наносят без промежуточного подслоя. Суммарная толщина двух и трехслойных покрытий регламентирована нормалями машиностроения, обычно она составляет 25–30 мкм.
На деталях, предназначенных для работы в условиях влажного тропического климата, толщина покрытия должна составлять не менее 45 мкм. При этом регламентируемая толщина слоя никеля не менее 12–25 мкм.
Для получения блестящих покрытий никелированные детали полируют. В последнее время широко применяют блестящее никелирование, при котором исключается трудоемкая операция механического полирования. Блестящее никелирование достигается при введении в электролит блескообразователей. Однако декоративные качества поверхностей, полированных механическим путем, выше, чем поверхностей, полученных способом блестящего никелирования.
Осаждение никеля происходит при значительной катодной поляризации, которая зависит от температуры электролита, его концентрации, состава и некоторых других факторов.
Электролиты для никелирования относительно просты по своему составу. В настоящее время применяют сульфатные, борфтористоводородные и сульфамитные электролиты.
На светотехнических заводах используют исключительно сульфатные электролиты, которые позволяют работать с высокими плотностями тока и получать при этом покрытия высокого качества.
В состав этих электролитов входят соли, содержащие никель, буферные соединения, стабилизаторы и соли, способствующие растворению анодов.
Достоинствами этих электролитов являются недефицитность компонентов, высокая устойчивость и невысокая агрессивности. Электролиты допускают в своем составе высокую концентрацию соли никеля, что позволяет увеличивать катодную плотность тока и, следовательно, повышать производительность процесса.
Сульфатные электролиты обладают высокой электропроводностью и хорошей рассеивающей способностью.
Широкое применение получил электролит следующего состава, г/л:
NiSO4·7H2O240–250
NaCl*22,5
H3BO330
*Или NiCl2·6H2O – 45 г/л.
Никелирование проводят при температуре 60°C, pH=5,6÷6,2 и катодной плотности тока 3–4 A/дм2.
В зависимости от состава ванны и режима ее работы можно получить покрытия, обладающие различной степенью блескости. Для этих целей разработано несколько электролитов, составы которых приведены ниже, г/л:
для матового покрытия:
NiSO4·7H2O180–200
Na2SO4·10H2O80–100
H3BO330–35
NaCl5–7
Никелируют при температуре 25–30°C, на катодной плотности тока 0,5–1,0 A/дм2 и pH=5,0÷5,5;
для полублестящего покрытия:
Сернокислый никель NiSO4·7H2O200–300
Кислота борная H3BO330
2,6–2,7-Дисульфонафталиновая кислота5
Фтористый натрий NaF5
Хлористый натрий NaCl7–10
Никелирование ведут при температуре 20–35°C, катодной плотности тока 1–2 A/дм2 и pH=5,5÷5,8;
для блестящего покрытия:
Никель сернокислый (гидрат) 260–300
Никель хлористый (гидрат) 40–60
Борная кислота30–35
Сахарин0,8–1,5
1,4–бутиндиол (в пересчете на 100%) 0,12–0,15
Фталимид0,08–0,1
Рабочая температура никелирования 50–60°C, pH электролита 3,5–5, плотность катодного тока при интенсивном перемешивании и непрерывной фильтрации 2–12 A/дм2, плотность анодного тока 1–2 A/дм2.
Особенностью никелирования является узкий диапазон кислотности электролита, плотности тока и температуры.
Для поддержания состава электролита в требуемых пределах в него вводят буферные соединения, в качестве которых чаще всего используют борную кислоту или смесь борной кислоты с фтористым натрием. В некоторых электролитах в качестве буферных соединений используют лимонную, винную, уксусную кислоту или их щелочные соли.
Особенностью никелевых покрытий является их пористость. В отдельных случаях на поверхности могут появляться точечные пятна, так называемый «питтинг».
Для предотвращения питтинга применяют интенсивное воздушное перемешивание ванн и встряхивание подвесок с укрепленными на них деталями. Уменьшению питтинга способствует введение в электролит понизителей поверхностного натяжения или смачивающих веществ, в качестве которых применяют лаурилсульфат натрия, алкилсульфат натрия и другие сульфаты.
Отечественная промышленность выпускает хорошее антипиттинговое моющее средство «Прогресс», которое добавляют в ванну в количестве 0,5 мг/л.
Никелирование очень чувствительно к посторонним примесям, которые попадают в раствор с поверхности деталей или за счет анодного растворения. При никелировании стальных де-
талей раствор засоряется примесями железа, а при покрытии сплавов на основе меди – ее примесями. Удаление примесей осуществляют путем подщелачивания раствора карбонатом или гидроокисью никеля.
Органические загрязняющие вещества, способствующие питтингу, удаляют при кипячении раствора. Иногда применяют тонирование никелированных деталей. При этом получают цветные поверхности, обладающие металлическим блеском.
Тонирование осуществляют химическим или электрохимическим способом. Сущность его заключается в образовании на поверхности никелиевого покрытия тонкой пленки, в которой происходит интерференция света. Такие пленки получают путем нанесения на никелированные поверхности органических покрытий толщиной несколько микрометров, для чего детали обрабатывают в специальных растворах.
Хорошими декоративными качествами обладают черные никелевые покрытия. Эти покрытия получают в электролитах, в которые дополнительно к сульфатам никеля добавляют сульфаты цинка.
Состав электролита для черного никелирования следующий, г/л:
Сульфат никеля40–50
Сульфат цинка20–30
Роданистый калий25–32
Сернокислый аммоний12–15
Никелирование ведут при температуре 18–35°C, катодной плотности тока 0,1 A/дм2 и pH=5,0÷5,5.
2. ХРОМИРОВАНИЕ
Хромовые покрытия обладают высокими твердостью и износостойкостью, низким коэффициентом трения, стойки к действию ртути, прочно сцепляются с основным металлом, а также химически и нагревостойки.
При изготовлении светильников хромирование применяют для получения защитно-декоративных покрытий, а также в качестве отражающих покрытий при изготовлении зеркальных отражателей.
Хромирование производят по предварительно нанесенному подслою медь-никель или никель-медь-никель. Толщина слоя хрома при таком покрытии обычно не превышает 1 мкм. При изготовлении отражателей хромирование в настоящее время вытесняется другими способами покрытия, однако на некоторых заводах он еще применяется для изготовления отражателей зеркальных светильников.
Хром обладает хорошим сцеплением с никелем, медью, латунью и другими материалами, на которые выполняют осаждение, однако при осаждении других металлов на хромовое покрытие всегда наблюдается плохое сцепление.
Положительным свойством покрытий из хрома является то, что детали получаются блестящими непосредственно в гальванических ваннах, для этого не требуется их полировать механическим путем.
Наряду с этим хромирование отличается от других гальванических процессов более жесткими требованиями к режиму работы ванн.
Незначительные отклонения от требуемой плотности тока, температуры электролита и других параметров неизбежно приводят к ухудшению покрытий и массовому браку.
Рассеивающая способность хромовых электролитов невысокая, что приводит к плохому покрытию внутренних поверхностей и углублений деталей. Для повышения равномерности покрытий применяют специальные подвески и дополнительные экраны.
Для хромирования используют растворы хромового ангидрида с добавкой серной кислоты.
Промышленное применение нашли три типа электролитов: разбавленные, универсальные и концентрированные (табл.1). Для получения декоративных покрытий и для получения отражателей используют концентрированный электролит. При хромировании применяют нерастворимые свинцовые аноды.
Таблица 1 – Составы электролитов для хромирования
В процессе работы концентрация хромового ангидрида в ваннах снижается, поэтому для восстановления ванн проводят ежесуточную корректировку путем добавления в них свежего хромового ангидрида.
Разработано несколько рецептур саморегулирующихся электролитов, в которых автоматически сохраняется соотношение концентрации .
Состав такого электролита следующий, г/л:
Cr2O3250
SrSO45-6
K2SiF620
Хромирование производят при катодной плотности тока 50–80 А/дм2 и температуре 60–70°C.
В зависимости от соотношения между температурой и плотностью тока можно получить различные виды хромового покрытия: молочные блестящие и матовые.
Химическая металлизация и хромирование в домашних условиях
В 1840 году российский учёный-физик немецкого происхождения, Мориц Герман, который после переезда в Российскую империю сменил имя и фамилию на Борис Якоби, пишет работу под длинным названием: «Способ производить, по данным образцам, из медных растворов медные изделия с помощью электричества или Гальванопластика для прикладных искусств». С этого научного труда начинается история гальваники не только в России, но и в мире.
В своих исследованиях Якоби опирался на более ранние работы итальянского физика Луиджи Гальвани, поэтому и назвал процесс гальванопластикой, а емкость в которой происходит сие чудо — гальванической ванной.
В настоящее время гальваника является разделом электрохимии и изучает осаждение электролитов на поверхности металлов. В свою очередь, гальваника разделятся на два больших подотдела:
- Гальванопластика: электрохимический способ копирования. С его помощью наносят достаточно толстый слой металла и как следствие получают точную копию копируемого предмета. В частности, посредством этого метода изготавливают виниловые пластинки и лазерные компакт-диски.
- Гальваностегия: электрохимическая технология покрытия подложки слоем металла, с целью получения более прочного или более декоративного слоя. Часто эти две задачи совмещают.
Посредством процесса гальваностегии можно покрыть слоем металла, захромировать практически любую поверхность: металлическую, пластиковую, деревянную, кожаную. Хромированные сапоги или никелированные ботинки — вещь вполне реальная, но не совсем практичная.
Гораздо более востребовано покрытие одного металла другим с целью повышения антикоррозийных, прочностных и эстетических характеристик.
Такие процессы, как хромирование, никелирование, меднение, цинкование давно стали обычной практикой крупного промышленного производства.
Хромирование в домашних условиях
Химическая металлизация своими руками в домашних условиях. Гальваника в домашних условиях вещь вполне реальная, конечно, при соблюдении определённых требований. Из всех видов домашней гальваники хромировка является, пожалуй, самым сложным видом гальваностегии по двум причинам:
- Техническая сложность процесса.
- Крайняя опасность химических компонентов для здоровья.
Первая техническая сложность
Сложность хромирования состоит в том, что предъявляются очень жёсткие требования к режиму функционирования гальванической ванны. Малейшие отклонения от требуемой плотности тока, температуры и концентрации электролита приводят к резкому изменению качества хромового покрытия, вплоть до брака.
Способность хрома сильно меняться в качественном отношении, в зависимости от температуры электролита и силы тока, активно используется на производстве для получения хромовых покрытий с разной степенью блеска, окрашенности и прочности.
- При температуре электролита от 30−60 градусов поверхность готового изделия будет блестящей.
- Выше 60 градусов — хромовое покрытие будет иметь молочный оттенок.
- Ниже 30 градусов — поверхность матовая.
От концентрации состава электролита хром меняет цвет, а вместе с цветом меняются и прочностные характеристики. Цвет меняется от обычного светлого, до темно-голубого, агатового, синего и, наконец, до практически чёрного. По мере изменения цвета меняется и прочность хромового покрытия.
Самый мягкий хром имеет обычный светлый цвет, для его получения требуется комнатная температура и сила тока порядка 5 А/кв.дм. Самое прочное хромовое покрытие соответствует хрому чёрного цвета. Но для получения чёрного хрома необходима сила тока 100 А/кв.
дм, что в условиях домашнего производства сделать технически невозможно.
Вторая техническая сложность
Вторая сложность состоит в том, что хром не может непосредственно соединяться со сталью, алюминием, чугуном или железом. Поэтому всегда перед хромированием проводят процесс никелирования. Часто с целью получения более качественного результата проводят несколько последовательных нанесений слоёв: никель, медь, снова никель и только в заключение наносят слой хрома.
При этом нужно иметь в виду, что само по себе хромовое покрытие обладает достаточно противоречивыми характеристиками. С одной стороны, хром обладает высокой механической прочностью (намного выше, чем у никеля), химической инертностью и очень ярким блеском.
Но одновременно с этим он очень хрупок и обладает пористой структурой.
Поэтому подложка из никеля для слоя хрома является необходимой даже в том случае, если хромирование осуществляется на поверхность металла, с которым у хрома хорошая сцепка, например, медь или латунь.
Таким образом, процесс хромирования в домашних условиях автоматически подразумевает проведение как минимум двух последовательных технологических процессов: никелирования и хромирования.
Опасность для здоровья
Основной компонент электролита для хромирования — оксид хрома (CrO3) или, как его ещё называют, хромовый ангидрид. Так уж получилось, что хромовый ангидрид является сильнейшим ядом и одновременно одним из самых сильных канцерогенов.
Смертельная доза для человека при приёме внутрь составляет приблизительно 4−6 грамм, в зависимости от веса индивида.
При попадании на открытые участки кожи чистого оксида хрома или его растворов возникают химические ожоги, которые затем переходят в дерматиты и экземы, с последующим перерождением в рак кожи.
При соединении оксида хрома с веществами, имеющими органическую природу, такими как технические растворители, бензин, керосин, происходит мгновенное возгорание и взрыв.
Понятно, что такое «прекрасное» химическое вещество невозможно просто взять и купить в магазине хим. реактивов. Оборот хромового ангидрида жёстко регулируется государством и продажа разрешена только юридическим лицам, имеющим лицензию на соответствующий род деятельности.
Три составляющие гальванического процесса
Гальваника в домашних условиях, хромирование — это гальванический процесс. Поэтому для его проведения необходимо наличие трёх составляющих: катода, анода и электролитической среды, в которой будет происходить перенос заряженных частиц металла.
- Катод. Пластина чистого свинца либо сплав свинца с оловом. Необходимо помнить, что площадь катода должна быть больше площади анода. Катод подсоединяется к положительному выходу выпрямителя.
- Анод. Это и есть сама хромируемая деталь. Он должен висеть в среде электролита таким образом, чтобы не касаться стенок и дна емкости. Кроме того, анод ни в коем случае не должен касаться катода.
- Электролит. Для хромирования требуется особо тщательная подготовка электролита.
Приготовление электролита
В набор электролитической жидкости для хромирования входят следующие компоненты:
- Хромовый ангидрид: 250 гр/л.
- Серная кислота: 2−3 гр/л. Химически чистая, концентрированная. Техническая серная кислота не годится.
- Вода дистиллированная.
Вода нагревается до температуры 60−80 градусов. После этого в ней растворяется ангидрид. Раствор чуть охлаждается и затем в него добавляется тонкой струйкой необходимое количество серной кислоты.
Подготовка поверхности хромируемого изделия
Состоит из трёх этапов:
- Механическая очистка, шлифовка и полировка.
- Обезжиривание.
- Никелирование.
Особенностью хромирования является то, что оно, наоборот, подчёркивает все имеющиеся неровности, сколы и трещины на поверхности изделия. Поэтому с поверхности хромируемой детали предварительно должны быть удалены следы старой краски, ржавчина, сколы, трещины и прочие дефекты. Подготовка хромируемой поверхности состоит из следующих этапов:
- Пескоструйная обработка.
- Полировка мелкой шкуркой.
- Шлифовка мягкими материалами и полировочной пастой.
Для обезжиривания нельзя использовать бензин или Уайт Спирит. В противном случае будут проблемы с качеством хромирования. Оптимальный вариант — приготовить специальный раствор:
- Натр едкий: 150 гр/л;
- Сода, кальцинированная: 50 гр/л;
- Клей силикатный: 5 гр/л.
Раствор подогревается до 90 градусов. После этого в него опускают деталь и выдерживают 20−40 минут, в зависимости от площади и рельефа поверхности детали.
Никелирование является последним этапом подготовки детали к хромированию. Процесс никелировки производят в специальной гальванической ванне. Катодом в этом случае является металлический никель, а в качестве электролита выступает раствор серной кислоты и солей никеля.
Этапы хромирования
Непосредственно хромирование состоит из ряда последовательных этапов:
- Процесс начинается с поднимания температуры электролита в ванне до 50−54 градусов.
- Помещается хромируемая деталь с предварительным присоединением к ней катодного выхода.
- После этого выдерживают некоторое время, не подавая напряжения в систему. В течение этого времени температура детали и электролита должны выровняться.
- После подачи напряжения обрабатываемая деталь находится в растворе как минимум 20 минут. В некоторых случаях хромирование может продолжаться 2−3 часа. Всё решается в индивидуальном порядке в зависимости от размера детали и необходимых конечных характеристик хромированного покрытия.
- После окончания процесса деталь достаётся из раствора, промывается и помещается в сушильный шкаф на 2−3 часа.
В интернете очень много видеоуроков по гальванике, в частности, по хромированию металлов. Поэтому все детали этого процесса можно почерпнуть там.
Что для смесителя лучше латуни, хрома или никеля?
Заменяя сантехнику в ванной или кухне, хочется, чтобы она прослужила долго и без поломок. На срок службы смесителя влияет следующие факторы:
- Правильная установка.
- Соблюдение условий эксплуатации.
- Грамотный выбор материала корпуса и покрытия.
Чаще всего при изготовлении смесителей используются латунь, никель и хром.
Латунь
Самыми распространёнными смесителями являются латунные. Данный материал используется как для изготовления корпусов смесителей, так и для их покрытия. Латунь представляет собой сплав цинка с медью. Зачастую, в изделиях содержится около 60% меди.
В незначительных количествах могут присутствовать цинк, никель, железо, олово, алюминий, марганец, а также свинец. Такая продукция неопасна для здоровья человека и наиболее устойчива к различным воздействиям окружающей среды.
В среднем, латунные смесители служат 5-7 лет.
Нередко производители нарушает технологию процесса, меняя состав продукта. Например, для увеличения жидкотекучести получаемого сплава, в латунь добавляют свинец. Это облегчает процесс изготовления в плохо оборудованных условиях. Норма содержания свинца в сплаве — не более 2,5%.
Уже при 3% появляются микротрещины и смеситель при эксплуатации может в любой момент дать течь. Более того, пользоваться таким смесителем просто опасно, так как вода из-под такого смесителя содержит свинец.
При длительном употреблении такая вода может спровоцировать отравление, иногда онкологические заболевания.
Также, плохо на качество продукции влияет слишком большое количество цинка в латуни. Добавляя данный металл в состав сплава, производитель снижает температуру литья и стоимость производства конечного продукта. Но полученные таким образом изделия плохо устойчивы к веществам, присутствующим в обычной водопроводной воде. Опознать подделку легко: на металле образуется белый налёт, что не свойственно латуни.
Цинк имеет меньшую температуру плавления, чем медь. Поэтому, во время плавки он выгорает, и в готовом продукте получаются характерные дефекты — маленькие царапины. Они редко заполировываются до конца, а тонкий слой хрома или никеля не способен их скрыть.
Есть ещё один способ продать некачественный товар под видом хорошего. Чтобы скрыть манипуляции с неправильным составом сплава или некачественными литьевыми формами, производитель обрабатывает проблемные детали лаком. Лаковое покрытие на время скрывает дефектную пористость поверхности, маленькие трещины. Первое время смеситель работает как положено.
Существует миф, что недорогие смесители делают из силумина (сплава кремния с алюминием). Действительно, из него изготавливают детали для различной мелкой бытовой техники, активно применяют в мото- и авиастроении.
Но китайские силуминовые смесители являются городской легендой.
Поэтому любые сравнения латунного и силуминового или медного и силуминового смесителей в магазине сантехники являются некорректными по той причине, что состав такого «силумина» неизвестен.
Хром
Хромирование — это процесс нанесения хрома (или его сплава) на поверхность предмета для повышения различных показателей: износостойкости, высокого сопротивления коррозии, жаростойкости и прочее.
Есть несколько методов нанесения хрома на поверхность:
- Гальванический, в свою очередь делящийся на диффузный и электролитический.
- Химический.
- Напыление.
Самым распространённым способом является электролитический, в частности водопроводную арматуру обрабатывают именно этим способом. Диффузный метод дешевле и экологичнее электролитического, так как в этом случае опасные электролиты не сливаются в окружающую среду.
Сантехника с хромом легко узнаваема по характерному глянцевому блеску, а также синевато-белому оттенку.
Толщина покрытия у качественного изделия должна быть не менее шести микрон. В противном случае на поверхности смесителя быстро появятся нежелательные разводы, известковая накипь и желтоватые пятна.
Такие пятна невозможно вывести, так как именно в этих местах просвечивается металлическая основа изделия. Ещё одно негативное следствие тонкого и некачественного хромирования — отслаивание покрытия.
В месте повреждения изделие покрывается ржавчиной, теряет товарный вид.
Никелирование — процесс нанесения никеля на поверхность изделия электролитическим или химическим способом. Никелированную поверхность смесителя легко узнать. В отличие от хрома, данное покрытие матовое. На этом тусклом металле почти не видно отпечатков пальцев или брызг воды.
Электролитический и химический методы имеют ряд отличий. Первый способ обработки продукции более дешевый, поверхность обработанных изделий часто получается более пористой. Для повышения антикоррозийных свойств на поверхности изделия должны полностью отсутствовать поры. Это достигается несколькими способами.
Либо проводится меднение поверхности смесителя, а затем никелирование, либо никель наносится в несколько слоёв. Финишным слоем нередко служит хром.
Так как никелированные вещи со временем теряют первоначальный блеск, то сочетание никель-хром позволяет получить не только более устойчивую к агрессивным воздействиям окружающей среды, но и внешне привлекательную вещь.
В отличие от электролитического, химический метод обеспечивает равномерность толщины и качества покрытия на любых участках смесителя при условии доступа к ним раствора. Применение этого способа позволяет обрабатывать полости, зазоры, глубокие и узкие отверстия и прочие проблемные части изделий.
Никелирование относится к катодному типу защиты изделия. Это означает, что металлическая поверхность предмета начинает реагировать с окружающей средой при любом повреждении целостности покрытия.
Для улучшения защитных характеристик процесс никелирования должен проходить при соблюдении технологии и правильной последовательности действий.
Если никель нанести на плохо подготовленную поверхность, с ржавчиной или грязью, то такое покрытие долго не продержится, начнёт отслаиваться и сыпаться.
Что общего между покрытиями
Все три металлических покрытия используются:
- Для предохранения изделия от коррозии.
- В декоративных целях.
- Для увеличения твёрдости поверхности.
Различия между покрытиями
- Цена. Никелированное изделие дешевле, его проще изготовить. Идеально подходит, если нужно сэкономить. Также смеситель с никелем можно рассматривать как временный вариант при ремонте помещения. Хромированный или латунный аналоги прослужат дольше, но стоят дороже.
- Гипоаллергенность. Никель является главной причиной аллергии на металлы, часто соприкасающиеся с кожей. Поэтому для людей склонных к контактному дерматиту использование никелированных смесителей не желательно.
- Наоборот, хром не вызывает аллергию. Ещё одним несомненным плюсом хромированной поверхности является то, что на ней не выживают микроорганизмы.
- Долговечность. Хромированные смесители служат дольше других. Пористая поверхность никеля быстрее разрушается под воздействием агрессивной среды.
- Лёгкость ухода. На глянцевой поверхности хрома видны все загрязнения, даже самые маленькие брызги воды и разводы. Матовая поверхность никеля делает уход за ним более лёгким.
Латунные смесители нуждаются в постоянной полировке или покрытии специальным лаком, в противном случае они покрываются окислами и патиной.
Что же предпочесть?
Смесители с хромовым покрытием гигиеничнее остальных изделий, меньше подвержены образованию ржавчины и плесени, а потому идеально подходят для ванных комнат с высокой влажностью.
Сантехника из никеля станет хорошим приобретением любому занятому человеку, не желающему постоянно драить и перемывать смеситель из-за пары капель воды. Матовая, немаркая поверхность смесителя обрадует как маму с ребёнком, так и карьеристку.
В остальных случаях только личные эстетические предпочтения, безопасность и удобство использования, а также денежная составляющая влияют на окончательный выбор продукта.
