Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №2

Журнал «Домашняя лаборатория»

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ

Чтобы получить слой меди заданной толщины, нужно в цепи ванны установить определенный ток и знать время, в течение которого толщина меди достигнет желаемой величины. Для этого необходимо подсчитать площадь поверхности предмета. При сложной конфигурации поверхность разделяется на отдельные части, площади которых могут быть подсчитаны и суммированы.

Зная площадь поверхности, можно вычислить массу осажденной меди при заданной толщине слоя по формуле

М = (S•0.9)•С

где М —

масса меди в граммах, S — площадь в см², С — толщина в мм.

Время, необходимое для отложения такого количества меди, и величина тока в ванне обратно зависимы: время сокращается, если увеличивать ток. Однако на практике ток нельзя увеличивать, исходя только из желания ускорить процесс. Дело в том, что при повышении некоторого предела качество осадка меди ухудшается: появляются шероховатости, шишкообразные наросты, на углах и выступах образуется темный сыпучий осадок. При слишком малом токе процесс затягивается на долгое время, а в углубленных местах осадка меди может не быть вовсе. Для получения хороших результатов важно, чтобы ток имел определенную плотность, то есть величину, приходящуюся на единицу площади модели. В любительской практике плотность тока может быть от 0,5 до 1,5 ампера на кв. дециметр (А/дм²). Выбор плотности тока зависит от конфигурации модели и фактуры ее поверхности. Например, для плоских предметов, особенно если предполагается их последующая механическая обработка, можно взять верхний предел плотности. Для предметов с тонкими деталями, где важно получить гладкую поверхность, — нижний предел.

Величину тока, которую нужно установить реостатом в цепи ванны при выбранной плотности тока, определяют по формуле

I = D•S,

где I — ток в амперах, D — плотность тока в А/дм², S — площадь поверхности в дм².

Можно подсчитать и сколько времени займет металлизация М,

Т = М/(1,2•I)

где Т — время в часах, М — масса меди в граммах, I — ток в амперах.

Рабочую величину тока устанавливают только после окончания затяжки поверхности первоначальным слоем меди и уже с этого момента ведут отсчет времени.

Гальванопластическая медь из простого сернокислого электролита имеет розовый цвет, и этот цвет подходит далеко не ко всем изделиям. Поэтому нередко приходится предпринимать дальнейшую декоративную отделку омедненных предметов. Их поверхность можно серебрить, тонировать под бронзу или окрашивать химическим способом в иные цвета.

ОБОРУДОВАНИЕ ЛЮБИТЕЛЬСКОЙ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ВАННА. АНОД. КАТОДНАЯ ШТАНГА.

Ванной может служить прочный сосуд из стекла, оргстекла, винипласта прямоугольной формы емкостью 15–20 литров. Можно использовать стеклянный аквариум для рыб, но все его металлические части следует тщательно изолировать эпоксидной смолой. Под ванной неплохо иметь поддон, например, из фотокюветы.

Особенностью гальванопластического процесса является относительно неравномерное осаждение металла на выступающих и углубленных местах металлизируемых предметов: на выступах толщина осадка больше. Эта неравномерность сглаживается с увеличением расстояния от анода до катода (катодом является металлизируемый предмет). Поэтому, чем выше рельеф поверхности предмета, тем дальше от анода следует его размещать. Полезно иметь несколько анодов, причем суммарная

площадь их должна в 2–3 раза превышать площадь катода. Это также способствует получению равномерных по толщине осадков меди.

Катодная штанга — это приспособление, на котором подвешивается предмет и осуществляется его контакт с минусом источника постоянного тока. Конструкция этого узла может быть самой разной. При небольших предметах можно обойтись просто куском провода диаметром 0,5–1 мм.

Рис. 4. Анодная корзина — литая полоса свинца сечением 20х3 мм, согнутая в виде токоподводящей рамки и помещенная в чехол, сшитый из синтетической или стеклянной ткани. Это насыпной анод, который позволяет использовать обрезки меди, куски медного провода, ненужные мелкие медные детали. Их насыпают во внутреннее пространство чехла. В течение гальванического процесса анод постепенно растворяется в электролите, поэтому анодную пластину через некоторое время следует заменить, а насыпной анод пополнить кусками меди.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТА

В гальванической установке происходит электролиз раствора сернокислой меди (медного купороса), в результате на катоде осаждается чистая медь. Простой электролит меднения состоит из 720 г сернокислой меди, 27 мл серной кислоты. И все доливается водой до 1 литра. Концентрация растворенного вещества выражается в граммах на один литр раствора, а не на литр воды, так как объем раствора будет больше объема взятой воды. Поэтому сначала берут 2/3 нормы воды, растворяют в ней расчетное количество соли меди. Раствор остужают и фильтруют. Затем осторожно, тонкой струей при помешивании приливают серную кислоту. Раствор сильно разогревается, и его следует охлаждать.

Внимание! Нельзя лить воду в кислоту — кислота при этом разбрызгивается и может вызвать тяжелые ожоги кожи и глаз. В остывший электролит доливают воду до заданного объема.

Для электролита годится медный купорос и аккумуляторная кислота, продающиеся в магазинах хозтоваров. Приготовленный электролит заливают в ванну и отмечают на ее стенке верхний уровень жидкости. Дело в том, что за счет испарения воды происходит постепенная убыль электролита, которая восполняется доливкой воды до первоначального уровня. Количество сернокислой меди в электролите практически не меняется, а количество серной кислоты со временем снижается. Чтобы не допустить чрезмерного снижения кислотности, что плохо влияет на качество осадка меди, полезно измерить ареометром удельный вес (плотность) свежеприготовленного электролита и в дальнейшем при необходимости корректировать серной кислотой его состав до достижения исходной плотности. Ареометры для контроля автомобильных аккумуляторов имеются в продаже. С корректировкой электролит может работать в течение многих лет. Рабочая температура электролита 18–24 °C. На 1 кв. дм металлизируемой поверхности должно быть 3–4 литра электролита. В процессе работы электролит загрязняется, и его следует, возможно чаще, фильтровать через плотную ткань, например, сукно.

ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА. РЕОСТАТ.

Для электропитания гальванической ванны можно использовать любой из имеющихся в продаже выпрямителей для зарядки автомобильных аккумуляторов: они дают ток до 4–7 ампер при напряжении 6 и 12 вольт и имеют встроенный амперметр. Выпрямитель можно собрать и самостоятельно.

По соображениям безопасности ток в 10 ампер является предельно допустимым для любительской гальванической установки. Для регулировки протекающего через ванну тока необходим реостат — проволочный, ламповый или жидкостный. Для любителей наиболее доступны два последних — их несложно сделать самим.