Бронзирование металла в домашних условиях

Покрытие Материалов / 9 Латунирование. Бронзирование / 9 Латунирование Бронзирование

Латунные покрытия применяются в основном для защитно-декоративной отделки различных изделий. Кроме того, их используют для покрытия стальных де­талей, подлежащих обклейке резиной, поскольку они улучшают сцепление резины со сталью.

Основными составляющими латуни являются медь и цинк в разных сочетаниях, но в принципе преоблада­ет медь. Типичная латунь, содержащая

60 % Си, име­ет золотистый цвет. Полированные латунные покрытия украшают изделия, благодаря чему используются для отделки галантереи, окантовки мебели, конторского оборудования и т. д.

Латунирование производят в электролитах, содер­жащих комплексные соли меди и цинка и позволяю­щих совместное осаждение этих двух металлов. Об­щепринятый состав электролитически осаждаемой ла­туни содержит около 60-70% меди и 30-40% цинка. Осаждение латуни ведут в основном из цианистых элек­тролитов. Составы цианистых электролитов латуниро­вания приведены в табл. 5.25.

Электролит 1 предназначен для латунирования тон­ким слоем. В него добавляется также одна из следую­щих блескообразующих присадок: 0,001-0,01 г/л трехо- киси мышьяка, растворенного в едком натре; 0,01 г/л декстрина, растворенного в горячей воде; 0,3-0,5 г/л фенола, растворенного в едком натре; 0,5-1,0 г/л кре­зол сульфоната натрия.

Аммиак водный, мл^л

Рабочая температура 22-28 °С, плотность тока 0,1- 0,8 А/дм 2 , рН = 10-11,5. Отношение площадей анода и катода от 2 : 1 до 3 : 2.

Электролит 2 предназначен для быстрого латуни­рования. Рабочая температура 45-55 °С, плотность тока 0,5-6 А/дм 2 , рН = 11,5-12,5. Отношение площа­дей анода и катода 3:1.

С помощью электролита 3 производится белое ла­тунирование. Осажденный слой белой латуни со­держит 20-30 % меди и 80-70 % цинка. Он имеет не­ плохие механические свойства (большую твердость и стойкость к истиранию). Рабочая температура элект­ролита 20-30 °С, плотность тока 1-3 А/дм 2 .

Для осаждения специальных томпаковых покрытий (сплавов меди с цинком, содержащих более 80 % меди), которые применяются главным образом как декоратив­ное покрытие предметов, применяется электролит 4. Электролит используется при комнатной температуре. Плотность тока 0,1-0,2 А/дм 2 . Отношение площадей анода (из томпака) и катода 2:1.

Электролит 5 универсален. Для нанесения тонких слоев, например, перед никелированием, можно при­менять разбавленную ванну с сохранением указанных пропорций. Температура ванны 25-35 °С, плотность тока 0,3-0,5 А/дм 3 , аноды из латуни. К этому электро­литу можно добавлять блескообразователи, такие же, как к электролиту 1.

Широкую популярность в последнее время получи­ло латунирование на основе блестящего никеля. Тон­кий слой латуни сохраняет блеск никеля, благодаря чему достигается эффект блестящей латуни.

Электролит 6 применяют для декоративного лату­нирования с подслоем блестящего никеля при 20-27 °С, плотности тока 2 А/дм 2 . Аноды латунные.

Изделия с нанесенным 10-мкм слоем никеля латунируют в электролите 6 около 1 мин, причем ла­тунное покрытие должно получиться с блеском нике­ля. После латунирования необходима очень тщатель­ная промывка в горячей и холодной воде поперемен­но несколько раз, а затем их пассивируют 10 с в ра­створе, содержащем хромовый ангидрид (3 г/л), кон­центрированную азотную кислоту (1 см 3 /л) и оксид цин­ка (0,8 г/л) при комнатной температуре. После промыв­ки изделия нужно сразу же сушить сжатым воздухом или в сушилке. Можно также воспользоваться старым, но хорошим методом сушки в опилках. С целью сохра­нения декоративного вида латунных покрытий их ла­кируют методом погружения или напыления прозрач­ных, бесцветных лаков.

Для составления цианидных электролитов запас­ную промытую ванну заполняют на

2 /3 водой и пос­ле ее нагрева до 60 °С растворяют в ней цианид на­трия. Добавив затем цианиды меди и цинка, раствор перемешивают до их полного растворения. После ос­тывания раствора в него добавляют остальные компоненты и оставляют ванну на сутки, а затем от­фильтровывают раствор в рабочую ванну и допол­няют до нормы. Емкости с раствором для цианидного латунирования должны быть облицованы твердой резиной.

В связи с тем, что ванна содержит два металли­ческих компонента, ее эксплуатация связана с опре­деленными трудностями. Сильное газовыделение на поверхности изделий, находящихся в ванне, свиде­тельствует об избыточной концентрации свободного цианида. В крайних случаях может произойти полная задержка осаждения покрытия. В этом случае может помочь добавка, малыми порциями, цианидов обоих металлов.

Если содержание свободного цианида очень мало, то аноды покрываются бело-зеленым шламом. В этом случае следует добавить цианид натрия (3 г/л), а если не поможет, повторить добавку.

Когда содержание свободного цианида соответству­ет рецептуре, а скорость осаждения покрытия недостаточна, это свидетельствует об очень малом содержании металла в ванне. Тогда отливают часть раствора ванны в малую ванну и добавляют цианиды

натрия (6 г/л), меди (4 г/л) и цинка (2 г/л). После полно­го растворения этих добавок раствор отфильтровыва­ют в рабочую ванну.

Наибольшие трудности возникают при получении покрытия требуемого цвета. Отметим, что красный цвет покрытия может быть вызван очень малой плотностью тока, очень высокой температурой ванны и избыточ­ной концентрацией меди в ванне; светло-желтый цвет покрытия может быть вызван низкой температурой ванны, очень высокой плотностью тока и большой кон­центрацией цинка в ванне.

В ванне, эксплуатируемой многие месяцы, посте­пенно накапливаются карбонаты, кристаллы которых оседают на анодах и стенках ванны. Избыток карбо­натов удаляют методом охлаждения ванны.

Если аноды покрываются белой коркой, то необходи­мо в ванну добавить хлорид аммония (1,5-2,0 г/л). Ше­роховатость покрытий свидетельствует о загрязнении ванны механическими частицами. В этом случае необходима фильтрация ванны.

Из нецианистых электролитов применяется пиро- фосфатный электролит латунирования следующего состава, г/л: медь сернокислая — 4,8-5,0; цинк сер­нокислый —: 4,4-4,6; пирофосфат натрия — 50-60; сода кальцинированная — 30-40; щавелевая кисло­та — 10-15; борная кислота — 4-6. Рабочая темпе­ратура 20-30 °С, плотность тока 0,8-1,2 А/дм 2 , рН = 8,0-9,4.

Для получения латунного покрытия толщиной 0,6- 0,8 мкм продолжительность электролиза составляет 3- 5 мин.

Электролитические бронзовые покрытия, содержа­щие 10-15 % олова, красивого желто-золотистого цве­та рекомендуются для декоративной отделки настоль­ных ламп, металлической галантереи, мебельной окан­товки, и т. д.

Покрытия, содержащие более 20 % Sn похожи не на бронзу, а скорее, на серебро. Сплав, содержащий 45 % Sn, называется белая бронза.

В технике электролитическая бронза применяется для защиты некоторых гидравлических деталей и при изготовлении подшипников скольжения. На стальные детали, подвергаемые длительному воздействию го­рячей воды, наносят бронзовые покрытия толщиной — 40 мкм.

Бронзовые покрытия получаются в процессе совместного гальванического осаждения меди и оло­ва, причем состав получаемых бронз, их цвет и отте­нок, а также их физико-химические свойства изменя­ются в зависимости от процентного содержания в них меди и олова. Практическое применение получили по­крытия золотисто-желтого цвета, имеющие защитно- декоративное назначение и содержащие в своем со­ставе от 10 до 15 % олова.

При меньшем содержании олова в осажденном по­крытии его цвет приобретает красноватый оттенок, а при увеличении содержания олова сверх 20 % покры­тие приобретает белый цвет.

Составы электролитов бронзирования приведены в табл. 5.26.

Таблица 5.26. Составы электролитов бронзирования

Какие существуют средства и способы для самостоятельного воронения металла?

Чтобы изделие без окрашивания могло служить в течение длительного времени, для защиты от коррозии используют воронение металла в домашних условиях. Подобный способ обработки создает на поверхности деталей тонкую оксидную пленку. Она не пропускает влагу (Н₂О) и газы (СО и О₂) к открытому металлу (в реальных условиях происходит химическая реакция по снижению содержания углерода с понижением твердости).

Оксидирование идет так, что железо проявляет двухвалентные свойства. На поверхности образуются окислы или формируется слой из нерастворимых солей. Только при наличии сильных кислот образовавшаяся пленка может быть растворена.

Причины коррозии металла на открытом воздухе

Совместное действие воды и кислорода происходит по схеме, где оба агрессивных вещества действуют на чистое железо: 4Fe + 6H₂O + 4O₂ = 4Fe(OH)₃.

В результате образуется гидроксид железа Fe(OH)₃, он имеет рыжий (оранжевый) цвет и обладает рыхлой структурой.

Углеродистая сталь при периодическом нагревании в окружающей среде теряет углерод, имеющееся в ней железо больше подвержено коррозии. Обезуглероживание стальных изделий идет по следующим химическим реакциям:

  • Fe₃C + CO₂ = 3Fe + 2CO;
  • Fe₃C + H₂O = 3Fe + H₂ + CO;
  • Fe₃C + 2H₂ = 3Fe + CH₄,
Читать еще:  Как правильно заземлить частный дом?

где Fe₃C – цементит, одна из важных составляющих стали. Именно это соединение определяет прочность и твердость стальных изделий.

Для предотвращения коррозии и обезуглероживания изделия покрывают красками или грунтовками. Химическое воздействие сокращается в сотни раз. Но не всегда можно использовать жидкие или порошковые краски. Целая группа стальных деталей эксплуатируется без окрашивания:

  1. Холодное и огнестрельное оружие.
  2. Изделия, полученные в результате холодной ковки.
  3. Претензионные пары, работающие с газами и жидкостями.

Для них нужно использовать иной способ защиты.

Что дает воронение стали?

Некоторые неискушенные мастера часто не знают, что такое воронение металла. Подобным способом обработки пользуются довольно редко, полагая, что – это довольно сложная процедура. На самом деле любой изготовитель может добиться положительных результатов своими руками при минимальных затратах материалов и труда.

При химическом или термическом воронении на поверхности стали образуется окисная пленка толщиной от 1…3 до 10…15 мк. Толщина образовавшегося слоя во многом зависит от применяемой технологии. При выполнении данной операции достигаются основные цели:

  • у стального изделия возрастает коррозионная стойкость;
  • детали, прошедшие обработку, способны сохранять стойкость к агрессивному воздействию окружающей среды.

Если имеется действие щелочей, кислот и специальной термической обработки, то поверхность покрывается окисью,

Как проводить оксидирование металлов в домашних условиях?

На практике воронение выполняется по различным схемам:

  1. Термическая обработка деталей с последующим покрытием маслом.
  2. Нагревание до температур кипения в химических растворах.
  3. Окрашивание специальными составами, проникающими в поверхностный слой. Происходит диффузия покровного слоя с основой.

В домашних условиях можно реализовать любой из способов, только следует ознакомиться с особенностями технологии, а также подготовить нужное оборудование.

Выбор технологии для воронения деталей

Чтобы подобрать нужный способ воронения, желательно определиться по ряду определенных параметров и рекомендаций:

  • В случае восстановления поврежденного покрытия следует определить величину имеющихся повреждений. Если нужно реанимировать ограниченные участки, где имеются царапины или небольшие потертости, выбор останавливают на щелочном способе получения оксидной пленки на поверхности металла.
  • При значительном повреждении поверхности детали и наличии на ней коррозии придется полностью снимать имеющееся покрытие.
  • У каждого изделия имеется определенная ценность. Исходя из этого, стоит прикинуть, как долго предполагается последующая эксплуатация. Если предмет будет большую часть времени проводить на стене в качестве экспоната, возможны простейшие химические способы обработки.
  • Для изделий эксплуатируемых активно в походах, на открытом воздухе (ножи, предметы утвари или огнестрельное оружие) применяют термические способы с использованием масла.
  • При выполнении работы под заказ многое зависит от цены, которую может оплатить заказчик. Дешевые заказы выполняются простыми способами, дорогие предусматривают использование более дорогих приемов воронения. При выполнении работы для сторонних заказчиков вопрос: «Сколько стоит?» – будет весьма актуальным.
  • На стадии обучения придется за все платить самому. Любое профессиональное обучение затратно, но у самостоятельного познания основ профессии есть преимущество: знания приобретаются без дополнительной оплаты наставнику.

Подготовка к воронению в домашних условиях

При проведении работ по воронению с использованием химических препаратов придется использовать инструменты для очистки поверхности от загрязнений и разных видов жира. Можно производить работы вручную или использовать электроинструмент. Работу нужно выполнять на рабочем столе (верстаке или покрывать стол в квартире съемной столешницей). В самом помещении нужно иметь оснащение и определенные предметы защиты:

  1. Нужна рабочая емкость для воронения. Она должна обеспечивать полное погружение детали в раствор.
  2. Создать хорошую вытяжную вентиляцию и приток свежего воздуха. Над местом, где выполняются процессы желательно устанавливать зонд, тогда вредные пары не окажут влияния на человека.
  3. При работе нужна емкость из материала, который нейтрален к щелочам и кислотам. В ней должна находиться вода или раствор, способный быстро нейтрализовать применяемые препараты. Емкость изготавливается из пластика, стекла, фарфора или фаянса.
  4. Работу нужно выполнять в перчатках. Здесь понадобятся резиновые и другие типы перчаток, предотвращающие попадание растворов на руки. Они должны защитить и от возможного термического воздействия.
  5. Защита органов дыхания достигается использованием респираторов. При использовании крепких кислот понадобятся фильтры из активированного угля.
  6. Защита зрения достигается использованием защитных очков. Имеются специальные очки для работы с химическими реактивами, их продают в магазинах рабочей одежды.
  7. Фартуки и куртки из брезента защитят тело от попадания капель растворов.

Щелочное воронение стали

Самым простым способом нанесения оксидной пленки на изделия является щелочное воронение. Принцип действия основан на использовании каустической соды и натриевой селитры (используется в качестве удобрения). Оба компонента имеют выраженную щелочную реакцию.

Для обработки детали массой около 900…1000 г нужно иметь:

  • 100 г каустической соды (NaOH);
  • 30 г натриевой селитры (азотнокислый натрий NaNO₃).
  1. Растворяют компоненты в 100 мл воды. Если этого количества рабочего раствора недостаточно, то увеличивают количество жидкости, а также пропорционально – каустика и селитры.
  2. Раствор нагревают до 135…145 ⁰С (растворы солей кипят при температуре выше, чем кипит чистая вода).
  3. Деталь отмывают с мылом или слабой щелочью от возможных жирных пятен.
  4. Помещают на 30…35 минут в рабочий раствор, поддерживают высокую температуру. В горячем состоянии скорость образования пленки на поверхности стального предмета будет высокой.
  5. После завершения процедуры необходимо смыть остатки рабочего раствора.
  6. Протереть изделие растительным или техническим маслом.
  7. Потом тщательно протереть предмет ветошью, останется только тонкий слой масляной пленки, которая будет дополнительно защищать готовое изделие.

В результате поверхность металла получит черное с синеватым оттенком покрытие. Оно достаточно прочное, выдерживает небольшие механические воздействия.

Иная щелочная обработка возможна в растворах NaOH и КОН. Готовят раствор, в котором растворяется по 300…400 г каждого компонента. Минимальная концентрация щелочей 700 г на 1 л раствора.

Процедура обработку происходит по технологии, описанной выше. В этом случае получается пленка, у которой синевы несколько больше.

Кислотное воронение стальных заготовок

Перед началом кислотного покрытия очищают и отмывают заготовку. Можно обойтись чистым спиртом или раствором крепостью 40 % (обычной водкой). Некоторые используют уайт-спирит. Тампоном очищают поверхность от жирных пятен.

Рабочий раствор для воронения:

  • 2 г лимонной кислоты;
  • 2 г щавелевой кислоты;
  • 1 л воды.
  1. Раствор нагревают до температуры 120…125 ⁰С.
  2. Помещают в него изделие на 20 минут.
  3. После завершения деталь вынимают и промывают слабощелочным раствором. Можно использовать губку, смоченную в шампуни.
  4. Завершается обработка протиркой машинным маслом.

Изделие приобретает черный цвет с некоторым оттенком коричневого оттенка.

Используются растительные дубильные вещества (танины). Их получают из ветвей дуба или ивы.

  • ветви ивы или дуба (примерно 3 кг) варят в емкости объемом 10 л;
  • через 3 часа после варки образуется раствор черного цвета;
  • ветви вынимают из раствора;
  • выпаривают раствор до 3 л. Получается концентрированная дубильная кислота. Для воронения применяется только часть раствора. Остатки концентрата заливаются в стеклянную емкость и закрывают плотной крышкой (может храниться до 3…4 лет).
  1. Используется 20…30 г дубильного концентрата на 1 л рабочего раствора.
  2. Для активации процесса проводят воронение лимонной кислотой, ее добавляют в состав рабочего раствора (2…3 г на 1 л воды).
  3. В готовый раствор кладут деталь, которую требуется воронить.
  4. Длительность процесса составляет 24..30 часов.
  5. Деталь после обработки вынимается и промывается.
  6. Машинным маслом протирается готовая деталь.
  7. С детали убираются остатки масла с помощью ветоши.

Использование «Ржавого лака»

В продаже реализуется «Ржавый лак». Его используют для поверхностного покрытия деталей:

  • деталь протирается от остатков жира;
  • покрывается лаком;
  • растворителем на основе ацетона, например, № 646 смываются излишки лака с поверхности;
  • это один из самых быстрых способов воронения с использованием готовых растворов.

Видео: воронение в домашних условиях.

Термическое воронение деталей

В промышленных условиях предпочитают выполнять воронение термическим способом. Обычно эту операцию совмещают с низким отпуском, который снимает внутренние напряжения внутри стальных изделий:

  1. Деталь в муфельной печи в течение 20…30 минут нагревают до температуры 180…220 ⁰С.
  2. Вынутую деталь протирают машинным маслом с помощью тампона. Желательно провести обработку всех поверхностей.
  3. При необходимости обработки повторяют.
  4. Обычно достаточно двукратной термической обработки для получения качественной вороненой поверхности.
Читать еще:  Какой профлист лучше для забора?

Информация: на оружейных заводах, производящих огнестрельное и холодное оружие, используют термическое воронение. Покрытие на многих изделиях сохраняется более 100 лет. Пример, винтовки Мосина 1891 г. выпуска и револьверы Наган, выпущенные в конце 1888 г.

Бронзирование

Красивым словом бронза называется сплав меди с оловом, иногда с добавлением небольшого количества других металлов: свинца, цинка, марганца, железа или никеля. Издавна этот сплав очень ценился, так как кроме красивого цвета и прочности обладает также другими достоинствами, в частности, достаточной устойчивости к коррозии. Но сама бронза достаточно дорогой материал. Намного проще сделать изделие «под бронзу», то есть, на готовый предмет нанести сверху тонкий слой настоящей бронзы. Эта процедура называется бронзирование, а сам процесс не имеет ничего общего с окрашиванием бронзовыми красками (патиной), а основан на гальванопластике.

Общие сведения

Теоретически бронзировать можно любой материал: металл, дерево, кожу, ткань, пластик. Ведь процесс состоит в том, что покрываемый бронзой предмет помещается в раствор специального состава (в зависимости от типа бронзы), а потом в него опускаются электроды и пропускается ток. В результате частицы металлов: меди, олово и других, оседают на поверхности предмета и прочно фиксируются на нем. Толщину нанесенного слоя, цвет, вернее оттенок, можно регулировать с помощью состава раствора и длительности пропускания тока.

Кстати, сейчас очень модным стало бронзировать, или как говорят, увековечивать какие-то ценные для людей мелочи: первый выпавший зуб ребенка, первый башмачок, соска или любимая игрушка. После такой процедуры эти предметы превращаются в симпатичные сувениры, над которым время уже не подвластно. Металлическое покрытие надежно защищается от влаги, УФ-старения, механического разрушения.

Еще одно направление – покрытие бронзовым составом памятников, парковых и садовых скульптур, малых форм. Это позволяет придать им более презентабельный, дорогой вид без больших затрат.

Бронзирование металла

Естественно, чаще всего применяется бронзирование металлов. Ее выполняют даже в промышленных масштабах с различными целями. Например:

  • Придание более благородного вида таким изделиям как заборы, ворота, калитки, ограждения, перила.
  • Покрытие чугунных и стальных частей машин и станков для защиты от местной цементации.
  • С целью повышения антифрикционных свойств подшипников.
  • Для защиты от коррозии стальных деталей.

Существует несколько видов бронзы в зависимости от ее состава:

  • Пушечная бронза содержит около 10% олова и почти 90% меди.
  • Колокольная бронза: 22% олова и 78% меди.
  • Ювелирная бронза имеет сложный состав, но большая часть отводится меди, а олова – меньше, чем цинка и свинца вместе взятых.
  • Столовая или белая бронза содержит минимум 40% олова, а применяться для покрытия столовых приборов и посуды. Она не темнеет со временем, как серебро.

В большинстве случаев бронзирование заключается в покрытии металлов красноватым или золотисто-желтым покрытием, иногда с небольшими добавками цинка. Для этой цели наиболее эффективными являются растворы такого состава:

  1. На 500 весовых частей (в.ч.) воды надо взять 32 в.ч. медного купороса и 64 цианида калия. Все тщательно перемешать. Отдельно растворить 5 частей хлористого олова (по отношению к воде) в 5 частях едкого калия. Потом оба раствора аккуратно соединить.
  2. В 1000 в.ч. воды растворить 70 в.ч. медного купороса, туда же прибавить 8 в.ч. хлористого олова, разведенного в щелоке калия.

Применяя растворы этих составов, к аноду надо подвесить литую бронзовую пластинку, тогда покрытие будет идеальным. Работает раствор при обычной комнатной температуре, но только в первые 24 часа после смешивания. Если растворы использовать дальше, то вместо бронзы на обрабатываемую деталь будет оседать чистая медь.

Для получения белой бронзы на поверхности изделий используется станнатоцианидный электролит такого состава:

  • Цианид меди – 11г/л.
  • Станнат натрия – 40 г/л.
  • Цианид натрия – 27 г/л.
  • Едкий натрий – 16 г/л.

Этот состав очень ядовит и требует работы в специальном защитном костюме и оборудованном помещении. В последнее время такой способ белого бронзирования вытесняет более безопасный – с применением пирофосфатных электролитов.

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА БРОНЗИРОВАНИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Космодамианская Л.В., Тютина К.М., Николаева О.Е., Ле Хюэ Хыонг, Одинокова И.В.

РХТУ им. Д.И. Менделеева, г. Москва РХТУ им. Д.И. Менделеева

125047, Москва, Миусская пл.,9. Факс: (095)200-42-04; тел. (095)978-61-95;

Одной из возможностей замены благородных металлов является использование покрытий сплавом медь-олово. Бронзовые покрытия находят промышленное использование в основном для декоративных и специальных целей. Покрытия сплава медь-олово, содержащие 10-20% олова, обладают достаточно высокой микротвердостью, низким коэффициентом трения и имеют приятный внешний вид. Покрытия белой бронзой, содержащие 40-70% олова, легко полируются, хорошо паяются, имеют внешний вид и коэффициент отражения близкие к серебру.

В настоящее время наиболее перспективными являются сульфатные электролиты бронзирования, отвечающие требованиям современного производства: они малотоксичны, сравнительно дешевы, просты в эксплуатации и обладают многими довольно высокими технологическими показателями.

Для электроосаждения сплава Cu-Sn предложен сульфатный электролит, содержащий сернокислые соли меди и олова, серную кислоту, сернокислый натрий или калий, антиоксидант, НПАВ (ОС-20 или Синтанол ДС-10) и блескообразующую добавку ЦКН-31. Электролит работает при перемешивании катодной штангой – 28-30 кач/мин и температуре 18-25°С.

Из предложенного сульфатного электролита в интервале катодных плотностей тока от 0,5 до 2 А/дм 2 осаждаются полублестящие золотистые покрытия, содержащие 83-90% меди с выходом по току 96-100%. При дальнейшем повышении плотностей тока от 2,5 до 5,5 А/дм 2 получаются зеркально-блестящие золотисто-желтые осадки, но при этом содержание меди в сплаве падает до 25-30%, а выход по току снижается с 95 до 92%.

Химический и фазовый составы бронзовых покрытий из сульфатных электролитов существенно зависят от катодного потенциала. При смещении потенциала в отрицательную сторону сплав значительно обогащается оловом, при этом также изменяются составы интерметаллических соединений из которых в основном состоят бронзы. С этим, по-видимому, и связан сложный характер катодной поляризационной кривой осаждения бронзы.

В результате исследования химической устойчивости сульфатных электролитов бронзирования было установлено, что ионы Cu 2+ практически не влияют на окисление Sn 2+ в растворе. Однако, при наличии медной пластин опущенной в сульфатный электролит наблюдается протекание реакции Sn 2+ →Sn 4+ +2e (на поверхности Cu). Следует предположить, что окисление Sn 2+ до Sn 4+ происходит по электрохимическому механизму с участием Cu 2+ , который может восстанавливаться до металлической меди Cu 0 по реакции Cu 2+ +2e→Cu 0 (на медной пластине) либо с участием атомов кислорода воздуха. Медная пластина, вероятно, является переносчиком электронов. Не исключается возможность того, что медная пластина является инициатором (или катализатором) реакции взаимодействия Sn 2+ с кислородом, растворенным в электролите, либо находящимся в прилегающем к нему слое атмосферы.

Наличие антиоксиданта – ЦКН-32 — не предотвращает окисление Sn 2+ до Sn 4+ , растворенном в растворе кислородом воздуха в присутствии ионов Cu 2+ , по-видимому, вследствии окислительно-восстановительной реакции между ионами Cu 2+ и антиоксидантом с образованием неактивной по отношению к кислороду окисленной формы ЦКН-32. В присутствии гидрохинона содержание Sn 2+ в растворе изменялось незначительно.

Таким образом, рекомендуется после окончания электролиза, проводимого в сульфатном электролите бронзирования (в независимости от его конкретного состава), вынимать медные аноды из ванны (на время простаивания электролита в отсутствие поляризующего тока) с целью снижения дополнительной потери двухвалентного олова в растворе. Кроме того, в качестве антиоксиданта в сульфатном электролите предпочтительнее использовать гидрохинон.

В процессе проведения длительного электролиза (при ik=1 A/дм 2 ) с медным анодом было установлено, что с увеличением количества пропущенного электричества происходит довольно быстрое уменьшение содержания Sn(II) в сульфатном электролите бронзирования, связанное, по-видимому, с его электрохимическим окислением на аноде до Sn(IV), затем процесс окисления несколько замедляется. Возможность окисления обусловлена значениями потенциалов растворения медного анода в диапазоне рабочих плотностей тока, расположенных значительно электроположительнее стандартного потенциала реакции окисления Sn(II) до Sn(IV). Концентрация меди в растворе изменилась незначительно.

Читать еще:  Как правильно выбрать перфоратор для дома?

Проведение длительного электролиза в условиях разделения анодного и катодного пространств с помощью модуля с катионообменной мембраной МФ-4СК-1 и нерастворимым анодом показало, что скорость химического окисления Sn 2+ пренебрежительно мала.

Таким образом, для повышения электрохимической устойчивости сульфатного электролита бронзирования желательно работать с разделением катодного и анодного пространств модулем с катионообменной мембраной и применением нерастворимого анода при корректировке электролита через 2-3 А*ч/л пропущенного электричества по солям олова и меди.

Бронзирование

Бронзирование, т. е. способ образования электропроводящего слоя нанесением бронзового порошка, менее распространено, чем графитирование. Дело в том, что бронзовый порошок непрочно пристает к материалам, из которых обычно изготовляют формы. И все же. Кистью натирают форму порошком. Смачивают ее поверхность 15—25%-м раствором спирта. Тут же спирт удаляют и наносят на форму подогретый до 30—35 град. раствор, состоящий из 6 г нитрата серебра и 50 г тиосульфита натрия, разведенных в 1 л воды. Как только окраска поверхности формы изменится, раствор сливают. Наливают свежий. По приобретении формой серого цвета, уже неизменного, последнюю порцию раствора сливают. Форму тщательно вымывают водой.

Более простой способ выполняют с помощью бронзового порошка (продается в комплекте «бронзовая Краска») и двухлористого олова. Небольшие предметы погружают в жидкий нитролак (НЦ-222, НЦ-218) или клей БФ-2. Затем, быстро стряхнув капли лака, густо осыпают бронзовым порошком. Излишки его удаляют. На большие предметы наносят кистью клей БФ-2 (здесь замена другим клеем или лаком не допускается) и по высохшей самоклеющейся пленке кистью же наносят бронзовый порошок, смешанный с ацетоном до полужидкой консистенции. Очень важно, чтобы клеевой слой был без пропусков и пузырей, а порошок наложен ровным слоем. После просушки и последующего промывания бронзованую поверхность смачивают раствором двухлористого олова (5 г на 20 мл воды) в течение одной минуты, а затем промывают в проточной воде. Если поверхность не полностью смачивается водой, обработку оловом повторяют. После промывки модель помещают в ванну. Электропроводность слоя хорошая, осаждение меди ведется током средней плотности. Непродолжительные места бронзуют снова, начиная с клея БФ.

Серебрение

Серебрение применяется тоже не очень часто. Повышение смачиваемости формы достигается обработкой ее не менее 1—2 мин спиртом (после этого) 2—5 мин раствором следующего состава: 5 г хлорида олова, 40 мл хлороводородной кислоты, 1 л дистиллированной воды. Кстати, хлорид олова одновременно является и катализатором, и восстановителем серебра. Промыв форму дистилированной водой, приступают к серебрению. Предварительно готовят 2 раствора: 1-й — 40 г нитрата серебра, 1000 г дистиллированной воды; 2-й — 7 г пирогаллола, 4 г лимонной кислоты. Затем 1-й и 2-й растворы смешивают в соотношении 1:5 по массе и наливают на форму. После пробурения раствора его сливают. Форму промывают дистиллированной водой и повторяют операцию серебрения тем же бурым раствором. Окончив серебрение, форму сушат.

Форму покрывают и сульфидом серебра. Обработанную 5—8%-м хлоридом олова форму обливают (или смазывают кистью) раствором: 10 г нитрата серебра, 25 мл аммиака (25%-го), 30 мл спирта этилового, 20 мл дистиллированной воды. Смоченную форму просушивают и помещают в камеру с сероводородом или обдувают им в вытяжном шкафу. Чтобы получить пары сероводорода, в фарфоровую чашечку насыпают кусочки сульфида железа и обливают хлорводородной кислотой. Обдувая форму из пульверизатора, крепят его так, чтобы отводная трубка его была на некотором расстоянии от жидкости, а на дно пузырька наливают сульфат аммония. Под действием сероводорода на нанесенном слое аммиачного серебра образуется тонкая пленка сульфида серебра, обладающего довольно высокой электропроводимостью.

Довольно нередок способ получения пленки сульфида серебра на слое щеллачного лака. Форму покрывают тонким слоем лака и после просушки погружают в раствор (или последний наносят кистью), состоящий из нитрата серебра и спирта, взятых в соотношении 2:3 по массе. Влажную форму помещают в камеру с сероводородом или обдувают его струёй. Спиртовый раствор нитрата серебра размягчает поверхностный слой шеллака, отчего оно лучше держится на поверхности формы.

Серебрение — процесс «мокрый», он протекает в водном растворе азотнокислого серебра — ляписа (AgNO3). В аптеках продается «Ляписный карандаш», в составе которого содержится примерно 0,3 м AgNO3. Мелко истолченный ляписный карандаш растворяют в воде. Подготовленный предмет (модель) предварительно помещают в раствор двухлористого олова (2,5 г на 100 мл воды). Хороший результат дает только свежеприготовленный раствор. Время обработки от 5 до 60 минут. Поверхность должна полностью смачиваться водой. После тщательная промывка в проточной воде (важная операция), в течение 1-2 минут предмет активируется в растворе ляписа (0,6 г на 100 мл воды). После растворения ляписа в стакан доливают 3-6 мл аптечного 10% нашатырного спирта до растворения осадка и исчезновения мути. Активируют погружением в течение 2-20 минут (по мере истощения аммиачного раствора серебра время активации увеличивается). Активированная поверхность на свету темнеет, что может служить признаком годности растворов и качества активации. Двухлористое олово восстанавливает ионы серебра до металла, и поверхность предмета получает удовлетворительную электропроводность. Активированный предмет сушат без промывки и сухим помещают в ванну. Осаждение меди ведут током средней плотности. Слой серебра чрезвычайно тонкий и хрупкий, поэтому требует самого бережного обращения.

Есть и еще один способ получения серебряной токопроводящей пленки, что совсем не искажает фактуру поверхности предмета. Обработанную двухлористым оловом смачивают поверхность (кисточкой или обливанием) раствором ляписа (1 м ляписа на 10 мл дистиллированной воды) и выставляют на прямой солнечный свет, обеспечив равномерное освещение со всех сторон. Через некоторое время поверхность темнеет, тогда ее снова смачивают раствором, и помещают на солнце и т.д. в конце концов она приобретет черный блестящий цвет и высокую электропроводность. При таком способе серебрения можно обойтись и без двухлористого олова. Если же поверхность плохо смачивается водным раствором ляписа, вместо воды стоит взять спирт или водку. Этот способ дает хороший результат, но требует времени и терпения. Хранить растворы серебра надо в темном месте.

Металлизировать поверхность медью можно таким способом: на предварительно графитированную форму наносят сперва 50 %-ный раствор спирта для улучшения смачиваемости формы, затем 20 %-ный раствор сульфата меди с добавлением 15 %-ного раствора спирта ректификата. Обработанную таким образом еще влажную поверхность формы посыпают очень мелкими железными опилками, которые перемешивают мягкой кистью. Процесс повторяют 2-3 раза.

Перед меднением контактным осаждением из аммиачного раствора глицератов меди изделие обезжиривают, затем несколько уменьшают гладкость поверхности (стекло, например, обрабатывают шкуркой или травят плавиковой кислотой), чтобы улучшить сцепляемость с осаждаемым металлом. Изделия из пластмассы протирают зубным порошком или оксидом магния, замешанными на 10-15 %-ном растворе карбоната калия или другой щелочи. Фарфоровые или стеклянные изделия погружают на 1-2 мин в слабый раствор плавиковой кислоты. После подготовки предмет тщательно промывают струей воды, погружают в 1 %-ный раствор нитрата серебра на 5 мин и высушивают при 40-50 °С.

Меднят изделие, опуская его на 10-20 мин в подогретый до 25- 35 °С состав, включающий в себя 1,1 л так называемого раствора меди, 400 мл 3 %-ного раствора гидроксида натрия, 200 мл восстановителя и, наконец, 800 мл формалина.

«Раствор меди» имеет следующий состав: сульфат меди (3 %-ный раствор) 1 л, аммиак концентрированный 20 мл, глицерин 70-80 мл

Для приготовления восстановителя 100 г сахара растворяют при нагревании в 250 мл воды и прибавляют 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. Раствор греют до тех пор, пока он не приобретет янтарный цвет. Затем его разбавляют водой до объема 1250 мл.

Изделие или формы, покрытые медью, тщательно промывают водой и загружают в электролитическую ванну.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector