Химопластика

Способы химического полирования, никелирования, хромирования, золочения, серебрения и декоративного окрашивания металлов (чугуна, стали, меди, латуни, бронзы и других) и неметаллических предметов (пластмассы, стекла, керамики, дерева и т.д.) без применения электрического тока.

1. Простейший способ декоративного окрашивания стальных изделий.

Химическим способом можно окрасить стальные изделия в любой цвет. Если окрасочный слой покрыть лаком, он надежно защитит изделие от коррозии.

В состав раствора, в котором окрашиваются стальные изделия входят: медный купорос – 60 г, сахар-рафинад – 90 г, едкий натр – 45 г, вода - до 1 л.

В 200-300 мл воды (дистиллированной) растворяют медный купорос, затем в полученный раствор добавляют сахар. Отдельно в 250 мл воды растворяют едкий натр и к нему небольшими порциями, помешивая, добавляют раствор медного купороса с сахаром. После смешивания двух растворов доливают дистиллированную воду до 1 л. Деталь зачищают, полируют и обезжиривают в растворе, применяемом при никелировании, а затем тщательно промывают теплой водой. Из красной меди (желательно марок М0, М1) изготавливают дополнительный электрод. Деталь и электрод подключают к батарейке от карманного фонарика. (Примечание: медный электрод подключен к плюсу батарейки, а деталь к минусу). В раствор сначала опускают медный электрод, затем деталь. Через 5-10 секунд батарейку отключают и окрашивание продолжается без применения электрического тока.

Находясь в растворе от 2 до 25 минут деталь окрашивается в такие цвета: (по порядку их появления) - коричневый, фиолетовый, синий, голубой, светло-зеленый, желтый, оранжевый, красно-лиловый, зеленовато-синий, зеленый, розово-красный.

Деталь можно вынимать из раствора (проверяя окраску) и снова опускать в раствор. При выдержке детали в растворе свыше 30 минут процесс циклически повторяется много раз. По мере испарения электролита в ванну добавляют дистиллированную воду, так как повышение концентрации электролита ухудшает качество окраски.

Для получения более контрастных цветов в готовый электролит нужно добавить 20 г безводной соды.

Если окраска получилась неудачной, пленку можно легко снять, если протереть деталь нашатырным спиртом.

Окрашенные детали промывают водой, сушат и покрывают бесцветным лаком.

2. Химический способ серебрения неметаллических изделий.

Химическим способ можно металлизировать и неметаллические изделия (пластмассу, стекло, керамику, дерево и др.). Приводимый рецепт раствора для серебрения неметаллических изделий дает отличные результаты, особенно при маталлизации стекла.

В состав раствора (ванны) для серебрения входят:

Состав А: серебро азотнокислое – 12 г, аммоний азотнокислый – 18 г, вода (дистиллированная) – 500 мл. После полного растворения веществ раствор доливают дистиллированной водой до 750 мл.

Состав Б: едкий натр (химически чистый) – 19 г, вода (дистиллированная) – 500 мл, После полного растворения едкого натра раствор доливают дистиллированной водой до 750 мл.

Состав В: сахароза - 12,5 г, винная кислота - 1,5 г, вода (дистиллированная) – 125 мл. Раствор кипятят 20 минут, затем доливают дистиллированной водой до 500 мл.

Все растворы хранят отдельно, в темных сосудах с плотными пробками.

Раствор для серебрения получают при смешивании составов А и Б, к которым перед серебрением добавляют состав В. Изделия, предназначенные для серебрения тщательно очищают в горячем растворе соды, ополаскивают проточной водой и погружают в ванну со свежеприготовленным раствором, температура (рабочая) которого должна быть 18-20°С. Время серебрения - 10 минут. Металлизацию можно проводить 2-3 раза последовательно, но каждый раз в свежем растворе. Посеребренные изделия сушатся при температуре 50°С один час, а при 18-20°С - сутки.

Со стекла, фарфора, керамики серебряный слой легко снять азотной кислотой.

3. Золочение металлических изделий горячим способом.

Смешайте в стеклянном сосуде 20 г азотной и 20 г соляной кислоты. В этой смеси растворите 1 г золота. Когда золото растворится, в раствор добавьте 1 г хлористой сурьмы и 1 г чистого олова. Сосуд с раствором поместите в горячую воду и кипятите, пока не растворится олово, после чего добавьте 20 г раствора насыщенной борной кислоты.

Изделия, предназначенные для золочения очищают, полируют и кипятят в растворе едкого калия или натра. Раствор на изделье наносят кистью: высушенное изделие нагревают на пламени спиртовки. После прогревания получается хорошее качество позолоты, не требующее полировки. Хранят раствор в темном месте в сосуде с плотной пробкой.

4. Золочение без внешнего источника тока.

Контактное золочение применяют для получения очень плотных и равномерных покрытий, отличающихся высокой прочностью сцепления, если не требуется большая толщина покрытия. Электролиз этим методом не нуждается в источнике внешнего тока. Разность потенциалов, необходимая для осаждения золота, создается гальваническим элементом, в котором катод - покрываемое изделие, а анод - цинковая пластинка, находящаяся в концентрированном растворе поваренной соли и соединенная с изделием проволокой (см. рис. 1). Для электролиза применяют любой подогретый электролит золочения из таблицы (см. ниже). Золочение способом погружения основано на создании разности потенциалов на границе поверхности покрываемого металла и прилегающего к нему слоя электролита. Покрытие хорошего качества образуется лишь на латунных изделиях. Поэтому изделия из других металлов предварительно латунируют (минимальная толщина слоя - 1-2 мкм). Процесс золочения автоматически прекращается при получении слоя золота толщиной около 1 мкм, но покрытие получается плотным и глянцевым.

Рис. 1. Разрез ванны для покрытия изделия золотом без внешнего источника тока.
1 – стеклянная банка с раствором хлористого натрия;
2 – покрываемое изделие;
3 – медный проводник;
4 – керамический стакан со стенками, служащий пористой диафрагмой;
5 – электролит золочения в стакане;
6 – цинковый кольцевой анод.

5. Серебрение металлических изделий горячим способом.

Этим способом можно серебрить любые металлы. Чисто обработанное изделие погружают на цинковой ленте в кипящий раствор из: железосинеродистый калий – 120 г, поташ – 80 г, хлористое серебро - 7,5 г, дистиллированная вода - до 1 л.

Процесс серебрения оканчивается после полного покрытия серебром поверхности изделия. Затем изделие вынимают из раствора, промывают и полируют.

Примечание: Кипячение производите обязательно на воздухе или с вытяжкой.

6. Снятие недоброкачественных золотых покрытий.

Для этого позолоченные изделия подвешивают в качестве анодов в 5%-ный раствор соляной кислоты при температуре 18-20°С. Катодами служат железные или свинцовые пластины. Анодная плотность тока 0,1-1 А/кв.дм. Подвески медные.

Можно снять такое покрытие и в "Царской водке". "Царская водка" - это смесь кислот (50%-ной азотной, смешанной в 50%-ной соляной кислоты). Применяют смесь для травления меди, железа, цинка, латуни. Этот раствор действует на металлы почти мгновенно, коррозия и грязь исчезают, поверхность металла становится блестящей или матовой. Ювелиры используют эту смесь для определения чистого золота.

7. Пайка алюминия.

Для спаивания двух алюминиевых проводов их предварительно нужно залудить. Для этого конец провода покрывают канифолью, кладут на шлифовальную шкурку со средним зерном и горячим залуженным паяльником прижимают к шлифовальной шкурке, при этом паяльник от провода не отнимают, а на залуженный конец все время добавляют канифоль. Провод залуживается хорошо, но операции приходится повторять много раз. Затем пайку проводят обычным методом. Вместо канифоли лучше применить минеральное масло для швейных машин.

При пайке листового алюминия или его сплавов, на шов наносят горячим паяльником канифоль с мелкими железными опилками. Паяльник залуживается и им начинают протирать место шва, добавляя все время припой. Паяют хорошо нагретым паяльником, мощностью 50 Вт - для тонкого алюминия и 90 Вт - для алюминия толщиной 1мм и более.

Оригинальный способ пайки алюминиевых проводов и листового алюминия: Перед пайкой алюминиевую поверхность (провод или пластинку) омедняют, используя простейшую установку для гальванического покрытия (см статью «Гальванопластика и гальваностегия»). Еще можно сделать так: место пайки зачищают шлифовальной шкуркой и аккуратно наносят на него несколько капель насыщенного раствора медного купороса. Далее к алюминиевому изделию подключают отрицательный полюс постоянного источника тока, а к положительному присоединяют кусок медного провода 1-1,2 мм (без изоляции), находящегося в устройстве, выполненном на базе зубной щетки (см. рис. 2). Медный провод находится в щетине зубной щетки, так, чтобы провод не касался поверхности алюминия во время трения щетины (омеднения) о поверхность детали. Через некоторое время на поверхности алюминиевой детали оседает слой красной меди, который после промывки и сушки лудят обычным паяльником.

Рис. 2. Устройство для омеднения алюминиевой поверхности.

8. Снятие старых металлических покрытий (реставрация).

9. Способы нанесения надписей и рисунков.

Надписи на металлических табличках, изготовление шкал можно выполнить методом травления (химическое фрезерование, гравирование). Химическое фрезерование применяют и для уменьшения толщины металлических стенок деталей, увеличения диаметра отверстий или уменьшения диаметра болтов, стержней, штифтов. Изготовление надписи (рисунка) на алюминиевой панели (выпуклое изображение - химическое фрезерование). Поверхность металла полируют, промывают водой, сушат. Затем на нее наносят надпись или рисунок любым спиртовым лаком, потом панель травят в щелочи. Алюминий и его сплавы лучше травить 10-15%-ным раствором едкого натрия. Такое фрезерование проходит медленно. При нагревании раствора до 80°С за 20 минут может раствориться металл толщиной 1 мм. После травления панель тщательно промывают водой и полируют.

Рис. 3. Химическое гравирование.

Изготовление надписи на латунной панели: (углубленное изображение - химическое гравирование). Металлическую панель полируют, промывают водой, сушат. Затем разогревают до 70°С и покрывают слоем парафина, который расплавившись ровно растекается по поверхности. На покрытую парафином панель переводят через копировальную бумагу надпись (или рисунок). Острием иглы и кончиком перочинного ножа тщательно удаляют слой парафина с надписи, которые должны быть углубленными (протравленными). По краям панели из размягченного парафина делают бортик высотой 8-10 мм (рис. 3), потом на панель наливают 50%-ный раствор азотной кислоты, который растворяет (травит) металл в очищенных от парафина местах, образуя надпись или рисунок. Наклонив панель наблюдают достаточно ли вытравлен рисунок.

10. Травильные растворы для химического фрезерования.

11. Химический способ полирования металлов.

Полировать металлы можно простым погружением детали в ванну с полировальным раствором без применения электрического тока. Для этого используют фарфоровые стаканы, ванночки.

Полировальный раствор состоит: фосфорная концентрированная кислота - 350 мл, азотная концентрированная кислота - 50 мл, серная концентрированная кислота - 100 мл, сернокислая или азотнокислая медь - 0,5 г.

Рабочая температура ванны - 100-110°С. Время полирования от 30 секунд до 4 минут. Ванна должна находиться в вытяжном шкафу или на открытом воздухе. Этот раствор хорошо полирует алюминий и его сплавы. Пригоден он и для других металлов, но рабочие условия - температура ванны, время полирования - должны быть иные.

12. Химическое меднение стальных и чугунных изделий.

Медь легко химическим способом осаждается на железо, сталь и чугун. Покрытие получается удовлетворительным. Для покрытия этих металлов приготавливают раствор: сернокислая медь - 8-50 г, серная концентрированная кислота - 8-50 г, вода до 1 л. Рабочая температура - 18-20°С. После тщательной очистки и обезжиривания детали погружают на несколько секунд в раствор. Покрытые медью изделия извлекают из ванны, промывают и сушат.

13. Химическое никелирование металлов.

Раствор для никелирования: серно-кислый никель-аммоний – 50 г, хлористый аммоний – 40 г, вода - до 1 л. В раствор добавляют немного металлического цинка и непрерывно перемешивают его.

14. Химическое хромирование металлов.

Изделия из стали, меди и латуни хромируют химическим способом в таком растворе: фтористый хром – 14 г, гипофосфат натрия – 7 г, лимоннокислый натрий – 7 г, уксусная кислота ледяная – 10 мл, едкий натр (20%-ный раствор) – 10 мл, вода до 1 л.

Рабочая температура около 80°С. Очищенные и обезжиренные детали металлизируются за 3-8 часов. При химическом хромировании стальных изделий рекомендуется сначала их химически промеднить. Изделия с осажденным слоем хрома промывают в воде и сушат.

15. Химическое никелирование изделий из стали, меди, латуни, бронзы.

Изделия из стали, медных сплавов можно покрыть никелем химическим способом. Такое покрытие хорошо защитит изделия от коррозии, придаст им хороший внешний вид. Достоинства химического никелирования в том, что никель равномерно оседает на всех, в том числе и внутренних поверхностях детали.

Изделие, подлежащее декоративному никелированию, необходимо соответствующим способом подготовить: отшлифовать, отполировать и обезжирить.

Стальные изделия обезжиривают в растворе содержащем на 1 л воды 20-30 г едкого калия (или едкого натра), 25-50 г кальцинированной соды и 5-10 г жидкого стекла (силикатного клея).

Медные изделия обезжиривают в растворе содержащем на 1 л воды – 100 г тринатрийфосфата и 10-20 г жидкого стекла. Перед никелированием медные изделия нужно подержать на железе минуту.

Сплавы, содержащие более 1-2% свинца или кадмия, химическому никелированию не поддаются.

Обезжиривание стальных и медных изделий при комнатной температуре заканчиваются через 40-60 минут, при температуре 75-80°С - через 20 минут. Затем изделие тщательно промывают холодной водой (проточной) и погружают на 0,5-1 минуту в 5%-ный раствор соляной кислоты для снятия пленки окислов, после чего еще раз промывают в воде и сразу переносят в раствор для никелирования. В 1 л воды, нагретой до 60°С растворяют 30 г хлористого никеля и 10 г уксуснокислого натрия. Температуру доводят до 80°С добавляют 15 г гипофосфата натрия и раствор готов. В него погружают изделие, повышают температуру до 90-92°С и поддерживают ее на этом уровне до окончания процесса никелирования. При более низкой температуре скорость процесса резко замедляется, а при температуре выше 95°С раствор может испортиться.

Необходимое количество (объем) раствора зависит от площади никелируемого изделия. Отношение этой площади (в квадратных дециметрах) к объему раствора (в литрах) должно быть в пределах 2,5-3,5.

Так, например, при S : V = 3 за час толщина слоя никеля составит 10 мкм.

Применяемые химикаты не ядовиты.

ТАБЛИЦА. Составы растворов и режимы работы при золочении способом погружения

Автор-составитель. Патлах В.В. 1996 г.
http://patlah.ru

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.