Наверняка вы уже где-то видели необычные украшения в виде листиков, перьев и цветов из металла. Удивительно похожи на настоящие, будто кто-то мановением волшебной палочки превратил живое растение в медное или серебряное. И в какой-то степени так и есть – эти броши, подвески и заколки создают с помощью гальванической обработки. Разбираемся, как их делают и что такое гальванопластика.
Если объяснять простыми словами, гальванопластика Это способ изготовления точных копий любых предметов путём нанесения слоя металла в результате электрохимической реакции. Заготовку (то, с чего делают копию) помещают в ёмкость с электролитом и металлической пластиной. Она играет роль катода («плюса»). Отрицательным полюсом – анодом – является пластина. При воздействии электрического тока ионы металла с пластины переносятся на катод. После завершения реакции металлический слой достигает 0,2–2 мм и в точности повторяет форму исходного изделия.
Когда слой металла накапливается до заданной толщины, его извлекают из электролита и отделяют от заготовки. В остальных ситуациях заготовка служит основой изделия и после окончания процесса остается внутри – этот вид гальванопластики называется… электроформинг.
Для гальванопластики применяют главным образом медь, никель, серебро, золото, хром, свинец, вольфрам, железо и разнообразные сплавы.
Где применяется гальванопластика
В середине XIX века русский учёный Борис Семёнович ЯкобиПроводил опыты с гальваническим элементом и заметил, что тонкий металлический лист, образовавшийся на исследуемом изделии, в точности повторяет все неровности и шероховатости своего прототипа. Якоби заинтересовался этим явлением и стал искать возможные области его применения.
Сейчас, спустя почти два века, гальванопластику широко применяют в промышленности: таким образом изготавливают сантехническое оборудование, радиодетали, самые тонкие элементы бытовых приборов и даже используют в производстве ракет, вертолетов и самолетов.
Художественная гальванопластика также пользуется большой популярностью. В этой технике изготавливают скульптуры, статуэтки и их части, барельефы, монеты, эмблемы.
Методом электроформинга создают заколки, броши, подвески, серьги из природных материалов – веточек, листиков, цветов, перьев и насекомых. Украшения получаются «как живые», поскольку на их поверхности сохраняются все естественные линии, прожилки и изгибы.
Оборудование и материалы для гальванопластики
Для изготовления украшений в технике гальванопластики нужно собрать установку, основные составляющие которой: источник электрического тока, ёмкость с электролитом, металлическая конструкция (части её выполняют роль анода и катода) и провода, соединяющие все элементы.
Всё это продаётся в наборах на маркетплейсах и специализированных сайтах, но опытные мастера утверждают, что дешевле получается использовать для работы зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов, а сборку собирать из подручных материалов.
Состав электролита для изделий из разных металлов различный, как и материалы, используемые для создания электрической цепи. Для установки покрытия медью нужен медный катод, для серебрения — серебряный, для позолоты — золотой.
При изготовлении украшений в домашних условиях наиболее популярно меднение и никелирование из-за относительной дешевизны исходных материалов и простоты, реже – серебрение. Технология хромирования гораздо сложнее и состоит из большего количества этапов, поэтому не так распространена среди мастеров.
Мастер-класс по созданию украшений из натуральных материалов.
Рассказываем, как сделать медные украшения из природных материалов с помощью гальванического меднения. Процесс не такой быстрый, как хотелось бы, но подготовленных материалов и реактивов хватает надолго. Результат работы непременно порадует, ведь каждое изделие получается неповторимым и сохраняет свою первозданную красоту, запечатлённую в металле.
Сборка гальванической установки для меднения
Нам потребуется:
- Источник тока (лабораторный блок питания или зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов), с возможностью регулирования силы тока.
- Набор проводов с зажимами типа «крокодильчик».
- пластиковый контейнер с крышкой объёмом 1,2–1,5 л;
- Медная проволока: моток очень тонкой проволоки диаметром 0,3 мм, 50–70 см проволоки диаметром 1 мм и отрезок 25–30 см потолще – диаметром 2 мм и более.
- Две медные пластины (можно использовать мотки проволоки, но пластины удобнее зачищать). Их можно приобрести в строительных магазинах.
- кусачки для проволоки;
- наждачная бумага для зачистки металла;
- мерная ёмкость;
- кухонные весы;
- электролит.
Из пластикового контейнера делают гальваническую ванну: из проволоки толщиной 1 мм формируют замкнутую рамку. Её устанавливают по периметру ёмкости так, чтобы противоположные стороны опускались внутрь контейнера на 2–2,5 см ниже его края, а две другие располагаются снаружи таким же образом.
После этого внутренние стороны проволочной рамки зачищают, к ним крепят медные пластины друг напротив друга – так меднение получится равномерным с обеих сторон (можно примотать их тонкой проволокой или просто подогнуть края пластин и подвесить их на рамку). Часть пластины, которая контактирует с проволокой, тоже обязательно зачищается. Анод готов, можно приступать к установке катода.
Для «плюса» используют медную проволоку толщиной 2 мм и больше. Ее нужно закрепить горизонтально в верхней части ванны параллельно пластинам. Для этого проще всего прорезать в стенках контейнера два отверстия друг напротив друга и вставить проволоку в них. На нее вешают заготовки, предварительно обмотав их проволочкой диаметром 0,3 мм. Свободный конец проволочки загибают подобно рыболовному крючку – он будет служить креплением.
После этого ёмкость заполняют заранее приготовленным электролитом и подключают провода от источника питания к ванне. Клеммы подсоединяют так: красная («плюс») идёт на анод (рамку), чёрная («минус») – на катод (проволоку).
Состав электролита для покрытия заготовки меди.
- Медный купорос (можно найти в хозяйственных магазинах) — 200 г.
- Электролит для аккумуляторов с плотностью 1,27–1,28 г/см³ (его можно купить в магазине автомобильных товаров) — 180 г.
- этиловый спирт 95% – 10 мл;
- Дистиллированную воду доливают в смесь до метки 1 л.
Установка готова.
При длительном использовании в электролите может появляться осадок. Тогда его аккуратно, не взбалтывая, сливают в другую емкость, а осадок и примеси нейтрализуют содовым раствором, разбавляют водой и только после этого утилизируют.
Подготовка модели к меднению
При меднении неметаллических заготовок их предварительно обезжиривают, крепят на тонкую проволочку и покрывают токопроводящим слоем. Опытные мастера для этой цели советуют приобрести графитовый спрей, кто-то пользуется медной или бронзовой пудрой, смешанной с лаком «Цапон». Крепления для заколок и застёжек, элементы декора – стразы, камни, бусинки – приклеивают на модель до меднения и аккуратно закрывают их пластилином, чтобы частички металла на них не оседали.
Расчёт силы тока
Какие показатели устанавливать на источнике тока, зависит от площади изделия, покрытого медью. Вычислить её несложно даже для предметов неправильной формы – достаточно вспомнить школьную программу и воспользоваться палеткой (можно нарисовать её на куске прозрачного пластика или полиэтилена, должна получиться сетка с размером ячеек 1*1 см).
Сила тока рассчитывается по формуле:
I=D*S, где
- I – это сила тока в Амперах;
- Д — плотность тока. Для меди берется значение от 1 до 2, среднее — 1,5 А/дм².
- S – площадь нашего изделия в дм².
ДопустимУ нас есть кленовый листочек площадью 20 см², который нам нужно покрыть медью. Расчёты в формуле приведены в квадратных дециметрах, поэтому площадь листа переводим в дециметры. Получается так:
20/100=0,2 дм²
Умножаем это число на 2, так как гальванической обработке подвергаются обе стороны листочка.
0,2*2=0,4 дм²
Подставляем полученные цифры в формулу:
I=1,5*0,4=0,6 А
Соответственно, на источнике тока устанавливается 0,6 ампер.
Процесс меднения
Когда все подготовительные этапы пройдены и модель должным образом подготовлена, её погружают в электролит, подвесив на тонкой проволоке на катод (толстую проволоку, подключённую к чёрной клемме). Затем выставляют нужную силу тока и закрывают контейнер крышкой, чтобы не дышать ядовитыми испарениями электролита. Через 5–10 минут можно проверить процесс, вытащив заготовку. Она должна приобрести слабый розовый оттенок.
После этого гальваническую ванну оставляют закрытой на 5–15 часов для получения на поверхности модели металлического слоя заданной толщины. Затем готовое изделие извлекают и тщательно промывают в воде.
Обработка готовых изделий
Чтобы придать металлу разнообразные оттенки, патинируют его. Способов нанесения патины множество: парами смеси аммиака и серы (тёмно-серый цвет) или нашатырного спирта (тёмно-синий цвет), серной мазью (чёрная патина) или гальванизация в нагретой смеси медного купороса, едкого натра, рафинада, дистиллированной воды и соды. Последний способ даёт более жизнерадостные оттенки – золотой, голубой, розовый, зеленоватый – и радужные переливы. Если «поиграть» с силой тока, можно получить совершенно неожиданную окраску.
Завершающий этап – полировка зубным порошком или средством для ювелирных украшений для блеска и гладкости, а также покрытие лаком по металлу.
Без покрытия медь быстро окисляется и теряет цвет.
Меры предосторожности при меднении
Если вы решились заниматься гальванопластикой, следует изучить технику безопасности, чтобы не обжечься реактивами и не отравиться их парами.
- Работайте в хорошо проветренном помещении или с включенной вытяжкой, в отсутствии детей и животных.
- Запаситесь вещами, которые не жаль, фартуком или рабочим халатом – от электролита и кислот на одежде остаются не только пятна, но и способны прожечь ткань до дыр.
- Не забывайте про средства индивидуальной защиты – очки, перчатки, респиратор или маску.
- Если электролит попал на кожу, его нейтрализуют раствором пищевой соды (1 чайная ложка на стакан воды), а затем обильно промывают водой. При контакте с медным купоросом его тщательно смывают водой с мылом.