Необычные украшения из металла в виде листиков, перьев и цветов вы могли уже видеть. Похожи на настоящие настолько, что кажется, будто кто-то волшебным образом превратил живое растение в медное или серебряное. В какой-то степени так и есть – броши, подвески и заколки создают с помощью гальванической обработки.
Если объяснять простыми словами, гальванопластика Способ изготовления точных копий предметов заключается в нанесении слоя металла путём электрохимической реакции. Заготовку помещают в ёмкость с электролитом и металлической пластиной, играющей роль катода («плюса»). Анодом является отрицательным полюсом – пластина. При прохождении электрического тока ионы металла с пластины переносятся на катод. В результате получается металлический слой толщиной 0,2–2 мм, точно повторяющий форму исходного изделия.
По достижении требуемой толщины металлический слой извлекают из электролита и разделяют с заготовкой. В некоторых ситуациях заготовка служит основой готового изделия, сохраняясь внутри после окончания процесса; такой способ гальванопластики носит название… электроформинг.
В гальванопластике чаще всего применяют медь, никель, серебро, золото, хром, свинец, вольфрам, железо и разные сплавы.
Где применяется гальванопластика
В середине XIX века русский учёный Борис Семёнович Якоби Проводил опыты с гальваническим элементом и заметил, что тонкий металлический лист, образовавшийся на исследуемом изделии, точно повторяет все неровности и шероховатости своего образца. Якоби заинтересовался этим явлением и искал возможные области его применения.
Почти два столетия спустя гальванопластикой занимаются на производствах: создают сантехникику, радиоэлементы, мелкие детали бытовой техники и применяют её при изготовлении ракет, вертолётов и самолётов.
Художественная гальванопластика пользуется не меньшей популярностью. В ней создают скульптуры, статуэтки и отдельные детали для них, барельефы, монеты, эмблемы.
С помощью электроформинга делают заколки, броши, подвески, серьги из природных элементов: веточек, листьев, цветов, перьев и насекомых. Украшения получаются реалистичными, так как на их поверхности остаются все естественные линии, прожилки и изгибы.
Оборудование и материалы для гальванопластики
Чтобы делать украшения в технике гальванопластики, нужно собрать установку из источника электричества, емкости с электролитом, металлической конструкции — её части выступают в роли анода и катода — и проводов для соединения всех элементов.
Это всё можно купить в наборах на онлайн-площадках и тематических веб-сайтах, однако знающие специалисты советуют применять для работ зарядное устройство от автомобильного аккумулятора и собирать конструкцию из доступных материалов.
Состав электролита для изделий из разных металлов различается, равно как и материалы для электрической цепи. Для меди — медный катод, для серебра — серебряный, а для золота — золотой.
Для украшения изделий в домашних условиях чаще всего применяют гальваническое меднение и никелирование: материалы доступны по цене, а процесс изготовления прост. Реже используют серебрение. Хромирование сложнее и состоит из большего числа этапов, поэтому не так популярно среди мастеров.
Курс по созданию украшений из натуральных материалов.
Из природных материалов можно создать медные украшения с помощью гальванического меднения. Процесс требует времени, но комплекта реактивов хватает на много изделий. Каждое изделие будет уникальным и сохранит первоначальный вид, закрепленный в металле.
Сборка гальванической установки для меднения
Нам потребуется:
- Необходим источник тока, позволяющий изменять силу тока. Это может быть лабораторный блок питания или зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов.
- Набор из проводов с зажимами типа «крокодил» (идёт в комплекте к некоторым зарядным устройствам, но продаётся также отдельно).
- пластиковый контейнер с крышкой объёмом 1,2–1,5 л;
- Медная проволока: пучок очень тонкой проволоки (диаметр 0,3 мм), отрезки проволоки толщиной 1 мм (длиной 50–70 см) и один отрезок потолще (диаметром 2 мм и более, длиной 25–30 см).
- Две медные пластины, возможна замена на моток проволоки, но пластины проще чистить. Купить их можно в строительных магазинах;
- кусачки для проволоки;
- наждачная бумага для зачистки металла;
- мерная ёмкость;
- кухонные весы;
- электролит.
Из пластикового контейнера делают ванну для гальванизации: рамку из проволоки толщиной 1 мм размещают по периметру емкости так, чтобы противоположные стороны опускались внутрь на 2–2,5 см ниже края, а две другие располагались снаружи.
Внутренние стороны проволочной рамки очищают, к ним крепят медные пластины друг против 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, контактирующая с проволокой, также обязательно зачищается. Анод готов, можно устанавливать катод.
Для «плюса» применяют медную проволоку сечением 2 мм и более. Её устанавливают горизонтально в верхней части ванны параллельно пластинам. Для этого проделывают два отверстия в стенках контейнера друг напротив друга и пропускают проволоку через них. Заготовки предварительно обматывают проволокой диаметром 0,3 мм и вешают на эту проволоку. Свободный конец проволочки загибают подобно рыболовному крючку – он будет служить креплением.
Затем емкость наполняют электролитом, приготовленным заранее, и присоединяют провода от источника питания к гальванической ванне. Клеммы подключают следующим образом: красная («плюс») — к аноду (рамке), а черная («минус») — к катоду (толстой проволоке).
Раствор для меднения заготовок.
- Медный купорос, доступный в строительных магазинах, — 200 грамм.
- Для аккумуляторов необходим электролит с массой 180 грамм и плотностью 1,27–1,28 граммов на кубический сантиметр (его можно найти в магазине автозапчастей).
- этиловый спирт 95% – 10 мл;
- Смесь доводят до отметки 1 л дистиллированной водой.
Установка готова.
В случае длительного использования в электролите может образовываться осадок. Его аккуратно, не нарушая устойчивости, сливают в другую емкость. Осадок и примеси нейтрализуются содовым раствором, разбавляют водой и после этого утилизируют.
Подготовка модели к меднению
При медировании изделий из немагнитных материалов предварительно обезжиривают, закрепляют на тонкой проволоке и покрывают токопроводящим слоем. Мастера для этого советуют приобрести графитовый спрей, а кто-то использует медную или бронзовую пудру, смешанную с лаком «Цапон». Крепления для заколок и застёжек, элементы декора – стразы, камни, бусины – приклеивают на модель до меднения и аккуратно закрывают пластилином, чтобы частицы металла на них не оседали.
Расчёт силы тока
Выбор показателей источника тока определяется площадью покрытия изделия медными элементами. Даже для предметов нестандартной формы вычисление площади представляется простым – достаточно вспомнить школьные знания и применить палетку (можно нарисовать её на прозрачном пластике или полиэтилене, получив сетку с ячейками размером 1*1 см).
Сила тока рассчитывается по формуле:
I=D*S, где
- I – это сила тока в Амперах;
- Ток проводимости для меди колеблется от 1 до 2 ампер на дециметр квадратный, средним значением которого является 1,5 А/дм².
- S – площадь нашего изделия в дм².
ДопустимУ нас есть кленовый листочек площадью двадцать квадратных сантиметров, которым необходимо нанести покрытие из меди. Рассчёты в формуле представлены в квадратных дециметрах, следовательно, площадь листика пересчитываем в дециметры. В результате получаем:
20/100=0,2 дм²
Число умножаем на два, поскольку гальванический процесс затрагивает обе стороны листочка.
0,2*2=0,4 дм²
Подставляем полученные цифры в формулу:
I=1,5*0,4=0,6 А
На источнике тока устанавливают силу тока равную 0,6 амперам.
Процесс меднения
После завершения подготовительных этапов и должной подготовки модели её помещают в электролит, подвесив на тонкой проволоке на катод (толстую проволоку, подключённую к чёрной клемме). Настраивают необходимую силу тока и закрывают контейнер крышкой для предотвращения вдыхания ядовитых испарений электролита. Через 5–10 минут можно оценить ход процесса, извлекая заготовку. Она должна приобрести бледный розовый оттенок.
После процесса металл покрывается слоем необходимого качества в течение 5-15 часов. Завершив процесс, готовое изделие извлекают и моют водой.
Обработка готовых изделий
Для придания меди разных оттенков ее патинируют. Существует множество способов нанесения патины: парами смеси аммиака и серы (темно-серый цвет), нашатырного спирта (темно-синий цвет), серной мазью (черная патина) или гальванизация в нагретой смеси медного купороса, едкого натра, рафинада, дистиллированной воды и соды. Последний способ дает более жизнерадостные оттенки – золотой, голубой, розовый, зеленоватый – и радужные переливы. С изменением силы тока можно получить совершенно неожиданную окраску.
Последним шагом является полировка зубным порошком или специальным средством для украшений, чтобы придать изделию блеск и гладкость. После этого его покрывают лаком, защищающим металл от окисления и изменения цвета.
Меры предосторожности при меднении
Занимаясь гальванопластикой, нужно знать правила техники безопасности, чтобы не получить ожог от реактивов и не отравиться их парами.
- Производите работу только в комнате с хорошей вентиляцией или с работающей вытяжкой, когда нет детей и домашних животных.
- Возьмите вещи, которые не жалко испортить, например фартук или рабочий халат. Электролит и кислоты могут оставить на одежде не только пятна, но и прожечь ткань до дыр.
- Защищайте себя — используйте очки, перчатки, респиратор или маску.
- При попадании электролита на кожу нейтрализуют раствором пищевой соды (1 чайная ложка на стакан воды) и ополаскивают большим количеством воды. При контакте с медным купоросом его тщательно смывают мыльным раствором.