Наверняка вы уже где-то видели необычные украшения в виде листиков, перьев и цветов из металла. Они 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. Заготовка (то, с чего делают копию) помещается 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 нарастает до необходимой толщины, его вынимают из электролита и отделяют от заготовки. В других случаях заготовка становится основой изделия и после завершения процесса остаётся внутри – этот вид гальванопластики получил название электроформинг.
Для гальванопластики в основном используют медь, никель, серебро, золото, хром, свинец, вольфрам, железо и различные 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, в точности повторяет все неровности и шероховатости своего прототипа. Якоби заинтересовался этим явлением и стал искать возможные области его применения.
Сейчас, спустя почти два столетия, гальванопластику широко применяют в промышленности – таким способом изготавливают сантехническое оборудование, радиодетали, тончайшие элементы бытовых приборов и даже используют в производстве ракет, вертолётов и самолётов!
Не менее популярна художественная гальванопластика. В этой технике делают скульптуры, статуэтки и их отдельные части, барельефы, монеты, эмблемы.
Методом электроформинга создают заколки, броши, подвески, серьги из природных материалов – веточек, листиков, цветов, перьев и насекомых. Такие 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 потребуется собрать установку, основными составляющими которой являются источник электрического тока, ёмкость с электролитом, металлическая конструкция (её части играют роль анода и катода) и провода, соединяющие все элементы между собой.
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 установку собирать из подручных средств.
Состав электролита для изделий из различных металлов – разный, как и материалы, используемые для создания электрической цепи. Чтобы сделать установку для покрытия медью, понадобится медный анод («минус»), для серебрения, соответственно, серебряный, для позолоты – золотой.
При изготовлении украшений в домашних условиях наиболее популярно гальваническое 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 широко распространена среди мастеров.
Мастер-класс по изготовлению украшений из природных материалов
Рассказываем, как можно сделать медные украшения из природных материалов при помощи гальванического меднения. Процесс это не такой быстрый, как хотелось бы, но подготовленных материалов и реактивов хватает надолго. А 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). Важно, чтобы была возможность регулировать силу тока;
- набор проводов с зажимами-«крокодильчиками» (обычно идёт в комплекте с зарядным устройством, но можно купить и отдельно);
- пластиковый контейнер с крышкой объёмом 1,2–1,5 л;
- медная проволока – моток совсем тонкой проволочки диаметром 0,3 мм, 50–70 см проволоки диаметром 1 мм и отрезок 25–30 см потолще – диаметром 2 мм и более;
- 2 медные пластины (допустимо использовать мотки проволоки, но пластины удобнее зачищать). Их можно купить 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 спускались внутрь контейнера на 2–2,5 см ниже его края, а две другие таким же образом располагались снаружи.
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). Та 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. Её нужно закрепить горизонтально в верхней части ванны параллельно пластинам. Проще всего это сделать, прорезав в стенках контейнера два отверстия друг напротив друга и вставив проволоку в них. На неё вешают заготовки, предварительно обмотав их проволочкой диаметром 0,3 мм. Свободный конец проволочки загибают подобно рыболовному крючку – он и будет служить креплением.
После этого ёмкость заполняют заранее приготовленным электролитом и подключают провода от источника питания к гальванической ванне. Клеммы подсоединяют так: красная («плюс») идёт на анод (рамку), а чёрная («минус») – на катод (толстую проволоку).
Состав электролита для покрытия заготовки медью:
- медный купорос (можно найти в хозяйственных магазинах) – 200 г;
- электролит для аккумуляторов с плотностью 1,27–1,28 г/см³ (за ним загляните в магазин автомобильных товаров) – 180 г;
- этиловый спирт 95% – 10 мл;
- дистиллированная вода – её доливают в смесь до отметки 1 л.
Установка готова.
При длительном использовании в электролите может появляться осадок. Тогда его аккуратно, не взбалтывая, сливают в другую ёмкость, 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
То, какие показатели устанавливать на источнике тока, зависит от площади покрываемого медью изделия. Посчитать 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;
- D – плотность тока. Для меди берётся значение от 1 до 2, среднее – 1,5 А/дм²;
- S – площадь нашего изделия в дм².
Допустим, у нас есть кленовый листочек площадью 20 см², который нам нужно покрыть медью. Расчёты в формуле приведены в квадратных дециметрах, поэтому площадь листика переводим в дециметры. Получается так:
20/100=0,2 дм²
Умножаем это число на 2, так как гальванической обработке у нас подвергаются обе стороны листика:
0,2*2=0,4 дм²
Подставляем полученные цифры в формулу:
I=1,5*0,4=0,6 А
Соответственно, на источнике тока выставляется 0,6 Ампер.
Процесс меднения
Когда все подготовительные этапы пройдены, а модель должным образом подготовлена, её погружают в электролит, подвесив на тонкой проволоке на катод (ту самую 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, как идёт 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 нужной толщины. Затем готовое изделие вытаскивают и тщательно промывают в воде.
Обработка готовых изделий
Чтобы придать меди разнообразные оттенки, её патинируют. Способов наносить патину 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, а если «поиграть» с силой тока, можно получить совершенно неожиданную окраску.
Завершающий этап – полировка зубным порошком или средством для ювелирных украшений для блеска и гладкости и покрытие лаком по металлу. Без покрытия медь быстро окисляется и теряет цвет.
Меры предосторожности при меднении
Если вы решили заниматься гальванопластикой, следует назубок заучить технику безопасности, чтобы не обжечься реактивами и не отравиться их парами:
- работайте только в хорошо проветриваемом помещении или при включённой вытяжке, в отсутствие детей и животных;
- запаситесь вещами, которые не жаль, фартуком или рабочим халатом – от электролита и кислот на одежде остаются не только пятна, они 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 в расчёте 1 чайная ложка на стакан воды, а затем обильно промывают водой. При контакте с медным купоросом его тщательно смывают водой с мылом.
