ГАЛЬВАНОПЛАСТИКА
(по книге Гальванопластика Ю. Афанасьев)
В середине прошлого века русский академик Б. С. Якоби открыл способ изготовления изделий и снятия копий с предметов с помощью электролитического осаждения металла из водного раствора его соли. Способ был назван гальванопластикой.
Гальванопластика — доступна и увлекательна для любительского творчества. Пользуясь этой технологией возможно получить точную копию поверхности из металла. Для этого достаточно изготовить слепок в пластилине, металлизировать его и после удаления основы иметь точную копию образца. В художественном творчестве металлизированные предметы из пластмассы, дерева, кружев могут выступать в качестве законченных художественных произведений или составных частей изделий. Скульптуру из пластилина или гипса вы сможете перевести в металл и надолго сохранить, украсить металлической оправой или накладным орнаментом керамические и стеклянные предметы, оправить металлом камень, янтарь, дерево. Совершенно необычайные возможности открывает металлизация растений, цветков, насекомых. Трудно даже перечислить все, что можно сделать с помощью гальванопластики.
Для того, чтобы заняться этим интересным делом, надо прежде всего собрать гальваническую установку и освоить технику работы с ней. Материалы, необходимые для этого, широко доступны, процесс электролиза не сопровождается вредными выделениями, и при соблюдении элементарной осторожности работа с установкой безопасна. Здесь будет рассказано о нанесении медного покрытия как самого простого и доступного в любительских условиях. В принципе можно осаждать и другие металлы — серебро, никель, хром и т. д. Но в этом случае потребуются более дорогостоящие вещества, причем многие из них не безвредны, усложняется технология. Интересующиеся могут найти сведения на этот счет в специальной литературе.
Любительская гальваническая установка состоит из ванны с электролитом, анодной пластины, катодной штанги, источника постоянного тока на 6 — 12 вольт, мощность по потребностям(мне хватает 1.5 ампера), амперметра и реостата.
Гальваническое осаждение металла на поверхности предмета возможно лишь тогда, когда поверхность эта или весь предмет являются проводниками электрического тока.
Я, для изготовления копий монет и медальонов использовал оттиски их на поверхности пластилина, с последующим покрытием токопроводящим слоем и осаждения на нем меди.
ПОДГОТОВКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ СЛЕПКА
Прежде нужно приготовить формы заполненные пластилином.Форма должна быть несколько больше по ширине ,чем сама монета.
Самое лучшее делать пластилиновый слой на пластине из пластмассы.
После разравнивания пластилина, необходимо вделать в него контакты из провода.Это делается так: берется изолированный провод небольшой толщины, концы его зачищаются на 1-2мм и вдавливаются в самый край пластилина так чтобы оголенные провода чуть чуть выглядывали.
Затем пластилин слегка охлаждается.Берется заранее очищенная монета, покрывается мыльным раствором(для того чтобы не прилипать к пласт.) и вдавливается в форму,до середины гурта.После этого, несильным постукиванием по обратной стороне формы выбивается,форма промывается проточной водой и сушится.
НАНЕСЕНИЕ ТОКОПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ
Выполняется с помощью бронзовой пудры и двухлористо-го олова.Двухлористое олово можно изготовить растворением олова в соляной кислоте(паяльный припой не подойдет).
После высыхания нашего макета на него густо наносится бронзовая пудра и аккуратно растирается мягкой кисточкой по поверхности слепка ,при этом необходимо чтобы поверхность покрытия захватывала оголенные провода наших контактов и была шире на 5-10мм от края оттиска.После этого излишки порошка стряхиваются и начинается обработка раствором двухлористого олова.Исходя из личного опыта, посоветую перед обработкой солью олова сначала охладить слепок(например в морозилке холодильника) чтобы при растирании не портились мелкие детали орнамента оттиска.Нанесение хлористого олова производить тонкой кисточкой, так чтобы не пропускались никакие места иначе в необработанных местах не будет осаждения меди(при нанесении цвет пудры из желтого становится с оттенком оловянного цвета).
Форма готова для нанесения слоя меди в гальванической ванне.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВАННЫ
Приготовление электролита
В гальванической установке происходит электролиз раствора сернокислой меди (медного купороса), в результате на катоде осаждается чистая медь. Простой электролит меднения состоит из 250 г сернокислой меди(медный купорос), 15-18г серной кислоты. И все доливается водой до 1 литра. Концентрация растворенного вещества выражается в граммах на один литр раствора, а не на литр воды, так как объем раствора будет больше объема взятой воды. Поэтому сначала берут 2/3 нормы воды, растворяют в ней расчетное количество соли меди. Раствор остужают и фильтруют. Затем осторожно, тонкой струей при помешивании приливают серную кислоту. Раствор сильно разогревается, и его следует охлаждать. Внимание! Нельзя лить воду в кислоту — кислота при этом разбрызгивается и может вызвать тяжелые ожоги кожи и глаз. В остывший электролит доливают воду до заданного объема.
Электролитическая ванна.
Анодом служит пластина меди по площади равная отпечатку или чуть превышающая его(+ источника питания). Катодная штанга, к которой крепится форма.Катодная штанга — это приспособление, на котором подвешивается предмет и соединятся с минусом источника питания. Ванной может служить прочный сосуд из стекла, оргстекла, винипласта прямоугольной формы нужного объема, так чтобы между анодом и катодом было расстояние не меньше 10-20см.
Жидкостный реостат
Электролит — 5—7% раствор кальцинированной или двууглекислой (питьевой) соды в воде. При испарении электролита доливают воду. Раствор соды заменяется один раз в месяц, а пластины очищаются от отложений.
Регулировка величины тока в ванне может осуществляться: изменением расстояния между пластинами (минимальное — 10 мм), изменением глубины погружения в электролит пластины, изменением уровня электролита в емкости, изменением концентрации раствора. С повышением температуры электролита сопротивление реостата уменьшается и ток в ванне растет. Для стабилизации температуры следите за величиной тока, не допуская превышения его расчетной величины.
РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ
Чтобы получить слой меди заданной толщины, нужно в цепи ванны установить определенный ток и знать время, в течение которого толщина меди достигнет желаемой величины. Для этого необходимо подсчитать площадь поверхности предмета. При сложной конфигурации поверхность разделяется на отдельные части, площади которых могут быть подсчитаны и суммированы.
Зная площадь поверхности, можно вычислить массу осажденной меди при заданной толщине слоя по формуле
М = (S * 0.9) * C где М — масса меди в граммах, S — площадь в см2, C — толщина в мм.
Время, необходимое для отложения такого количества меди, и величина тока в ванне обратно зависимы: время сокращается, если увеличивать ток. Однако на практике ток нельзя увеличивать исходя только из желания ускорить процесс. Дело в том, что при повышении некоторого предела качество осадка меди ухудшается: появляются шероховатости, шишкообразные наросты, на углах и выступах образуется темный сыпучий осадок. При слишком малом токе процесс затягивается на долгое время, а в углубленных местах осадка меди может не быть вовсе. Для получения хороших результатов важно, чтобы ток имел определенную плотность, то есть величину, приходящуюся на единицу площади модели. В любительской практике плотность тока может быть от 0,5 до 1,5 ампера на кв. дециметр (А/дм2). Выбор плотности тока зависит от конфигурации модели и фактуры ее поверхности. Например, для плоских предметов, особенно если предполагается их последующая механическая обработка, можно взять верхний предел плотности.
Для предметов с тонкими деталями, где важно получить гладкую поверхность, — нижний предел.
Величину тока, которую нужно установить реостатом в цепи ванны при выбранной плотности тока, определяют по формуле
I = D • S,
где I — ток в амперах, D — плотность тока в А/дм2, S — площадь поверхности в дм2.
Можно подсчитать и сколько времени займет металлизация М,
Т = M / (1,2 • I)
где Т — время в часах, М — масса меди в граммах, I — ток в амперах.
Рабочую величину тока устанавливают только после окончания затяжки поверхности первоначальным слоем меди и уже с этого момента ведут отсчет времени.Первоначальный слой не должен быть красного цвета, он должен иметь желтый оттенок и криссталическая структура меди не должна просматриваться.
(Честно говоря , я не пользовался расчетами ни разу, все подбирал опытным путем.)
Для электропитания гальванической ванны можно использовать любой из имеющихся в продаже выпрямителей для зарядки автомобильных аккумуляторов: они дают ток до 4—7 ампер при напряжении 6 и 12 вольт и имеют встроенный амперметр.
Жидкостный реостат позволяет плавно регулировать ток.При работе реостата выделяются горючие газы — кислород и водород, поэтому вблизи от работающего реостата нельзя пользоваться открытым огнем и курить. Нельзя вынимать электроды из раствора, не отключив ток. Рассчитывают реостат, исходя из приблизительной нормы: на один ампер тока должно быть не менее 0,5 литра раствора соды и 15—20 см2 погруженной в раствор площади каждого электрода.
Любой реостат должен по мощности соответствовать протекающему через него току. Сигналом о несоответствии служит чрезмерный нагрев (свыше 80 °С). В этом случае в проволочном реостате следует увеличить диаметр проволоки, а в жидкостном увеличить объем раствора.
Перед включением гальванической установки в работу реостат должен быть установлен на максимальное сопротивление.
РАБОТА СО СЛЕПКОМ И КОПИЕЙ
После отложения на форме нужного слоя меди , необходимо снять копию и подготовить ее для последующей обработки.Снимать с пластилиновой основы надо с предельной осторожностью, чтобы не повредить и не сломать слой меди(он достаточно хрупок).Для этого я применял такой метод:
брал форму со слоем меди и поливал ее горячей водой из под крана, чтобы пластилин стал достаточно мягок и аккуратно отслаивался от копии. После этого все сушится. После сушки копию покрываю спиртовым раствором канифоли и засыпаю тонким слоем опилок припоя.Затем помещаю в песок насыпанный в какую нибудь емкость(к примеру консервная банка) и разогреваю на плите до момента расплавления опилок и покрытия тонким слоем всей копии.После этого заливаю необходимым количеством расплавленного припоя и оставляю остывать.
После изготовления таким методом двух копий разных сторон монеты необходимо подравнять по контуру и спаять их вместе.Место спая обработать напильником и опустить на небольшое время в электролит,чтобы место спая покрылось медью.
Монета или медальон готов(а).
