Меднение алюминия в домашних условиях: виды и технологии

Меднением называется процесс нанесения слоя меди на поверхность различных металлов (алюминий, сталь, никель, латунь). Покрытие медью придает металлам внешнюю привлекательность, которая может использоваться в различных дизайнерских проектах. Также слой меди способен улучшать электрическую проводимость металлических изделий, что существенно увеличивает возможность дальнейшей поверхностной обработки.

Освоить технологию меднения алюминия в домашних условиях может любой человек, который хоть немного знаком с азами химических реакций.

История открытия меди

Медь является первым металлом, который покорился человеку и сыграл самое большое значение в истории развития цивилизации. Произошло это событие за несколько тысячелетий до нашей эры, причем точной даты начала использования этого уникального металла установить не удалось.

В древние времена медные самородки применялись в основном для создания оружия и инструментов быта. Красно-зеленые самородки металла поначалу использовались так же, как и обычные камни. В дальнейшем опытным путем люди заметили, что обработка этого материала молотком придает ему особые свойства. Так зародилась холодная ковка металла.

Еще позже было обнаружено, что металл плавится и после остывания приобретает иные формы и свойства. Этот этап стал начальным в развитии горячего формования металлов.

Характеристика и состав меди

Медь является тяжелым металлом розово-красного цвета, который обладает высокой мягкостью и плавится при температуре более 1080 ℃. Электрическая проводимость медного покрытия в 1,7 раза выше, чем алюминия. Также медь имеет высокую теплопроводность.

Многие специфические свойства металла обусловлены наличием в его составе различных примесей. Так, по кислороду, который есть в составе меди, металл делится следующим образом:

• медь без кислорода имеет в своем составе примеси менее 0,001 %;
• рафинированная медь содержит кислорода 0,001–0,01 %;
• чистая медь содержит кислорода около 0,03–0,05 %;
• медь общего назначения имеет в своем составе 0,05–0,08 % кислорода.

Наличие в составе меди свинца или висмута уменьшают свойства пластичности материала. Малорастворимые примеси (сера, свинец, висмут) увеличивают хрупкость металла.

В процессе электролиза, кроме кислорода, в состав сплавов меди может поступать водород.

Физические свойства

Основным качеством меди является низкое удельное сопротивление и, как следствие, высокая электропроводность. Увеличение примесей различных металлов в медном сплаве существенно снижает электрическую проводимость материала.

Высокая теплопроводность чистой меди значительно уменьшается при добавлении в ее состав разнообразных легирующих веществ.

Также часто используется в промышленности медные изделия, обладающие высокой стойкостью к коррозии в различных средах, кроме органических кислот, аммиака и солей аммония. Увеличение количества примесей в составе меди приводит к существенному снижению коррозийной стойкости сплавов.

Практическое применение омеднения металлов

Процедура меднения алюминия и других металлов имеет довольно широкое практическое применение не только в бытовом использовании, но и в промышленных масштабах. На многие металлы покрытие из меди может наноситься как в качестве основного самостоятельного слоя, так и в роли подслоя для эффективного сцепления следующего главного покрытия с основным металлом изделия.

В большинстве случаев меднение алюминия в домашних мастерских производится для следующих целей:

• декорирования ювелирных украшений;
• защиты металлических деталей от коррозии и цементации;
• устранение повреждений и дефектов поверхности изделий со сложной формой и рельефом;
• изготовление копий изделий, выполненных из различных материалов;
• создания контактных площадок для пайки алюминия без применения кислотного состава;
• предварительная подготовка поверхности деталей перед хромированием, серебрением, никелированием.

Виды меднения металлической поверхности

Процедуру меднения алюминия в домашних условиях не сложно выполнить самостоятельно. При этом не обязательно использовать специальное оборудование и активные химические реактивы. Качественное покрытие обеспечивается благодаря строгому соблюдению технологии меднения алюминия и знанию протекающих процессов.

Существует два основных вида меднения металлических поверхностей:

С погружением заготовки в электролит, при котором изделие частично или полностью погружается в ванну с химическим реагентом. Применение такого метода обоснованно в случае, когда требуется нанести слой меди равномерно на все изделие.

Меднение без погружения детали в химический раствор. Этот способ более сложен в исполнении. Использование его очень эффективно, если требуется произвести меднение определенного участка изделия.

В обоих этих случаях активация вещества для химического меднения алюминия осуществляется электрическим способом, что требует использования источника постоянного напряжения.

Оборудование для меднения погружением

Для качественного выполнения технологических операций меднения алюминия необходимо подготовить несложное оборудование. Соответствующие инструменты и материалы можно как приобрести в торговой сети, так и изготовить самостоятельно.

Для выполнения работы понадобятся следующие материалы и приспособления:

Блок питания постоянного напряжения на 6-8 вольт, имеющий устройство плавной регулировки тока и амперметр. Если регулировка отсутствует, то в схему желательно включить реостат и амперметр. Они понадобятся для контроля процесса. Если стационарное устройство питания отсутствует, то можно применять батарейку питания типа «Крона».

Специальная ванночка, изготовленная из материала, который не подвержен электролитическому воздействию (стекло, пластик). Размеры емкости подбираются в соответствии с габаритами обрабатываемой детали.

Медные электроды, которые служат для подвода электрического тока к электролиту при меднении алюминия, а также восполняют убыль металла в процессе реакции.

Электролит, состав которого зависит от материала исходной заготовки.

Приготовление раствора для меднения

Найти готовый раствор для меднения алюминия в торговой сети сложно. Обычно производители разрешают продажу готового вещества после предъявления соответствующих документов. Поэтому большая часть людей изготавливает самостоятельно раствор для меднения алюминия в домашних условиях из медного купороса.

Для этих целей понадобится:

• медный купорос;
• дистиллированная вода;
• соляная кислота.

Приготовить раствор можно только при правильном соблюдении рецептуры. Для этого необходимо медный купорос (20 г) растворить в 1 литре воды. Затем тонкой струйкой добавить 2-3 мл кислоты. Состав тщательно перемешивают до полного растворения всех кристаллов.

Готовый электролит для меднения алюминия медным купоросом должен быть без запаха и иметь ярко-синий цвет.

Технология меднения методом погружения

Меднение металла алюминия методом полного погружения заготовки в электролит выполняется по следующей технологии:

Поверхность обрабатываемой детали очищается наждачной бумагой или щеткой, затем обезжиривается в горячем растворе соды и промывается под струей воды.

В приготовленную емкость подвешиваются два электрода, которые подключаются к положительной клемме источника питания.

Между электродами помещается заготовка, которая подсоединяется к отрицательной клемме блока питания.

Приготовленный электролит заливается в рабочую емкость. Уровень раствора должен быть выше верхнего края электродов.

С помощью устройства регулировки устанавливается рабочее значение силы тока. Величина параметра осуществляется из расчета 10-15 мА на 1 см2 площади обрабатываемой заготовки.

Через 20 минут питание отключается, и заготовка вынимается из ванночки.

Остатки электролита смываются водой, и деталь высушивается.

Время выполнения процесса указано ориентировочно, его можно контролировать визуально по цвету покрытия и равномерности его распределения. Чем дольше подключено питание, тем толще будет слой меднения алюминия.

Приспособления для меднения без погружения

Работы по омеднению металлических заготовок без погружения в электролит проводятся на больших изделиях, которые невозможно погрузить полностью в ванночку. Также этот способ отличается большей эффективностью при обработке отдельных частей изделия.

Для выполнения технологических операций по меднению без погружения в электролит понадобятся следующие приспособления:

Кисточка для нанесения химического состава изготавливается из медного многожильного провода. Для этой цели нужно снять изоляцию на одном конце провода, затем немного разделить отдельные проводники. Чтобы удобно было держать кисточку, ее лучше привязать к деревянной палочке или карандашу.

Заготовку для выполнения работы лучше положить в любую емкость без высоких бортиков. Удобно применять обыкновенную фарфоровую или стеклянную тарелку. Дополнительно понадобится тара для электролита, в которую будет постоянно окунаться кисточка. Для этой цели можно использовать стакан.

Источник питания не отличается по параметрам от блока питания, применяемого при технологии с погружением.

Нанесение медного слоя без погружения

Технология выполнения работы по меднению алюминия без погружения заготовки в электролит выглядит следующим образом:

Кисточка, подготовленная заранее, подсоединяется к плюсовой клемме блока питания.

Электролитный раствор, который аналогичен по рецептуре составу, используемому в случае с погружением детали, заливается в емкость для смачивания кисти.

Заготовка, предварительно зачищенная и обезжиренная, помещается в пустую емкость. С помощью разъема деталь подключается к минусу источника питания.

Кисточка окунается в электролит и водится по месту, где необходимо нанести медный слой. При этом очень важно, чтобы кисть не касалась поверхности детали.

После нанесения слоя меди заготовка промывается под струей воды и высушивается.

В процессе выполнения работы нужно следить, чтобы между заготовкой и кисточкой всегда был слой электролита. Для этого кисть нужно постоянно окунать в емкость с раствором.

Техника безопасности при выполнении работ

Все работы с химическими реактивами и источником электрического тока должны проводиться с соблюдением необходимых мер предосторожности.

Выполнение меднения алюминия в жилом помещении категорически запрещено. Для этих целей лучше использовать подсобное помещение, гараж или мастерскую. Электрическое оборудование должно быть заземлено.

Для защиты здоровья человека необходимо выполнять следующие рекомендации:

• для защиты органов дыхания нужно пользоваться респиратором;
• чтобы химические вещества не попали в глаза, необходимо работать в защитных очках;
• все работы следует проводить в специальной одежде (резиновые перчатки, клеенчатый фартук, специальная обувь).

Процесс покрытия алюминиевых изделий слоем меди не представляет особой сложности даже для человека, мало знакомого с течением химических реакций. Купить или изготовить соответствующее оборудование также не вызовет особых проблем. Зато многие изделия, казалось бы, потерявшие привлекательный внешний вид, приобретут вторую жизнь.