Как известно, стальные и другие металлические изделия покрывают золотом, как с декоративной, так и с технологической целью – золотое покрытие весьма прочно и обладает очень высокой коррозионной стойкостью. В домашних условиях позолоту проще всего осуществлять контактным и горячим методами, поскольку они не требуют особого специфического оборудования и достаточно безопасны.
Контактный способ – электролитическое золочение без внешнего источника тока – позволяет получить равномер-ные и очень плотные покрытия, достаточно плотно держащиеся на поверхности металла. Так как в данном случае процесс “электролиза” осуществляется в результате разности потенциалов детали и электролита, то качественно позолотить удается лишь латунные детали или детали из других металлов, предварительно покрытых тонким слоем латуни.
Рис.1. Устройство ванны для электролитического нанесения слоя позолоты контактным способом:
1 – стеклянный сосуд, 2 – кольцевой электрод из цинка, 3 – стакан из пористой керамики, 4 – медная проволока – подвеска, 5 – опоры подвески – изолятор.
Перед нанесением слоя латуни на поверхность изделия из стали, изделие шлифуют, полируют, после чего его поверхность обезжиривают и протравливают, то есть подвергают химической обработке. Первые три операции не требуют особых пояснений. Травление же стальных изделий проводят в щелочном растворе, содержащем 20 – 30 г/л гидрата окиси калия (или гидрата окиси натрия) и нагретом до 75 – 85 гр. С. Время травления изделия в горячем растворе составляет при-мерно полчаса, при комнатной температуре изделие держат в щелочи не менее 1 ч. После тщательной промывки в проточной воде деталь погружают на 1 минуту в 0,5%-ный раствор соляной кислоты, чтобы удалить с поверхности металла следы окислов железа. Из раствора соляной кислоты (опять же после тщательной промывки) деталь помещают в ванну для электролитического латунирования, причем, чем скорее влажная деталь очутится в ванне, тем лучше будет покрытие.
Состав электролита (гальванической ванны) для латунирования приведен ниже (в г/л):
– ционид меди 30 – 35;
– ционид цинка 8 – 12;
– ционид натрия 20 – 25;
– карбонат натрия 6 – 8;
– бикарбонат натрия 8 – 12;
– гидроокись аммония 3 – 5.
Компоненты электролита растворяют в дистиллированной воде. Латунирование ведут при температуре раствора 25 – 35 градусов С и плотности тока 0,3 – 0,5 А/кв.дм. В качестве источника тока подойдут гальванические элементы типа 373. Понадобится также реостат для регулирования тока.
Анодом служит пластина из латуни марки М70. Для получения более однородного по толщине покрытия деталь в процессе электролиза необходимо поворачивать. Так как слой латуни служит подслоем для последующего слоя золота, требуется нарастить слой латуни толщиной не менее 1 мкм, для чего потребуется примерно 15 – 20 минут. Учтите, что поверхностный слой свежеосажденной латуни получается весьма непрочным, и касаться его нельзя.
В тех случаях, когда слой латуни выполняет роль декоративного покрытия, его рекомендуется обработать раствором какого-либо пассиватора для повышения прочности и атмосферостойкости. В нашем же случае латунный слой – промежуточный “продукт”, так что его незапассированная поверхность только способствует взаимной диффузии латуни и золота, приводя к упрочнению соединения слоев. Поэтому после тщательной промывки в горячей воде отлатунированную деталь сразу переносят в ванну для золочения. Некоторые составы ванн для контактного золочения приведены в таблице.
Компоненты, г/л электролит I электролит II электролит III
Хлорное золото 0,4 3,5 1,5
Бикарбонат калия 50 – 100
Хлористый натрий – 2 –
Сульфид натрия (кристаллический) – 30 –
Железосинесодержащий калий – 3 –
Температура раствора в процессе золочения – 70-80 гр., время для получения слоя золота толщиной около 0,1 мкм составляет: для ванны I – 3-5 минут; для ванны II и III – 5-10 минут. Значительно увеличивать время пребывания изделия в ванне не имеет смысла – при достижении указанной выше толщины слоя золота процесс практически прекращается и утолщения слоя позолоты получить не удается.
Контактное золочение осуществляется в электролитической установке, разрез которой показан на рис. Как видно из рисунка, в стеклянной емкости размещен цилиндрический электрод (анод) из цинка, погруженный во вспомогательный электролит – раствор хлористого натрия (концентрация раствора 30 г/л). Внутри стакана из пористой керамики на медной проволоке подвешивают деталь, которую требуется позолотить. Проволока удерживается в центре стакана с помощью опоры (например, трубки) из изолирующего материала, которую крепят на стакане. Таким образом, проволока не контачит со стаканом, но электрически соединена с цинковым анодом.
В данной установке стакан из пористой керамики играет роль полупроницаемой диафрагмы, разделяющей растворы двух электролитов и препятствующих их смешению, но не создаю-щей преград для процесса электронно-ионной проводимости. Если такого стакана у Вас нет, в качестве полупроницаемой перегородки подойдут брезент, фильтрованная и даже непроклеенная бумага. Только учтите, что при замене материала перегородки придется экспериментально определить время электролиза и откорректировать состав ванны. После золочения деталь тщательно промывают и высушивают на воздухе. Несмотря на небольшую толщину слоя золота, покрытие получается достаточно плотным, прочным и блестящим.
Характерной особенностью данного способа золочения является высокая прочность сцепления слоя позолоты с основным металлом, но этот показатель, как уже говорилось ранее, в большой степени зависит от качества предварительной подготовки поверхности металла под латунирование.
В тех же случаях, когда не требуется высокая прочность сцепления покрытия, и слой позолоты предназначен для чисто декоративных целей, лучше воспользоваться так называемым горячим способом золочения – методом менее трудоемким и более безопасным.
Для горячего золочения готовят раствор следующего состава (в г):
– кислота азотная (плотность 1,36 г/куб.см) 20;
– кислота соляная (плотность 1,18 г/куб.см) 20;
– золото 1;
– сурьма хлористая 1;
– олово 1;
– борная кислота (насыщенный раствор) 20.
Раствор готовят следующим образом. В стеклянной посуде смешивают азотную и соляную кислоту и в получившей-ся “царской водке” растворяют золото, после чего добавляют хлористую сурьму и олово. Далее посуду ставят на водяную баню и после полного растворения олова в раствор добавляют борную кислоту. Работать с раствором надо с соблюдением всех необходимых предосторожностей – жидкость весьма агрессивна, так что попадание ее кожные покровы опасно, а пары жидкости – ядовиты (содержат окислы азота и хлор).
Изделие, предназначенное для золочения, предварительно шлифуют, полируют, обезжиривают, а также протравливают, прокипятив в щелочи. После чего “золотой” раствор наносят на промытую подготовленную поверхность изделия мягкой кистью. Когда раствор подсохнет, изделие прогревают в пламени спиртовки или на костре из древесного угля. В результате образуется позолота, не требующая дополнительной обработки, но сцепление слоя позолоты с основным ме-таллом не обладает высокой прочностью.
Покрытие металла латунью – декоративная обработка поверхности, имитирующая натуральную состаренную латунь. Мы наносим такое покрытие на изделия из любых металлов. Чаще всего это сталь и алюминий. Латунирование металла производится, как правило, для того, чтобы придать изделию вид, идентичный другим предметам интерьера. Это наиболее простой и удобный способ.
Декорирование производится в покрасочном цехе нашей мастерской. Покраска металла под латунь может быть прозрачной и непрозрачной. В первом случае производится тонирование, имитирующее патину. Тонировочный лак наносится на тонкий слой усилителя адгезии. Такая имитация металла под латунь выглядит весьма реалистично, так как сквозь тонировку просматривается структура натурального металла. Это вариант особенно актуален, если нужно получить эффект направленной шлифовки патины. Во втором случае металлическая поверхность полностью покрывается грунтовкой и уже на грунтовку наносится слой металлизированной краски, а далее осуществляется декоративная обработка поверхности под шлифованную патину или с эффектом затертости.
Сегодня очень часто можно встретить в сети сайты, рассказывающие о хромировании в домашних условиях. Хочу высказать свое скромное мнение на этот счет не только как специалиста, создавшего гальваническое предприятие, но и как эколога, в первую очередь.
Начнем с того, что многим гальваника кажется делом легким и дешевым. Бытует мнение, мол, макнул бампер в раствор – вот тебе и идеально блестящее, прочное покрытие. А так как не у многих найдется лишняя сотня квадратных метров бесхозной площади, то первым в очереди на заселение становится гараж. Оттого домашнюю гальванику называют еще "гаражной".
Сейчас не проблема найти мало-мальски профессиональную литературу по электрохимическим покрытиям в интернете. Однако мало знать технологию. Тем более, многое, что написано в книгах зачастую вообще не работает. Какие же проблемы сразу должны насторожить Вас?
1. Кроме непосредственно покрытия (возьмем пример более известного в широких массах хромирования по стали) требуется большое число подготовительных операций. Качественное декоративное покрытие невозможно получить без полировки поверхности. Легко ли отполировать до блеска автомобильный диск? Даже для обработки того же бампера требуется умение. После мехобработки потребуется обезжиривание, затем травление (после всех операций придется делать минимум 3 промывных ванны), которое не всегда проводится в серной кислоте. Положим, что аккумуляторную кислоту достать можно. С соляной и азотной кислотой дело обстоит сложнее, как и со всеми последующими реактивами по той простой причине, что легально реактивы могут продаваться ТОЛЬКО ЮРИДИЧЕСКИМ ЛИЦАМ или на худой конец ИП. И уж точно никто в здравом уме не продаст левому человеку хромовый ангидрид, являющийся основным компонентом ванны хромирования. А серная кислота в этой ванне потребуется уже не аккумуляторная, техническая, а чистая, определенной квалификации. Даже приготовление электролита – сложная задача, которая включает в себя проработку током в нужном режиме
2. Электролит хромирования требует определенной температуры, соотношения ангидрид/кислота и плотности тока. Для такой ванны необходим высоковольтный, по сравнению с обычной гальваникой, выпрямитель тока большой мощности. Посчитайте площадь поверхности покрываемого диска (всю, так как нормально заизолировать ненужные части не удастся – выделяющийся на катоде водород сорвет любой лак или пленку) – плотность тока для хромирования может достигать 30 А/дм 2 . Теперь умножьте площадь в дм 2 на эту величину. Это потребный для покрытия ток. Если умножить этот ток на напряжение для хромирования, то Вы получите мощность выпрямителя и она окажется немаленькой. Скорее всего, выпрямитель будет трехфазным, а такая сеть есть не во всех гаражах.
3. Теперь – ванны. На все операции может потребоваться до 12 ванн, если используется 1 ванна хромирования. В электролизной ванне придется ставить свинцовые аноды и медные штанги большого сечения. Эти вещи тоже нелегко достать, так как нужно их относительно немного, а продавать их поштучно почему-то не хотят. В основном – мелкий опт. В каждой ванне нужна будет дистиллированная вода. Если принять примерный объем одно ванны 250 л, то, умножив эту цифру на 12 ванн, получим 3 кубометра дистиллированной воды. Это 3000 л. Согласитесь, покупать 3000 бутылок дистиллята в автомагазине – не лучшая идея. Дистиллятор же потребует много денег и обязательно наличия холодного водоснабжения, которое есть не во всех гаражах.
4. Хромовый электролит не предусматривает использования расходуемых анодов. Это означает, что концентрации компонентов в нем постоянно меняются. Добавим сюда низкий выход по току и получим, что корректировка электролита потребует целой аналитической лаборатории. А там – приборы и специфические реактивы. И навыки. Без опытного технолога будет очень непросто обойтись.
5. Отдельно поговорим про экологию. Помним, что хромовый ангидрид – сильнейший яд и канцероген. Промывную воду после хромирования придется менять часто. Куда девать весь этот объем стоков? Слив на улицу – последнее, что должно придти в голову, за это можно загреметь по уголовному делу и сильно, не говоря про штрафы. Вывозить за город – не навывозишься. А если электролит выйдет из строя? За выброс такого количества канцерогенов в окружающую среду можно смело приписывать статью "терроризм". И это на самом деле так – это тяжелейшее преступление против тех, кому в питьевую воду потом попадет этот источник рака.
Из всего этого заключу, что организация гальваники в домашних условиях – дело не только сложное, рискованное, малорентабельное, но и НЕЛЕГАЛЬНОЕ и УГОЛОВНО НАКАЗУЕМОЕ. Затрат придется внести куда больше, чем кажется, проблем – не оберешься. И если даже что-то получится, конкурировать с профессиональной гальваникой "гаражная" вряд ли сможет. Стоит ли браться? Решайте сами. В конце концов, если Вы решили зарабатывать, то можно найти много более выгодных способов вложения денег, а если вам нужен конкретный продукт – обратитесь к профессионалам. Только имейте в виду, что кроме гальванического хромирования есть еще другие виды: мета-хром, напыление, трибо-гальваника. Все они НЕ ДАЮТ КАЧЕСТВЕННО СЦЕПЛЕННОГО покрытия и ваш блестящий повод для гордости на копытах железного коня очень скоро может стать поводом для покупки колпаков, чтобы закрыть обсыпавшееся и прокорродировавшее непотребство. И это на стальном диске. А если диск алюминиевый или титановый? Такие материалы даже гальванически ЧРЕЗВЫЧАЙНО сложны для покрытия и требуют куда более сложной обработки. Из чего вытекает, что качественное хромирование будет по карману далеко не каждому.
