Galwanoplastyka

Poniższy materiał nadesłał pierwszy współpracownik portalu - Matey23

WSTĘP
      Artykuł powstał pod natchnieniem moich wakacyjnych prób z galwanoplastyką. Ku mojemu zadowoleniu wszystko poszło tak jak należy i dlatego mogę Wam o tym opowiedzieć. Po krótce opiszę potrzebne odczynniki i sprzęt, jaki będzie nam potrzebny. Galwanoplastyka zostawia Wam szerokie możliwości działania. Jeśli bowiem tylko opanujecie podstawowe metody, będziecie mogli sami realizować swoje pomysły. Ja podam tu tylko przepisy na najprostsze kąpiele oraz opis procesu z zastosowaniem sprzętu najpopularniejszego i najtańszego.

PROCES METALIZACJI
      Nasz proces zaczynamy od zdobycia jakiegoś listka lub innego przedmiotu, który chcielibyśmy zmetalizować. Proponuję na początek listki sztywne, które będą łatwe w obróbce. Kiedy już nabierzesz wprawy możesz zabrać się za pracę z bardziej delikatnymi okazami. Pierwszy etap polega na sprawieniu, aby listek zaczął przewodzić prąd. Generalnie są dwie metody.

Pierwsza metoda polega, na wielokrotnym zanurzaniu listka do 10% roztworu azotanu srebra i wystawianiu go na silne światło słoneczne. Ja jednak zdaję sobie sprawę, że nie każdy ma pod ręką azotan srebra (stosunkowo łatwo można go zrobić samodzielnie). Poza tym listek, który macza się w roztworze i suszy, nieprzyjemnie się wygina i marszczy. Trzeba dużo uwagi. Mimo to jest to metoda niezastąpiona przy skomplikowanych kształtach np. owadach.

Druga metoda - ta, którą ja stosuję polega na sprawieniu, że prąd przewodzi cienka warstwa grafitu naniesiona na listek. Dawniej, kiedy nie było łatwo w życiu, ludzie radzili sobie wykonując sproszkowany grafit samemu (tarli ołówki, itd.). Jednak, sprawia to za dużo problemów. Pył grafitowy brudzi wszystko, co się da, a na domiar złego trudno go nanieść na listek. Dlatego proponuję nowoczesne podejście. Otóż, można tanio (około 10-20zł) zakupić grafit w sprayu. To rozwiązanie sprawdza się doskonale. Kiedy tak naniesiony grafit wyschnie, nie będzie się odklejał od podłoża gdy zanurzy się go w kąpieli. Dodatkowa opcja: jeśli listek jest wiotki, można go najpierw polakierować (traci się niestety pewne subtelności związane z jego fakturą). Listek przed grafitowaniem warto podsuszyć, grafit będzie się lepiej wiązał.

Druga sprawa to zainstalowanie listka (lub innego obiektu) w kąpieli. Otóż pojawia się tu pewna trudność. Warstewka grafitu stawia pewien opór elektryczny. Jeśli listek zostanie zamocowany na jednym tylko przewodzie, to będziemy obserwować jak obszar miedzi pojawia się przy ogonku i przesuwa się powoli w innych kierunkach. Takie coś powoduje, że proces trwa dość długo, a warstwa metalu jest nierównomierna. Jeśli jednak zamocujemy listek kilkoma przewodami w różnych miejscach, to warstewka miedzi zacznie się wytwarzać także w kilku miejscach i proces zakończy się szybciej. Czasem jednak przewód trudno jest po procesie elektrolizy oderwać od listka - a nie chcemy go przecież uszkodzić! Moja rada - uzbrój się w cierpliwość i wypracuj własny system mocowania metalizowanych przedmiotów.

Trzeci etap to miedziowanie. W zależności od tego jak długo będzie trwał proces, tak gruba warstwa miedzi się wytworzy (zależność ma charakter liniowy). Jeśli proces przerwiemy zaraz po całkowitym pokryciu grafitu, listek może (i pewnie będzie) dość miękki. Jeśli proces przedłużymy to warstewka miedzi nada mu odpowiednio większą grubość i sztywność. Miedziowanie radzę przeprowadzać przy niskim napięciu 1-2V. Natężenie prądu radzę regulować tak, aby pobór prądu nie był za duży, gdyż wtedy warstwa jest chropowata lub w ogóle nie nadaje się do dalszej obróbki. Należy pamiętać, że natężenie prądu powinno też zależeć od powierzchni. Oznacza to, że trzeba go zmieniać wraz ze wzrostem powierzchni miedzi.

Obróbka. Kiedy listek wyjmiemy z roztworu, należy natychmiast opłukać go dużą ilością wody. Kwas z roztworu pozostaje w porach liścia, przez co barwa szybko może uleć zmianie na brunatną.

Proponuję dwie możliwości obróbki. Pierwsza to naniesienie warstewki cyny na listek. Warstewka miedzi jest silnie porowata, a przez to bardzo łatwo wchłania cynę. Warstewka cyny nadaje metaliczny blask i zapewnia listkowi dużą sztywność i żywotność.

Druga możliwość to wytworzenie warstewki patyny na miedzi. Patyna to taki zielony nalot składający się głównie z zasadowego siarczanu jak i zasadowego węglanu miedzi. W zwykłych warunkach powstaje ona jednak bardzo wolno.

KĄPIEL MIEDZIOWA
      Solidne miedziowanie osiągnąć można tylko w wyniku nakładania powłoki galwanicznie, tj. czyli przy użyciu prądu. Będzie ona potrzebna jako warstwa wypadkowa do dalszych procesów. Podam Wam zatem przepis na 1 litr kąpieli galwanicznej. Najlepiej wlej do wanienki wodę i zmierz jej objętość.

Roztwór do miedziowania z prądem (na 1 litr)
      W 1 litrze destylowanej ciepłej wody rozpuść 200g krystalicznego siarczanu miedzi [CuSO₄ x 5H₂O] Po całkowitym rozpuszczeniu się kryształków roztwór przefiltruj przez bibułę. Do !! CHŁODNEGO !! roztworu dodaj 25 ml stężonego kwasu siarkowego (VI) i całość wymieszaj.

UWAŻAJ TYLKO PRZY PRACY Z KWASEM - TO JEST NAPRAWDĘ NIEBEZPECZNA SUBSTANCJA. PAMIĘTAJ, ŻE KWAS ZAWSZE WLEWA SIĘ DO WODY - NIGDY ODWROTNIE.

ŹRÓDŁO PRĄDU
      We wszelkich procesach galwanicznych (pokrywania z prądem) potrzebne jest źródło prądu. Nie może być ono jednak byle jakie. Do prac tu opisanych potrzebny jest prąd stały. Pod żadnym pozorem nie można użyć prądu zmiennego. Po drugie prąd tu potrzebny powinien mieć niewielkie napięcie i stosunkowo "wysokie" natężenie. Napięcie powinno wynosić około 0,6-2 Volt. Sam widzisz, że niezbędny będzie transformator obniżający napięcie oraz prostownik (lub gotowy zasilacz o zbliżonych parametrach). Generalnie nie powinieneś mieć problemów z zakupem tych urządzeń. Możesz też użyć np. akumulator samochodowy.

WANNA
       Kolejnym niezbędnym "urządzeniem" jest tzw. wanna, w której dokonywać będziesz pokrywania przedmiotów miedzią. Twoja wanienka powinna mieć objętość około 2 dm3. Najlepszym wyjściem jest kupno gotowego pojemnika o zbliżonych gabarytach. W plastikowej erze, w której żyjemy, nie powinno być najmniejszego problemu ze zorganizowaniem takiego naczyńka. Pamiętaj, że musi być ona wykonana np. z porcelany, szkła, ebonitu lub innego plastiku - byle nie z metalu. Może to być np. małe akwarium albo jakaś kuweta lub tanie opakowanie na żywność. Ja użyłem opakowania ze zniszczonego akumulatora. Pamiętaj tylko, że pojemnik musi być szczelny i nie może przewodzić prądu.

SZYNY
      Generalnie szynami nazywamy metalowe pręty, na których wiesza się anody i przedmiot pokrywany. Takich szyn potrzeba 3 sztuki. Proponuję abyś zdobył trzy pręty mosiężne albo miedziane, gdyż żelazo (stal) bardzo szybko koroduje. Pamiętaj, że dla własnej wygody lepiej zdobyć pręty np. kwadratowe w przekroju, bo jak wiadomo przedmioty okrągłe nie tak łatwo utrzymać nieruchomo. Szyny układa się na górze wanienki poprzecznie. Powinny się znajdować w odległości około 5 cm od siebie. Proponuję Ci wykonanie rowków albo nacięć, które będą uniemożliwiały ruch szyn (oczywiście jeśli jest to możliwe - no bo np. kto by chciał ciąć szkło). Ostatnia rzecz tycząca się szyn to przymocowanie do nich kabli, przez które będzie płynął prąd. Pamiętaj aby umocować je najlepiej na końcach szyn i to w miarę solidnie.

INNE
      Będziesz potrzebował jeszcze woltomierz oraz amperomierz i opornicę do regulacji natężenia prądu. Niezbędne są też odczynniki opisane w dziale Kąpiel. Powyżej pożyteczny schemacik, co prawda wybitnie uzdolniony plastycznie nie jestem, ale może się coś dopatrzycie. Proszę zwrócić uwagę na odpowiednie podłączenie przewodów!

      A tak w przybliżeniu powinna wyglądać wanienka. Doradzam wykonanie podobnych nacięć lub wytopień (jeśli wanienka jest plastikowa):



ANODY
      Zasadniczo anody powinny być wykonane z grubej i czystej blachy miedzianej. Nie jest to tak duży problem jak w przypadku anod niklowych czy srebrnych. Jeśli jednak ktoś nic odpowiedniego nie znajdzie to może łatwo wykonać je sam, czyż nie? Oto przepis na anody.

Skład kąpieli potrzebny w przypadku produkcji anod miedzianych:
      W 1 dm³ destylowanej wody rozpuść 160 gramów CuSO₄ x 5H₂O, a po rozpuszczeniu dodaj 130 ml stężonego kwasu siarkowego. Przypominam, że kwas jest NIEBEZPIECZNY - zachowaj uwagę. Pracuj zawsze w rękawicach i najlepiej okularach ochronnych. Nie zapomnij, że kwas wlewa się od wody i nigdy odwrotnie. Jeśli nie masz stężonego kwasu siarkowego to użyj proporcjonalnie więcej mniej stężonego (oczywiście należy wówczas uwzględnić to i zastosować mniejszą ilość wody). Wlej roztwór do wanienki, a na bocznych szynach zawieś nie izolowany drut miedziany (powieś go sporo). Drut może być np. z transformatora itp. Jeśli jest izolowany opal izolację i wytraw drut w 10% kwasie azotowym (V).

      Na środkowej szynie zawieś cienką blaszkę miedzianą (Im większa tym na dłużej starczy jako anoda i tym większą powierzchnię będziesz mógł miedziować jednocześnie. Pamiętaj - powierzchnia anod musi być zawsze większa od powierzchni przedmiotu.). Przed zanurzeniem wyczyść blaszkę dokładnie tzn. wypoleruj ją, odtłuść, wytraw. Teraz włącz prąd (0,6-1V) i zanurz blaszkę w roztworze. Pamiętaj, że nigdy nie zanurza się przedmiotu pokrywanego przy wyłączonym napięciu! Po kilkunastu minutach sprawdź czy powłoka jest porządna tzn. bez chropowatości i plam. Jeśli tak jest to używasz zbyt wysokiego natężenia.

      Teraz zostaw roztwór do czasu, aż znikną anody ze zwiniętego drutu. Prawda że blaszka zrobiła się grubsza? Proces powtórz tyle razy ile uważasz za słuszne. Potem umyj otrzymaną anodę pod bieżącą wodą i zabierz się do wykonania drugiej. Tak wykonane anody będą generalnie dużo lepszej jakości niż zwykła blacha miedziana. Nie zrażaj się jednak. Jeśli zamiast takich anod użyjesz blaszek znalezionych w piwnicznych odmętach, drutów, gwoździ, to i tak wszystko będzie działać. Mimo to, polecam wykonanie anod, gdyż uczy to jak dobierać napięcie i jak regulować parametry w czasie procesu.

Poniżej wyniki mojej zabawy z galwanoplastyką, a ja życzę powodzenia i czekam na wasze wiadomości z propozycjami i pytaniami, Matey23