Время обработки 3 – 5 минут. Для получения светло-коричневого цвета необходимо изделие обработать в растворе из 10 частей медного купороса, 5 частей нашатырного спирта и 100 г уксусной кислоты. Для получения темно-коричневого тона необходимо изделие обработать в растворе на 1 л воды 20 г сернистого аммония. Для того чтобы получить светло-серый тон до темно-голубого, нужно изделие обработать в растворах из 1 л воды, 15 г серной печени, 40 г хлористого аммония или 1,5 г серной печени и 10 г углекислого аммония. Зеленовато-серый цвет получают после обработки в растворе из 3 частей концентрированной соляной кислоты и по 1 части йодистого калия и воды.
При приготовлении раствора йодистый калий вначале размешивают в воде, а затем полученную смесь вливают в кислоту.
Отделка изделий из стальных сплавов
Существует ряд рецептов для придания изделиям из стали красивого синевато-черного тона с металлическим холодным блеском.
Такой тон образуется при оксидировании стальных изделий в растворе, состоящего из 400 г едкого натра, 600 г воды, 10 г азотно-кислого натрия и 10 г калийной селитры.
Для получения синевато-черного тона изделие погружают в раствор, нагретый до 100°С, выдерживают до тех, пока изделие не получит нужный оттенок и затем прокаливают до получения равномерной окраски по всему изделию.
Кроме этого, существует иной способ, при котором изделие погружают в расправленную до 350°С натриевую селитру. Через 3 минуты на поверхности изделия образуется тонкая пленка синего цвета.
Эта пленка не обладает достаточной прочностью. Чтобы получить синий цвет, составляют два раствора.
Первый раствор на 1 л воды и 140 г гипосульфита.
Второй – на 1 л воды 35 г уксусно-кислого свинца.
Перед употреблением растворы смешивают и нагревают до кипения. Изделия полируют, обезжиривают и погружают в раствор, в котором держат их до появления нужного оттенка. Затем изделия промывают в горячей воде, сушат и протирают тряпочкой, смоченной в касторовом масле, машинном или растительном масле.
Черную окраску стального изделия можно получить следующим образом. Вначале предмет полируют и обезжиривают в щелочах, затем его промывают и прогревают при температуре 60°С.
После этого помещают в муфельную печь и нагревают до 320 – 325°С. Равномерность нагрева обеспечивает ровную окраску. После обработки изделие быстро протирают тряпкой, смоченной конопляным маслом, вновь слегка прогревают и насухо вытирают.
Оксидная пленка на изделии получается довольно тонкой, поэтому и антикоррозийная стойкость слабая.
При обработке изделий из железных сплавов соответствующим образом можно получить темно-серые и светлые тона.
Для этого изделие обрабатывают слабым раствором азотной кислоты в пропорции 1 ч. кислоты на 10 ч. воды. Изделие, например чеканка, не должны находится в растворе продолжительное время, так как подвергнуться из-за выделяемого тепла разрушению.
Для того чтобы произвести чернение изделий из стали, необходимо его поначалу очистить и отшлифовать, затем погрузить в концентрированный раствор гидрата оксида нитрита с нитрата натрия. В растворе, нагретом до 130°С, изделие обрабатывают 10 минут, затем промывают и просушивают.
Гальваностегия – представляет собой процесс нанесения защитных или декоративных металлических покрытий на изделия электролитическим осаждением.
Гальваностегия применяется во многих областях различных производств, а также при производстве изделий художественной промышленности, ювелирном деле и в прикладном искусстве. Покрытия, полученные гальваническим способом, очень декоративны, прочны и экономичны.
Сущность гальваностегии заключается в том, что растворенные в воде соли распадаются на положительные и отрицательные частицы – ионы.
При прохождении через раствор постоянного электротока, ионы, заряженные положительно, устремляются к отрицательному электроду, а заряженные отрицательно устремляются к положительному. Электрод, который соединен с положительным полюсом, называется анодом, а тот электрод, который соединен с отрицательным полюсом, называется катодом.
Так как ионы металлов положительны, они направляются к отрицательному полюсу и осаждаются на изделии, которое служит катодом.
Процессы гальванопокрытия протекают в гальванических ваннах, которые изготавливаются из кислотоупорных материалов – керамики, эмалированного чугуна, стали, винипласта, органического стекла и т.д.
От селеновых и кремниевых выпрямителей получают электрический ток, плотность которого регулируется трасформатором.
При подготовке изделий под покрытия, поверхность их тщательно очищают. Чистота поверхности нужна для обеспечения нормального сцепления основного металла с осажденным, а также для обеспечения хорошего качества самого осаждаемого металла.
Существует несколько видов обработки: механическая, химическая и электрохимическая, которые дополняют друг друга.
К механической обработке относят шлифование, полирование, крацевание и пескоструйную обработку.
К химической – удаление с поверхности изделия оксидной пленки методом травления, остатков флюса методом отбеливания, а также удаление жировой пленки и загрязнений путем обезжиривания.
Для травления применяют серную, азотную, соляную кислоту или их смеси. Для травления меди применяют следующие составы: 5 л азотной, 1 л серной кислоты и 50 г поваренной соли; смесь азотной и серной кислот в равных количествах с добавкой 10 процентной поваренной соли.
Иногда добавляют сажу, которая восстанавливает окислы азота. Серная кислота добавляется в азотную в несколько приемов, раствор перемешивают, охлаждают и вводят в него соль и сажу.
Отбеливание производят слабым раствором серной кислоты. Раствор может быть холодным или, для ускорения процесса, горячим.
При отбеливании главным образом удаляют буру, если она осталась после пайки, так как при травлении ее удалить невозможно. При приготовлении отбела серную кислоту добавляют в нужное количество воды. Нельзя добавлять воду в серную кислоту, так как при разбрызгивании она может обжечь работника.
При приготовлении раствора на 100 г воды добавляют от 5 до 15 г серной кислоты.
Для обезжиривания сначала изделие промывают в бензине, ацетоне или дихлорэтане, затем протирают щеткой с тонко размолотым свежеобожженным известняком и промывают в горячих щелочах при температуре 95 – 100°С 10 минут.
При изготовлении раствора берут на 1 л горячей воды 10 – 15 г едкого кали. Затем изделие промывают в горячей воде.
Электрохимическая обработка наиболее тщательно очищает поверхности загрязненных изделий. Для обработки изделие погружают в раствор электролита, где анодом служит лист нержавеющей стали. При прохождении тока ионы водорода движутся к катоду и механически сбивают частицы жира с поверхности.
Для приготовления раствора для обезжиривания на 1 л воды берут 15 – 20 г едкого кали, 15 г углекислого натрия, 15 г тритатрийфосфата, 3 г жидкого стекла.
Напряжение 6 – 9 В, плотность тока 300 – 1000 А/м2. Длительность процесса 3 – 5 минут. Поверхности анода и катода должны быть примерно равными по площади. Для обезжиривания меди и ее сплавов применяют холодную ванну, для обезжиривания стали – горячую. Недостатком обработки является то, что водород может поглощаться металлом, и он становится хрупким. Для избежание этого, на несколько минут переключают катод на анод.
В этом случае водород выходит из металла.
Особенно широко используют гальваностегию в ювелирном деле. Нанесения на изделия покрытий из золота, родия, серебра улучшает их декоративные качества, повышает износостойкость и антикоррозийные качества.
Защитные покрытия художественных изделий из металла
При изготовлении художественных изделий в качестве электролитических покрытий применяют золочение, серебрение, родирование, хромирование, никелирование, омеднение, латунирование.
Золочение применяется в основном в ювелирном деле. Это самый дорогой и красивый метод отделки художественных изделий из металла. Золочению подвергают ювелирные изделия из серебра и недрагоценных изделий. Толщина золотого слоя составляет 2 – 5 мкм. Твердость его превышает твердость литого золота почти вдвое.
Для золочения применяют следующие составы электролитов: на 1 л воды берут 2-3 г хлорного золота, 7,5 г желтой кровяной соли и 7,5 г кальцинированной соды. Процесс проходит в кипящей воде, где растворяют указанное количество соли и соды, затем небольшими порциями вводят хлорное золото. Раствор кипятят 0,5 часа. Плотность тока составляет 10 – 20 А/м2. Анодами являются платина, чистое золото, уголь.
В состав цианистого электролита на один литр воды берут 15 г цианистого калия, 2 г металлического золота, 0,2 г олеатита натрия, 90 – 100 г поташа. Олеатит натрия является добавкой для блеска.
Серебрение является одним из наиболее красивых покрытий. Применяется в ювелирном деле, а также для отделки художественных изделий.
Толщина покрытия может быть различной в зависимости от назначения изделий. Например, для покрытия столовых приборов оно может составлять 15 – 30 мкм, для ювелирных изделий – 60 – 100 мкм. Стальные предметы перед серебрением омедняют на толщину 30 – 50 мкм.
Производят серебрение в бесцианистых и цианистых ваннах. Преимуществом бесцианистого способа является то, что он неядовит.
При серебрении бесцианистым электролитом применяют следующий состав электролита: 6 – 8 г серебра, 18 г желтой кровяной соли, кальцинированной соды 18 г, 1 л воды.
Хранить и применять электролит следует в темноте (под крышкой) или при красном свете. Аноды применяют стальные или угольные. В свежей, только что составленной ванне, осаждение идет без тока.
Ванная работает без подогрева при температуре 18 – 20°С.
В результате серебрения изделия приобретают красивый белоснежный цвет.
Для серебрения в цианистых электролитах применяют переменный ток.
Составы цианистого электролита: цианистое серебро 30 – 35 г, цианитый калий 35 – 40 г, вода 1 л. Температура электролита должна составлять 18 – 25°С, плотность тока 30 – 100 А/м2.
В состав следующего рецепта входят: хлористое серебро 33 – 39 г, цианистый калий 20 – 35 г, вода 1 л.
Температура электорлита должна составлять 15 – 25°С, плотность тока 30 – 100 А/м2.
Перед серебрением изделия полезно амальгировать – покрывать ртутью погружением в раствор азотнокислой ртути.
Состав раствора: ртуть азотнокислая 50 г, вода 10 л.
Родирование придает ювелирным изделиям высокие оптические свойства, красивый внешний вид, химическую стойкость, износостойкость.
Для покрытия родием не требуется предварительного нанесения подслоя на изделия из меди, латуни, серебра, мельхиора, никеля, золота, палладия, платины и их сплавов. Осаждение родия на поверхности изделий происходит в электролитах, содержащих большое количество кислоты. Для покрытий используют сернокислые и фосфорно-кислые электролиты. Сернокислые электролиты имеют большую рассеивающую способность, мало чувствительны и меньше загрязняются, чем фосфорно-кислые.
Для приготовления серно-кислого электролита необходимы серная кислота – 50 – 90 г, металлический родий – 2 – 4 г, вода – 1 л.
Рабочая температура ванны 30 – 40°С, плотность тока 80 – 150 А/м2. Время электролиза для покрытия слоем родия 0,3 – 0,5 мкм – 4 – 5 минут. В качестве анодов применяют платиновые пластинки, которые должны в 5 раз превышать площадь катода.
Для приготовления состава фосфорно-кислого электролита необходимы ортофосфорная кислота 50 г, металлический родий 2 г, вода 1 л. Температура электролита должна быть 18 – 20°С, плотность тока 30 – 100 А/м2.
Изделия после покрытия родием промывают в двух ваннах – в дистиллированной и горячей воде, затем в этиловом спирте. Сушат изделия в сушильном шкафу при температуре 100°С.
Хромирование является очень распространенным видом покрытия по следующим причинам: прочность против химической коррозии, жаростойкость, высокая твердость, превосходящая твердость стали, красивый блеск и цвет хромового покрытия.
Из различных видов гальванических покрытий технология хромирования самая сложная из-за следующих особенностей: хромом плохо покрываются разного рода углубления, требуется высокая плотность тока 3500 – 6000 А/м2, вместо растворимых анодов применяются нерастворимые свинцовые или свинцово – сурьмяные, которые при электролизе только помогают проводить ток, а хром полностью осаждается из раствора.
В целях украшения применяют украшение до 1 мкм по медно-никелевому подслою, который перед хромированием тщательно шлифуют.
В состав медно-никелевого входят слой меди цианистой – 3 мкм, слой меди кислой – 12 мкм. Состав электролита для хромирования: хромовый ангидрит 300 – 350 г, серная кислота – 3 г. Рабочая температура раствора – 40°С, плотность тока 1500 – 2000 А/м2.
Поверхность всех анодов должна быть вдовое меньше поверхности катодов.
Никелирование служит в качестве защитно-декоративного покрытия. Толщина покрытия зависит от условий, где придется находится никелированному изделию.
При легких условиях – закрытое, теплое, сухое помещение медный подслой может быть 10 мкм, слой никеля – 5 мкм. При средних условиях эксплуатации подслой меди – 20 мкм, слой никеля – 10 мкм. Наиболее прочно никелевое покрытие на меди или латуни. На изделиях из стали осажденный никель держится непрочно, поэтому применяют многослойные покрытия, при которых поверхность стального изделия сначала омедняют, затем полируют и никелируют в следующем составе:
1. никель серно-кислый 140 г;
2. магний серно-кислый 30 г; натрий серно-кислый 50 г;
3. борная кислота 20 г, хлористый натрий 5 г, вода 1 л.
Рабочая температура электролита 20 – 30°С. Плотность тока 100 А/м2. Скорость осаждения 1 мкм никеля – 5 минут.
Применяют никеливые покрытия в основном для отделки изделий интерьеров, они привлекательно выглядят и могут отчасти заменить серебрение. Никелевые покрытия хорошо полируются и надолго сохраняют полировку.
Меднение для антикоррозийных целей используется редко, так как медь на воздухе быстро окисляется – темнеет, а затем чернеет. Сталь, покрытая слоем меди, при повреждении этого слоя ржавеет быстрее, чем не медненная. Как правило, медные покрытия применяются при многослойных покрытиях декоративного характера – никелировании, серебрении, золочении, хромировании, как подслой. Покрытие медью производится в кислых или цианистых электролитах.