что такое гальваника в ювелирном деле
Гальваника как техника покрытия в ювелирном деле
Сегодня мы расскажем об удивительном процессе, который используется мастерами ювелирного дела по всему миру. Речь пойдет о гальванике.
Так называется способ, при котором поверхность одного металла покрывается тонким слоем другого. В ювелирном деле гальванику используют, чтобы сделать поверхность украшений более износостойкой, прочной и долговечной, а также в декоративных целях. Кроме этого, ее применяют в изготовлении бюджетных украшений, нанося более дорогой металл поверх дешевого. К примеру, внешне золотое кольцо от качественно позолоченного серебра практически не отличить, а на цене можно очень ощутимо сэкономить.
Чтобы вы поближе познакомились с гальваникой, мы опишем, как происходит сам процесс и какие ее виды мы используем в производстве ювелирных украшений.
Техника гальванизации
Во время процесса гальванизации молекулы металла, который нужно нанести на поверхность, отделяются от общей массы и словно прилипают к другому металлу. Это происходит под действием химической реакции и электричества.
Виды гальваники
В изготовлении ювелирных украшений мы используем 4 вида гальванизации:
Мы надеемся, эта статья помогла вам немного разобраться в тонкостях ювелирного производства. Если да, то ждите новых публикаций с описанием еще более интересных техник от Покровского ювелирного завода «Золотые купола».
Гальваническое покрытие бижутерии: магия превращений
Гальваника — настоящее волшебство превращений в ювелирном деле. Она украшает и декорирует готовое изделие, придавая ему расцветку другого металла. Так, украшения из латуни приобретают сияние драгоценного родия, а позолоченное серебро становится неотличимым от настоящего золота. При этом тонкое, но прочное гальваническое покрытие металла продлевает жизнь бижутерии.
Что представляет из себя процесс гальванизации, какие виды самые популярные и за что эту технику любят ювелиры, разбираемся в этой статье.
Что такое гальванизация?
Если говорить простым языком, гальванизация в ювелирном деле — это техника, при которой изделие из металла покрывается слоем другого металла. Для этого украшение погружают в среду электролита (раствор солей и кислот) и воздействуют электрическим током.
Процесс нанесения гальванического покрытия состоит из нескольких этапов. Вначале изделия тщательно подготавливают: шлифуют, полируют, обезжиривают поверхность.
Затем украшения на специальной раме опускают в особые ванны (от 1 до 300 литров в зависимости от вида гальваники) с раствором электролита и пластиной нужного металла. Электрический ток запускает сам процесс гальванизации. Спустя некоторое время изделия покроются новым металлом. Последние штрихи — и украшение полностью готово.
Виды гальванического покрытия
Самые популярные типы покрытия бижутерии посредством гальванизации: родирование, золочение, серебрение.
Качественная ювелирная бижутерия под золото выглядит как украшения из драгоценного металла, смотрится так же роскошно, но ее стоимость значительно ниже. Среди достоинств золочения можно выделить высокую износостойкость изделий, защиту от внешних факторов, коррозии и окисления, которым подвержена дешевая бижутерия. Покрытие золото может быть использовано не только на всем изделии, но и на его части, как декор.
Даже тонкий слой родия, нанесенный на изделие, придает поверхности притягательное мерцание. Украшения буквально переливаются и сверкают. Благодаря тому, что родий в 2,5 раза тверже золота и серебра, он придает изделиям повышенную прочность и большую износостойкость — то, за что особо ценится бижутерия. Родий, кроме того, обладает гипоаллергенным свойством.
Гальваническое покрытие тонким слоем серебра используется в декоративных целях. Бижутерия под серебро менее подвержена коррозии и окислению.
Преимущества гальваники в бижутерии
Раскрываем 6 достоинств такого типа покрытия.
Есть ли минусы?
К сожалению, есть: со временем гальванический слой стирается. Впрочем, восстановление гальванического покрытия доступно в ювелирных мастерских. А для того, чтобы изделия прослужили вам дольше, храните их в закрытых шкатулках и используйте для очистки профессиональные средства. И пусть украшения радуют вас долгие годы!
Что такое гальваника в ювелирном деле
Особенности и технология гальванизации
Гальваническое покрытие ювелирных украшений используется давно. Оно позволяет улучшить физико-технические свойства драгоценностей. А сам процесс отличается экономичностью.
Гальванизация происходит при помощи погружения украшения в раствор солей и кислот, выступающих в роли электролитов. При пропускании постоянного электротока через такой состав происходит перемещение покрытия на драгоценный металл. Сама химическая реакция известна всем со школьной скамьи, где во время уроков химии проводили подобные эксперименты с недрагоценными сплавами.
Процесс нанесения гальванического покрытия на изделия практически полностью автоматизирован. Украшения опускаются в большие ванны, изготовленные из листовой стали толщиной от 3 до 5 мм. Вместительность таких емкостей — от 1 до 300 л. Дополнительно они оснащены системой подогрева и вентиляции, что необходимо для обеззараживания процесса. А также в конструкции предусмотрены специальные карманы, в которые уходит пена и масла.
Для родирования используют отдельные типы ванн, изготовленные из стекла для обеспечения чистоты электролиза.
Разновидности ванн для гальванизации
Для получения ровного гальванического покрытия в ювелирном деле используют различные ванны. К основным видам относят:
А также ванны различаются по вместительности:
Нагрев конструкции осуществляется при помощи пара или электротока. Перемешивание электролита осуществляется под воздействием давления сжатого воздуха или вращения катодной штанги.
Как ювелиры подготавливают изделия для гальваники
Если объяснить простыми словами, что такое гальваника в ювелирном деле, — это улучшение качества драгоценных сплавов за счет покрытия дополнительным слоем металла. При этом каждый ювелир знает, что чем лучше будет подготовлена поверхность, тем выше качество покрытия получится в итоге.
В качестве основных шагов подготовки материала к нанесению гальванического покрытия выделяют:
Интересный факт. Химическому обезжириванию подвергается только отдельная группа ювелирных изделий. Если применяется электрохимический метод покрытия другим металлом, то в процессе пропускания тока происходит естественное обезжиривание.
Каждый профессиональный ювелир изучает особенности гальваники в ювелирном деле еще на стадии обучения мастерству. Нередко этим процессом занимаются отдельные специалисты, которые добиваются идеальной ровности покрытия.
5 секретов гальваники, о которых часто молчат ювелиры
Профессиональная ювелирная гальваника имеет свои секреты. Мастера, которые постоянно работают с покрытием одного драгметалла другим, делятся своими «тайнами»:
В результате мастера, работающие с нанесением гальванического покрытия на ювелирные изделия, — настоящие чудотворцы. Простой процесс имеет сотни нюансов, которые обязательно учитываются профессионалами. Одна ошибка приводит к полной переделки всей партии драгоценностей.
Достоинства гальваники в ювелирном деле
Зачем покупателям обращать внимание на наличие гальванического слоя? Все просто. Именно он дает следующие преимущества:
Незаметный слой имеет только один недостаток — со временем он стирается. Но для владельца кольца или цепочки из золота и серебра такие дефекты будут незаметны, кроме вариантов, когда золочением меняют цвет серебра. Но восстановить гальваническое покрытие можно, обратившись в ближайшую ювелирную мастерскую.
Гальваника и гальваническое покрытие
Гальваника – это электрохимический процесс. Его участники – ток, основа, электролит. Через последний пропускают напряжение. Электролит всегда металлический. Его частицы оседают на основу, образуя на ней тонкий слой свинца, цинка или другого элемента. Это не просто поверхностное покрытие. Атомы электролита проникают в верхние слои трубы, авиадетали и любой другой обрабатываемой поверхности, тем самым образуя гальваническое покрытие.
В ванную погружают два электрода. Один положительно заряженный, другой – отрицательно. К плюсовому (аноду) крепят будущее покрытие, к примеру, золотой брусок. Все металлы положительно заряжены. Их частицы стремятся к отрицательному элементу (катоду). Поэтому минусом заряжают основу, требующую обработки.
Обработка проводится, чтобы улучшить характеристики деталей. Нанесение гальванических покрытий улучшает антикоррозийные свойства. К примеру, медные элементы изнашиваются, соприкасаясь с влагой атмосферы или с водой. Чтобы продлить срок службы изделий из красного металла, его покрывают пленкой из элемента нечувствительного к влаге. Метод нужен и чтобы усилить защиту стали от электрохимических процессов. Иногда, гальванику применяют чисто в декоративных целях, улучшая внешний вид основы. Так, золочение и посеребрение украшений осуществляется именно под действием электрического тока.
Метод широко используется за счет своей дешевизны, простоты исполнения. Плата за использование электрического тока фиксирована в каждом регионе «Энергосбытом». Она не бьет по карману, учитывая стоимость конечных изделий. В час тратятся не больше 30-ти киловатт. Однако, гальваника в домашних условиях не возможна для крупногабаритных изделий. Домашняя гальваника процесс подходящий для декоративной отделки небольших деталей интерьера. Ювелиры пользуются гальваникой для покрытия ювелирных украшений.
Копейки стоят и электролиты – водные растворы кислот и солей. Правда, соединение хранят в отдельных, герметичных помещениях, ведь они, в большинстве своем, токсичны. Те, кто взвешивают и доставляют в гальваническую мастерскую нужное количество реагентов, облачаются в маски, перчатки, специальные костюмы. Над весами располагают мощную вытяжку, дабы избавится от вредных паров.
Слой всего в 2 микрометра золота делает бижутерию износостойкой. При правильном нанесении покрытие ровное, без пузырьков и прочих пустот, плотное. Наносят золото и на само … золото. Дело в том, что дополнительный слой, осажденный гальваническим методом, в два раза повышает твердость изделия из литого металла. Кроме того, пленка подсвечивает украшение. Напыление ярче, искрящейся, солнечнее, чем негальваническое золото.
Осаждают драгоценный металл и для реставрации сережек, колец, кулонов и прочих творений ювелиров. Гальваника позволяет точечно заполнять сколы, полости в изделиях. Пленка из золота так же выравнивает поверхность поцарапанного, к примеру, украшения.
Для напылений используют не только драгоценные металлы, но и олово, латунь, цинк, кадмий, никель, медь, свинец. Последний, кстати, становится виновником многих болезней. Те, кто занимается гальваническим свинцеванием, часто страдают малокровием Накапливаясь в организме, металл так же способствует появлению серых бляшек на деснах. Лечение одно – прервать работу, сменить вид деятельности.
Головокружения, мигрени вызывает излишек в организме кадмия. Его вдыхают при очистке анодов. Соединения цинка раздражают слизистые. У тех, кто обслуживает электролитические ванные с никелем, иногда появляются экземы, язвы на коже. Обычно, специалисты знают, на что идут, ведь они оканчивают профильные ВУЗы и разбираются в химии.
Первым ученым, применившим метод гальванического осаждения, металлов был Борис Якоби. Настоящее имя немца Мориц Германн. Ученый стал называть себя иначе, переехав в начале 19-го века жить в Россию. Здесь Якоби и открыл в 1838-ом году метод гальванопластики. Академик способствовал продвижению технологии, посоветовав применять ее при производстве монет, типографического оборудования, художественном ремесле.
Однако, назвали технологию в честь другого ученого. Луиджи Гальвани применил электролитический метод практически одновременно с Борисом Якоби. Итальянский врач и физик посвятил себя изучению электричества.
Плюс электролитической технологии в том, что с ее помощью можно равномерно покрывать детали сложных форм. Толщина металла на всей поверхности основы получается одинаковой. Нанесенная пленка требует шлифовки, если ее назначение декоративное.
Интересно, что термин гальваника применяют не только в металлургии, машинной промышленности, химической отрасли и ювелирном деле. Понятие пригодилось даже косметологам. Они, конечно, не осаждают металлы на лица или тела клиентов. Просто, гальваническая чистка кожи основана на воздействии на покровы током малой мощности. При этом жиры, скопившиеся в порах, разжижаются и покидают полости.
Косметологи, конечно, не входят в «общество гальванотехников и специалистов в области обработки поверхностей», хотя понятие гальваника для лица существует и таковое в стране и имеется. Российская организация имеет свой сайт. На нем выкладываются все новости, связанные с процессом электролитического осаждения одного металла на другой. Сообщество так же выпускает специализированный журнал с названием, дублирующим имя общества.
В номерах можно найти следующие статьи: — «Выпущен учебник «Теоретическая электрохимия», «У ОАО Тамбовгальванотехника открылся филиал в столице» и не только. Ресурс информирует читателей о вакансии гальваника, связанных с методом электролитического напыления, на крупных предприятиях России. К слову, специалистов по гальванизации так и называют – гальваны.
Гальванопластика: делаем украшения в домашних условиях
Наука всегда помогала человечеству изобретать что-то новое и делать что-то необыкновенно красивое. Так при помощи метода гальванопластики современное общество сегодня пытается скопировать элементы природы: листья, цветы, букашек, жуков, и сделать из них настоящие произведения искусства. А почему бы и нет: такие изделия всегда будут актуальными и популярными, так как придумать лучшие формы, чем сделала это природа, человеку еще не удавалось.
Давайте сегодня попробуем хоть немного разобраться с тем, что такое гальванопластика, какие примеры гальванопластики мы можем встретить в повседневной жизни, и как ее используют для создания самых необыкновенных по красоте ювелирных украшений.
Что такое гальванопластика понятным языком?
Гальванопластика – технология получения точных металлических копий различных предметов, путем осаждения разнородных металлов на модели. Другими словами, мы берем в руки какой-то предмет, который хотим скопировать до мельчайших подробностей. Далее посредством электрохимического влияния и разнородных манипуляций, мы осаждаем на этом предмете тонкий слой металла. На следующем этапе модель отделяется от покрытия. Все.
Основной целью метода гальванопластики является получение точной металлической копии модели, воспроизведение точной формы предмета, или нанесение тонкого покрытия металла. Вы, скорее всего, понимаете, что если взять в руки лист с любого дерева, то его механическими методами просто невозможно скопировать до мельчайших подробностей. На такие подвиги способна только машина или супер точный робот. Однако все равно всех перегибов, выпуклостей и мельчайших деталей компьютеризированный мозг не способен воспроизвести.
Гальванопластика получила такое романтическое название по той причине, что осаждаемый в процессе электролиза металл «пластически точно» воспроизводит изделие, отпечаток которого был в форме.
Начало этой технологии в России и во всем мире связано с именем Б.С. Якоби (1801-1874 гг.), который и открыл метод гальванопластики. Якоби родился в Германии – здесь его звали Мориц Герман. В 1835 году он переехал в Россию.
В 1836 г. Якоби Б.С. изобрел оригинальную конструкцию медно-цинкового гальванического элемента. 4 октября 1838 года Б.С. Якоби официально сообщил о своем изобретении в письме к секретарю Академии наук П.Н. Фуссу в город Санкт-Петербург. На следующий день об изобретении было незамедлительно доложено на заседании Академии наук. К письму была приложена гальванопластическая копия гравировальной доски, на которой был изображен двуглавый орел. Под орлом помещалась надпись, составленная женой ученого: «Великое великим парит и осеняет».
Метод гальванопластики дает самые неограниченные возможности для копирования, и, соответственно, для творчества. Это метод позволяет создавать документально точные:
Также эта технология широко применяется при реставрации или создании предметов интерьера, скульптур, статуэток, светильников, подсвечников, предметов быта, сувениров и т.д.
Принцип действия
Принцип работы этого метода довольно простой. Рассмотрим процессы покрытия и копирования.
Предмет, например, ложка, вилка, табличка, монета, пластик, эмаль, листик с дерева помещается в ванную с химическим раствором. Далее эта вся система подключается к источнику питания и запускается электрохимическая реакция, при которой металл из раствора (то есть, атомы металла, присутствующие в жидкости) осаждается на поверхности предмета. Чем дольше поддерживать протекание реакции, чем толще осадок получается на модели. Далее процесс останавливается, модель остужается и промывается в проточной воде от реактивов. Все готово, предмет покрыт слоем металла.
Если вы собрались не нанести покрытие на предмет, а полностью скопировать его, не подвергая никаким воздействиям, то путь немного другой.
а) С копируемого предмета или изделия (назовем его моделью) прежде всего снимают отпечаток с двух сторон на легкоплавком металле, воске, пластилине или гипсе, как, например, делается отпечаток ключа для копирования.
б) Далее эти две половинки-копии отпечатков соединяют (склеивают) между собой, оставляя отверстие для заливки модельного материала типа воска – эта конструкция называется литейной формой.
в) После в эту форму заливается жидкий легкоплавкий металл.
Для позолоты куполов храма Христа Спасителя в Москве, Исаакиевского собора, Петропавловского собора и нескольких других гальванопластическая мастерская при участии Б.С. Якоби израсходовала 45 пудов 32 фунта (750,2 кг) золота.
г) Литейная форма помещается в холодное место, чтобы мастер-модель застыла.
д) Чтобы достать полученную мастер-модель, литейную форму распиливают на две половинки таким образом, чтобы ни в коем случае не повредить полученную копию. Далее ее обезжиривают и подвергают меднению в электролитической ванне, то есть, гальванопластике. Для того чтобы металл не откладывался на тех сторонах формы, где нет оттиска, их покрывают расплавленным воском или парафином при помощи кисточки.
е) После процесса гальванопластики легкоплавкий металл, заключенный в медную оболочку, расплавляют в кипящей воде, получая таким образом матрицу. Последнюю заливают гипсом или свинцом, и копия готова.
Преимущества метода
Изготовление копий предметов методом гальванопластики предоставляет ряд преимуществ:
Обучение работы с гальванопластикой дома с нуля
Для повторения эксперимента дома вам придется хорошенько подготовиться, однако мы заранее предостерегаем вас, что придется иметь дело с ядовитыми химическими реактивами. Поэтому или все таки оставьте эксперименты для специалистов, или проводите ваши опыты в хорошо проветриваемой комнате с мощной вытяжкой, чтобы не отравиться.
Оборудование
Какое оборудование нужно собрать:
Готовим раствор
Далее приготовление раствора. Если вы хотите на поверхности пластины осадить медь, например, для меднения листьев, тогда берут 150. 180 г медного купороса. Его необходимо тщательно перемещать с 1 литром чистой (желательно дистиллированной) воды. В эту химию для повышения электропроводности добавляют серную кислоту плотностью 1,4. 1,6 г/см3 массой 20. 25 г. Для повышения качества осажденной меди можно добавить спирт в количестве 8. 10 г/л.
Запомните, что в электролите не должны присутствовать никакие органические включения, вредно влияющие на работу раствора.
Химические составы электролитов для никелирования, серебрения, золочения, и т.п. отличаются друг от друга, но в их составе обязательно присутствует кислота, вода и сульфаты или нитраты наносимых металлов.
Расчет плотности тока
Ровное плотное покрытие предмета металлом (медью, никелем и прочими металлами) получается при определенной величине тока, которая зависит от двух факторов:
Производится следующий расчет. К примеру, модель предмета имеет общую поверхность равную 0,5 дм2. Допустимая плотность тока в реакции должна составлять 0,5 А/дм2. Это значит, что ток не должен превышать Iмакс=0,5-0,5=0,25 (А).
Теперь собираем схему
Нам нужно подготовить два электрода, которые называют катод (электрод с отрицательным потенциалом) и анод (электрод с положительным потенциалом).
В нашей схеме катод состоит из трех деталей:
Модель очень жестко закрепляется вручную на токопроводе. Эта деталь в свою очередь вешается на токоподвод, который в горизонтальном положении крепится на стеклянной таре. Далее при помощи обычных проводов токоподвод присоединяется к отрицательному полюсу источника питания.
Собираем анод. Анодных пластин должно быть две. Обычно они изготавливаются из двух толстых пластин меди, которые устанавливаются в ванну на определенном расстоянии друг от друга, параллельно. Расстояние выбирается таким образом, чтобы между анодными пластинами свободно помещалась подвешенная модель катода. Однако можно сделать анод другим способом. Возьмите одну медную пластину и загните ее в форме цилиндра. При этом имейте в виду, что объема внутри цилиндра должно быть столько, чтобы туда без проблем помещался катод, со всеми своими подвесками. Важно, чтобы покрываемые предметы были обращены к анодам своими наибольшими площадями и находились с ними примерно в параллельных плоскостях.
Далее аноды крепятся к горизонтальным токоподводам. Эти перекладины, необходимо снабдить клеммами для удобства и надежности соединения. Проволоки, которыми прикреплен анод к перекладине, должны находиться выше уровня электролита, особенно если они сделаны из другого металла. Иначе в этом месте проволока утончается и перегорает.
Аноды должны быть очень тщательно очищены от окислов, грязи и обезжирены, так же как и предметы, предназначенные для покрытия металлом.
Важным условием успеха данной технологии является чистота. Если в электролите появилась легкая муть или образовался осадок, то раствор необходимо профильтровать. Для этого найдите пустую емкость достаточного размера. Вымойте ее. Просушите. За это время вся грязь в растворе усядется. Аккуратно, не опрокидывая стеклянную ванную, посредством трубочки (как сливают бензин с машины) либо чашки (методом зачерпывания), перелейте раствор. Гущу со дна зачерпывать не стоит. Ее лучше просто утилизировать. Однако остатки раствора не стоит смывать в канализацию. С трубами могут потом работать сантехники, которые просто-напросто пожгут себе руки, при контакте с вашими химикатами, да и труды от такого раствора вам спасибо не скажут.
Электрическая схема подключения
Электрическую схему подключения вы можете без проблем найти в интернете. Однако следует помнить одно простое правило. Для получения хорошего осадка необходимо, чтобы в процессе реакции поддерживалась надлежащая сила тока на единицу поверхности катода. Для регулирования электрической схемы пользуются реостатом, который вводят через провода к ванне. А чтобы знать напряжение на электродах, ставится вольтметр.
Примеры изделий из гальванопластики вы могли видеть в церквях, музеях, выставках. Это иконы, гербы, таблички с надписями.
Финиш
Запомните, что предмет, вынутый из ванны, как бы хорошо он ни был предварительно отполирован, имеет матовую поверхность. Для придания блеска его полируют тончайшим мелом (зубным порошком) при помощи суконки или прорезиненного круга.
Покрытие металлом неметаллических предметов: жуков
Для покрытия металлом различных насекомых, бабочек, жуков, других предметов их необходимо подготавливать соответствующим способом. Насекомых вымачивают в 1,5 % растворе сулемы (хлорид ртути II, бесцветное кристаллическое растворимое в воде очень ядовитое соединение). Далее их высушивают, покрывают специальным лаком или тонким слоем воска. Затем всю поверхность нужно сделать токопроводящей, иначе металл не ляжет. Для этого жука при помощи кисточки смазывают жидкой кашицей из графита, разведенного на спирте или водке. После высыхания излишки графита удаляют.
После этого насекомое подвешивают на нескольких тонких медных проволочках диаметром 0,1-0,2 мм и помещают в гальвано-пластическую ванну. Для устранения плавучести в электролите бабочку или жучка прикрепляют парафином к грузику. Это может быть стекло или кусочек пластмассы. Продолжительность этого процесса обычно занимает несколько часов. Толщина покрытия может колебаться от 0,1 до 2 мм в зависимости от выдержки.
Возможно ли делать украшения по методу гальванопластики в домашних условиях
На данный вопрос есть только лишь один ответ: да, все у вас может получиться, однако придется хорошенько «заморочиться». Причин тут несколько:
Мастер-класс изготовления украшения по технике гальванопластики в домашних условиях
Чаще всего нас интересует техника гальванопластики с точки зрения изготовления различных украшений, как бижутерии, так и ювелирных изделий. Давайте на простом примере разберемся, как в домашних условиях можно изготовить украшение из листьев.
Итак, вы, наверное, растерялись, прочитав эту статью. Понятное дело. Для того чтобы воспроизвести весь этот алгоритм, требуется достаточное количество знаний из многих отраслей науки и техники. Тут без подготовки не обойтись. Однако все приходит с опытом, великими учеными не рождаются, а становятся, преодолевая огромные кучи книг, посещая множество лабораторий, претерпевая попытки и неудачи. Поэтому если вы захотели поэкспериментировать или просто поиграться в великого химика, тогда не пугайтесь умных слов и длинного списка работ, а действуйте, и скоро на горизонте появится результат.