Hochwertige (und sichere) Kupferbeschichtung

Hier gibt es einige Methoden der Kupfergalvanisierung, die jedoch entweder gefährlich sind, Ergebnisse von sehr geringer Qualität liefern oder einen Arm und ein Bein kosten. Ihr plattiertes Objekt sollte ein leuchtendes, glänzendes Rot haben, nicht geschwärzt, und Ihr Taschenbuch sollte nicht von chemischen Kosten oder Krankenhausrechnungen hart getroffen werden.

Die Methode, über die ich hier schreibe, ist die Kupferacetatmethode. Anstatt vorgefertigtes Kupferacetat zu kaufen, werden wir es selbst herstellen.

Ich wollte, dass diese Anleitung so einfach wie möglich, sicher wie möglich und so billig wie möglich ist.

Die Kupferbeschichtung hat eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten. Ästhetisch kann damit ein Steampunk-Look auf ansonsten schlecht sitzenden Metallen erzeugt werden. Durch Anodisieren des Objekts nach dem Plattieren können brillante, mehrfarbige Objekte erstellt werden. Elektrisch erzeugt es eine gut leitende Oberfläche zum Löten oder zur Verwendung in Wechselstromkreisen (für den Hauteffekt). Es wird auch häufig verwendet, um hartnäckige Materialien für andere Beschichtungen wie Nickel und Silber auf der Straße vorzubereiten.

Wenn Sie diese Anleitung mögen, aber eine silberne Oberfläche anstelle einer Kupferoberfläche wünschen, lesen Sie meine Anleitung zur Vernickelung!

//www.instructables.com/id/High-Quality-and-safe-Nickel-Plating/

In einem anderen Punkt, ich liebe deine Fragen! Ich habe festgestellt, dass einige Leute die gleichen Fragen stellen, daher habe ich am Ende dieser Anleitung einen Schritt / Folie / Abschnitt / whatchamacallit "Allgemeine Fragen" hinzugefügt. Schauen Sie dort nach, um schnelle Antworten auf die meisten Fragen zu erhalten, die Sie möglicherweise haben. Wenn Sie einen neuen haben, kommentieren Sie unten und ich werde ihn gerne beantworten und meinem Schritt / Folie / Abschnitt / whatchamacallit hinzufügen: D.

Ein kurzer Haftungsausschluss - Kupferacetat, die Chemikalie, die wir herstellen werden, ist giftig. Der Titel "Hochwertige (und sichere) Kupferbeschichtung" bezieht sich eher auf die Tatsache, dass Sie nicht mit wahnsinnig starken Säuren spielen müssen, die Ihre Haut verbrennen oder Sie auffordern, Batterien zu öffnen. In den Konzentrationen, mit denen wir arbeiten werden, ist der Prozess ziemlich sicher. Trinken Sie die Lösung jedoch NICHT und waschen Sie nach dem Plattieren unbedingt Ihre Hände und wischen Sie alle Oberflächen, die sich Ihrer Plattierungslösung nähern oder mit dieser in Kontakt kommen, ordnungsgemäß ab. Beaufsichtigen Sie immer Kinder. Das heißt, viel Spaß!

Schritt 1: Materialien

Sie benötigen ein paar Dinge, die Sie alle in Ihrem örtlichen Supermarkt oder im Haus finden können:
Destillierter weißer Essig (5% Säure oder höher, Lebensmittelgeschäft)
Wasserstoffperoxid (3% oder höher, Apotheke)
Cameo Aluminium- und Edelstahlreiniger (Reinigungsmittel)
100% Kupfer Scoring Pad (Reinigungsmittel)
Alligatorleitungen (elektrisch)
* 6V Laternenbatterie (Camping)
1 Pint Weithals-Einmachglas (Konserven)
Papierhandtücher (Papiervorräte)
Nitrilhandschuhe (Reinigung, Apotheke oder Heimwerker)

Hinweis: Wenn Sie sehr große Dinge galvanisieren möchten, müssen Sie viel Essig, Wasserstoffperoxid, Kupfer und größere Behälter kaufen. Umgekehrt können Sie eine Kupferelektrode mit Baumwollwatte bedecken, in die Elektrolytlösung eintauchen und dann das Kupfer "aufmalen".

Sie können die Kupfer-Scoring-Pads durch Kupferschrottrohre oder -drähte ersetzen. Der einzige (große) Vorteil bei der Verwendung der Scoring-Pads besteht darin, dass sie eine sehr große Oberfläche haben, die in späteren Schritten nützlich sein wird.

* Siehe meinen Hinweis im letzten "Schritt" zur 6-V-Laternenbatterie. Sie können es durch eine 1, 5-V-Batterie oder ein paar AAs ersetzen, wenn Sie möchten, oder es würde Ihnen etwas Geld sparen.

Schritt 2: Erstellen Ihres Elektrolyten 1/2

Als erstes müssen wir unseren Elektrolyten Kupferacetat herstellen. Diese chemische Lösung enthält positive Kupferionen, die beim Galvanisieren von unseren negativen Kathoden angezogen werden. Bitte beachten Sie, dass Kupferacetat giftig ist. Bitte widmen Sie ihm einen Behälter, der niemals für Lebensmittel verwendet wird, und waschen Sie Ihre Hände gründlich, nachdem Sie damit in Kontakt gekommen sind.

Beginnen Sie, indem Sie gleiche Teile destillierten Essigs und Wasserstoffperoxids in Ihr Einmachglas geben (dh "halb und halb"). Das Verhältnis muss nicht genau sein, Sie können also die Mengen im Auge behalten. Das Wasserstoffperoxid bewirkt, dass das Kupfer schnell oxidiert, wodurch das Kupfer schnell mit der Essigsäure reagieren kann.

Erhitzen Sie die Mischung in der Mikrowelle, bis sie leicht dampft. Dies dauerte ungefähr 1 Minute, 45 Sekunden für mich. Sie können Ihre Mischung auch bei schwacher Hitze in einem Glasbehälter (nicht aus Metall) erhitzen. Durch Erhitzen der Mischung wird die chemische Reaktion im nächsten Schritt beschleunigt.

Schritt 3: Erstellen Ihres Elektrolyten 2/2

Bevor Sie fortfahren, waschen Sie Ihre Hände gut, um alle Öle von Ihrer Haut zu entfernen. Öle verhindern, dass unser Essig-Peroxid-Gemisch mit dem Kupfer reagiert. Verunreinigungen an Ihren Händen können die Lösung ebenfalls verschmutzen und zu einem schlechten Finish beim Beschichtungsprozess führen.

Dehnen Sie das Kupfer-Scheuerschwamm aus und zerbrechen Sie es in zwei Teile. Wir werden ein Stück verwenden, um uns in der Essig-Peroxid-Mischung aufzulösen, und das andere später als Elektrode. Das kupferfarbene "Scrubby" -Material kann sehr scharf sein - möglicherweise möchten Sie dazu ein Paar Handschuhe anziehen.

Legen Sie nun das Kupfer in die warme Essig / Peroxid-Mischung. Schrauben Sie den Deckel auf und schwenken Sie die Flüssigkeit und das Kupfer vorsichtig in das Glas. Mit der Zeit wird die Mischung immer blauer. Die blaue Farbe kommt vom Kupferion im Kupferacetat. Je länger Sie das Kupfer in der Mischung belassen, desto gesättigter und blauer wird die Lösung.

Ein kurzer Tipp: Sie möchten KEINE übermäßig gesättigte Kupferacetatlösung haben. In der Tat ist es weitaus besser, eine schwächere Lösung zu haben als eine stärkere. Wenn wir mit dem Galvanisieren beginnen, möchten wir, dass die Kupferatome sehr dünne, gleichmäßige Schichten auf unserem Objekt bilden. Wenn sich das Kupfer zu schnell aufbaut, haftet es nicht gut und es entstehen "Brandflecken".

Schritt 4: Herstellung der Kupferelektrode

Nehmen Sie ein Viertel des Kupfer-Scoring-Pads (die Hälfte dessen, was von dem auseinandergezogenen übrig geblieben ist) und erstellen Sie eine "Tränenform". Sie möchten, dass das dickere Ende sehr dicht gepackt ist, damit es nicht schwimmt. Beim Galvanisieren entstehen Blasen, die sich in Ihrem Drahtgeflecht verfangen können. Nehmen Sie am dünneren Ende Ihrer Kupferträne mehrere Stränge und drehen Sie sie zu einem Draht, der aus Ihrer Acetatlösung herausragen kann. Wenn wir mit dem Plattieren beginnen, möchten wir vermeiden, dass die Krokodilklemmen auf der Anodenseite in die Acetatlösung eingelegt werden. Jegliches Metall auf der Anodenseite dringt in den Elektrolyten ein, verunreinigt ihn und führt zu einem sehr schlechten Endfinish.

Nehmen Sie die erste Alligatorleitung und befestigen Sie ein Ende an Ihrer neu hergestellten Kupferelektrode. Nehmen Sie das andere Ende des ersten Alligatorkabels und schließen Sie es an den Pluspol Ihrer Batterie an. Dies ist jetzt Ihre "Anode". Legen Sie Ihre Anode so weit wie möglich in eine Kupferacetatlösung.

Schritt 5: Vorbereiten Ihres Metallobjekts für die Galvanisierung

Um ein gutes Finish zu erhalten, ist es SEHR wichtig, Ihre Oberflächen vorzubereiten. Wenn Sie die Oberfläche nicht vorbereiten, erhalten Sie ein fleckiges, dunkles und unebenes Finish mit Schmutzflecken und sogar Fingerabdrücken. Nicht gut. Es kann auch zu einer schlechten Haftung der Beschichtung auf dem Grundmetall kommen, wodurch die Beschichtung abblättern und abreiben kann, wenn das Grundmetall nicht sauber ist.

Zur Vorbereitung meiner Oberflächen verwende ich gerne Cameo Aluminium und Edelstahlreiniger. Es kostet nur ein paar Dollar und wirkt Wunder.

Ziehen Sie Ihre Nitrilhandschuhe an und greifen Sie nach Ihrem Gegenstand. Tragen Sie einen kleinen Tupfer flüssige Spülmittel auf, schrubben Sie das Produkt und spülen Sie es dann aus (auch Handschuhe). Dadurch werden das meiste Fett, der Schmutz und der Schmutz von Ihrem Objekt entfernt. Wir sind aber noch nicht ganz fertig! Wir müssen immer noch Oxidation oder hartnäckige Ablagerungen von unserem Objekt entfernen.

Kombinieren Sie eine kleine Menge Cameo mit ein paar Tropfen Wasser, um eine Paste zu machen. Schmiere diese Paste und schrubbe dein Objekt erneut. In ein oder zwei Minuten entfernen die Säure und die Schleifmittel im Cameo die Metalloxide und die harte Masse. Es ist SEHR wichtig, dass dies gut und vollständig gemacht wird. Sie können feststellen, dass Sie fertig sind, wenn die gesamte Oberfläche ein gleichmäßiges, mattes Grau aufweist (zumindest für graue Metalle).

Spülen Sie Ihr Objekt gründlich aus und tupfen Sie es mit einem Papiertuch trocken.

Befestigen Sie nun das zweite Alligatorkabel an Ihrem Objekt. Versuchen Sie nach Möglichkeit, es an einer unauffälligen Stelle anzubringen, die normalerweise nicht vor Ort ist. Wenn Sie keinen geeigneten Ort finden (z. B. hat eine Münze keine versteckten Teile), müssen Sie den Clip während des Plattierens einfach häufig bewegen.

Schritt 6: Galvanisieren

Stellen Sie sicher, dass die Kupferkugel am Pluspol der Batterie befestigt ist und dass Ihr Objekt mit dem Minuspol Ihrer Batterie verbunden ist. Wenn dies rückwärts erfolgt, funktioniert die Galvanisierung nicht und Sie verunreinigen Ihren Elektrolyten.

Tauchen Sie Ihr Objekt mit einer sanften Bewegung vollständig in den Elektrolyten ein. Halten Sie den Draht fest und bewegen Sie das Objekt in der Lösung vorsichtig hin und her, während Sie es langsam drehen. Nach einigen Sekunden sollten Sie feststellen, dass sich das Grundmetall gelb färbt. Jubeln! Du bist auf dem richtigen Weg! Wirbeln und drehen Sie Ihr Objekt weiter, um eine tiefere rote Farbe und eine dickere Kupferplatte zu erhalten.

WICHTIG: Sie müssen Ihr Objekt während des Galvanisierens in Bewegung halten. Wenn Sie dies nicht tun, erhalten Sie "Brandflecken", an denen sich das Kupfer zu schnell angesammelt hat. Während diese Flecken herausgeschliffen werden können, haftet das Kupfer nicht gut am Grundmetall und blättert leicht ab.

WICHTIG: Halten Sie Ihr Objekt mindestens einen Zentimeter oder mehr von Ihrer Kupferelektrode entfernt. Auch hier erhalten Sie aus den oben genannten Gründen Brandflecken.

Schritt 7: Post Prep

Ihr glänzendes, neu verkupfertes Objekt wird schnell patiniert, da es Luft, Wasser, Salz, Haut und vielem mehr ausgesetzt ist. Diese Oxidation kann mit einer sehr leichten Politur von einer ungeschützten Oberfläche entfernt werden. Wenn Sie Ihr plattiertes Objekt polieren möchten, verwenden Sie leichten Druck und milde Reinigungsmittel, um ein Abpolieren der Kupferschicht zu vermeiden. Wenn Sie wirklich Lust haben, können Sie auch eine umgekehrte Galvanisierung durchführen, um Patina zu entfernen. Tauchen Sie einfach schnell in Ihren Elektrolyten ein, wobei die Elektrodenspannungen vertauscht sind. Wenn Sie die rote Kupferfarbe ohne Patina wünschen, kann ein schnelles Sprühen mit einem anständigen Klarlack oder einem geeigneten Metallpolieröl / -wachs die Oberfläche schützen.

Das Coole an kupferbeschichteten Gegenständen ist, dass Sie sie mit der Kupferbeschichtung mit anderen, schwierigeren Metallen beschichten können. Zum Beispiel haftet Nickel nicht gerne an einigen Stählen, ohne sie zu überreden. Sie können also vor dem Auftragen einer Nickelbeschichtung eine leichte Kupferbeschichtung auftragen.

Außerdem können Sie Ihre übrig gebliebene Kupferacetatlösung auch für spätere Beschichtungszwecke aufbewahren. Setzen Sie einfach den Deckel auf das Glas und verschließen Sie es fest. Stellen Sie sicher, dass Sie es mit "POISON - COPPER ACETATE" beschriften und von den winzigen Händen der Kinder fernhalten. Spülen Sie alles, was mit der Lösung in Kontakt kommt, gut aus und lagern Sie es an einem sicheren Ort.

Schritt 8: Häufige Fragen

Kann ich [Ihr Metall hier einfügen] mit Kupfer beschichten?
Es hängt davon ab, ob. Bestimmte Metalle spielen gut zusammen, andere nicht. Diejenigen, die dies nicht tun, werden "ungleiche Metalle" genannt. Auf dem Bild finden Sie eine Tabelle, die ich von RFI ausgeliehen habe. Die Tabelle soll Sie darüber informieren, wann eine galvanische Reaktion auftreten kann, die Korrosion verursacht. Für unsere Zwecke sagt es uns auch, welche Metalle kompatibel sind und welche nicht. Je niedriger die Größe der Zahl (auch als absoluter Wert bezeichnet) ist, desto kompatibler (dh ähnlich) sind die Metalle. Wenn Sie versuchen, ein Metall zu beschichten, das nicht kompatibel ist, müssen Sie möglicherweise zuerst mit Nickel oder einem anderen Metall beschichten. Aluminium sollte zum Beispiel mit Nickel beschichtet werden, bevor es mit Kupfer beschichtet werden kann. Meine Anleitung zum Vernickeln finden Sie hier: //www.instructables.com/id/High-Quality-and-safe-Nickel-Plating/

Wie plattiere ich nicht leitende Objekte?
Zuerst müssen Sie sie leitfähig machen. Sie können dies mit leitfähigen Farben, leitfähigen Klebstoffen und sogar Metallblättern (denken Sie an Blattgold) tun, solange alles, mit dem Sie Ihre Oberfläche beschichten, nicht wasserlöslich ist. Ich habe selbst nicht viel damit experimentiert, was bedeutet, dass Sie es müssen. Senden Sie mir eine Nachricht mit Ihren Ergebnissen, und ich werde sie hier veröffentlichen, damit andere darauf verweisen können.

Wie viel Spannung / Strom brauche ich?
So wenig wie möglich. Je niedriger die Spannung und der Strom sind, desto bessere Ergebnisse erhalten Sie. Sie benötigen mindestens 0, 5 V DC, um mit Kupfer zu plattieren. AC- oder D-Zellen-Akku liefern ziemlich gute Ergebnisse. Wenn Sie keinen Zugang zu niedrigeren Spannungen haben, können Sie den Elektrolyten in einen großen Behälter geben und Ihre Elektroden so weit wie möglich von einem anderen entfernen. Durch die Vergrößerung des Abstands wird auch der Widerstand des Stromkreises erhöht und der Strom verringert.

Kann ich Kupferchlorid oder einen anderen Elektrolyten verwenden, anstatt ihn mit Essig und dergleichen herzustellen?
Ja, du kannst. Ich mag einfach die Idee, meine eigenen Chemikalien herzustellen. Sie können Root Kill (das sind grüne Kristalle, wenn ich mich recht erinnere) in Ihrem örtlichen Baumarkt für relativ wenig Geld bekommen.

Kann ich andere Säuren als Essigsäure (Essig) verwenden?
Ja ..... aber seien Sie vorsichtig ... Diese Anleitung wurde für durchschnittliche Joes und Jolenes geschrieben, nicht für Chemiker. Andere Säuren können erheblich gefährlicher sein und einige sehr böse, sehr giftige Chemikalien in die Luft abgeben. Wenn Sie kein erfahrener Chemiker sind (dh Sie haben einen tatsächlichen Abschluss, nicht nur AP Chem in der High School oder Chem 111 im College), würde ich nicht empfehlen, mit anderen Chemikalien zu spielen.

Ist das Überziehen von Münzen illegal?
Das erste, worauf ich hinweisen möchte, ist, dass ich nur Münzen benutze, weil sie überall und per Definition billig sind. Der Kupfer- und Nickelgehalt macht sie ideal für kleine Experimente. Dies ist keine Anleitung zum "Plattieren von Münzen", Münzen sind einfach handlich und erkennbar. Für diejenigen unter Ihnen, die das Chemielabor der High School besucht haben, haben Sie wahrscheinlich Viertel, Groschen und Pfennige für ein paar verschiedene Experimente im Klassenzimmer verwendet.

Soweit es legal ist, Münzen zu plattieren, ist es meines Wissens legal, solange Sie 1) kein Metall von den Münzen entfernen, um dieses Metall zu verkaufen, 2) nicht versuchen, sie als etwas zu übergeben, das sie nicht sind (dh ein verkupferter Cent ist 10 Cent wert, nichts weiter) und 3) Verunstalten Sie die Münzen nicht aus böswilliger Absicht. Als persönlicher Haftungsausschluss ist dies MEIN Verständnis - nehmen Sie es mit einem Körnchen Salz. Wenn dies nicht korrekt ist, würde ich eine freundliche E-Mail oder Nachricht vom US-Finanzministerium oder anderen qualifizierten Personen begrüßen.

Warum verwenden Sie eine 6-V-Laternenbatterie, wenn Sie sagen, dass niedrigere Spannungen besser sind?
-Der Unterschied in der Beschichtungsqualität zwischen niedrigen Spannungen (0, 5 VDC ist der niedrigste Wert, den Sie erreichen können) und 6 VDC ist nicht groß. ABER die Zeit, die zum Plattieren mit 6VDC benötigt wird, ist viel kürzer.
-Wenn Sie niedrigere Spannungen wünschen, können Sie dies tun, indem Sie Anode und Kathode weiter auseinander bewegen. Dies liegt daran, dass Ihr Elektrolyt als variabler Widerstand fungiert und der quadratische Widerstand Ihrer Anode und Kathode zwei weitere Widerstände mit festem Widerstand erzeugt. Je weiter Ihre Anode und Kathode voneinander entfernt sind, desto größer ist der Widerstand des Elektrolyten, desto größer ist der Spannungsabfall über dem Elektrolyten, desto niedriger ist die Spannung zwischen der Kathode und dem Elektrolyten, der ihn direkt berührt. Ohne einen Elektronikkurs zu besuchen, kann dies etwas schwierig zu verstehen sein. Wenn Sie dies nicht tun, müssen Sie mir einfach vertrauen.
-Gute Laternenbatterien halten sehr lange. Sie haben viele, viele AA-Batterien parallel, wodurch Sie mehr Saft und einen höheren Strom erhalten, wenn Sie dies wünschen.
-Laternenbatterien lassen sich leicht an Krokodilklemmen befestigen und benötigen keine Batteriehalter.
- Wenn sich die Batterie entleert, steigt der Innenwiderstand nicht wesentlich an und die Spannung fällt aufgrund der hochparallelen internen Batterieanschlüsse nicht stark ab. Dadurch erhalten Sie konsistentere Ergebnisse.

Kann ich Aluminium plattieren?
Ich würde es vermeiden. Aluminium ist nur eines dieser Metalle, die nicht gut plattieren. Wenn Sie ein korrosionsbeständiges Finish suchen, können Sie das Aluminium eloxieren, um eine klare Oxidschicht zu erzeugen, die extrem korrosionsbeständig ist. Wenn Sie nach einem farbigen Finish suchen, können Sie Farbstoffe erhalten, die in die Oxidschicht absorbieren und diese in jeder gewünschten Farbe färben (genau das tun Apple und andere Unternehmen, um iPods mit verschiedenen Farben herzustellen).

Kann ich eine Kupferbeschichtung verwenden, um das Rosten von Stahlteilen zu verhindern?
Nein auf keinen Fall. Dies hat verschiedene Gründe.
- Kupferpatina (dh Rost) und kann im Laufe der Zeit abplatzen und mikroskopische und makroskopische Löcher durch Ihr Grundmetall freilegen. Wenn Salz, Wasser und Sauerstoff das Grundmetall erreichen, rostet es unter Ihrer Beschichtung, wodurch mehr Beschichtung abblättert und ... Sie auf die Idee kommen.
- Kupfer erzeugt eine galvanische Reaktion (wie die meisten Batterien funktionieren) mit dem Eisen im Stahl, wenn Ihr Objekt in Wasser gelegt wird. Dadurch rosten Ihre Stahlteile NOCH SCHNELLER. Wenn Sie dies testen möchten, legen Sie ein Stück Kupfer in salziges Wasser, wobei ein Stück Stahl es berührt. In ein paar Stunden oder schneller beginnt es wie verrückt zu rosten.