Verkupferung ist der Prozess des Aufbringens einer Kupferschicht auf die Oberfläche verschiedener Metalle (Aluminium, Stahl, Nickel, Messing). Die Kupferbeschichtung verleiht Metallen einen visuellen Reiz, der in einer Vielzahl von Designprojekten verwendet werden kann. Außerdem kann die Kupferschicht die elektrische Leitfähigkeit von Metallprodukten verbessern, was die Möglichkeit einer weiteren Oberflächenbehandlung erheblich erhöht.
Jeder, der sich zumindest ein wenig mit den Grundlagen chemischer Reaktionen auskennt, kann die Technologie der Aluminiumverkupferung zu Hause beherrschen.
Geschichte der Kupferentdeckung
Kupfer ist das erste Metall, das den Menschen eroberte und die größte Rolle in der Entwicklungsgeschichte der Zivilisation spielte. Dieses Ereignis fand mehrere Jahrtausende v. Chr. statt, und das genaue Datum des Beginns der Verwendung dieses einzigartigen Metalls konnte nicht festgestellt werden.
In der Antike wurden Kupfernuggets hauptsächlich zur Herstellung von Waffen und Haush altswerkzeugen verwendet. Rot-grüne Nuggets aus Metall wurden ursprünglich auf die gleiche Weise wie gewöhnliche Steine verwendet. Empirisch wurde in Zukunft festgestellt, dass die Bearbeitung dieses Materials mit einem Hammer ihm besondere Eigenschaften verleiht. So wurde das K altschmieden von Metall geboren.
Noch später wurde entdeckt, dass das Metall schmilzt und nach dem Abkühlen andere Formen und Eigenschaften annimmt. Diese Stufe war die Initialzündung in der Entwicklung der Warmumformung von Metallen.
Eigenschaften und Zusammensetzung von Kupfer
Kupfer ist ein rosarotes Schwermetall, das sehr weich ist und bei über 1080℃ schmilzt. Die elektrische Leitfähigkeit einer Kupferbeschichtung ist 1,7-mal höher als die von Aluminium. Kupfer hat auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit.
Viele spezifische Eigenschaften eines Metalls sind auf das Vorhandensein verschiedener Verunreinigungen in seiner Zusammensetzung zurückzuführen. Entsprechend dem Sauerstoff, der in der Zusammensetzung von Kupfer enth alten ist, wird das Metall wie folgt unterteilt:
- Kupfer ohne Sauerstoff enthält weniger als 0,001 % Verunreinigungen;
- raffiniertes Kupfer enthält 0,001–0,01 % Sauerstoff;
- reines Kupfer enthält etwa 0,03–0,05 % Sauerstoff;
- Allzweckkupfer hat 0,05-0,08 % Sauerstoff.
Das Vorhandensein von Blei oder Wismut in Kupfer verringert die Plastizitätseigenschaften des Materials. Leicht lösliche Verunreinigungen (Schwefel, Blei, Wismut) erhöhen die Zerbrechlichkeit des Metalls.
Bei der Elektrolyse kann neben Sauerstoff auch Wasserstoff in die Zusammensetzung von Kupferlegierungen gelangen.
Physikalische Eigenschaften
Die Haupteigenschaft von Kupfer ist ein niedriger spezifischer Widerstand und damit eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Die Zunahme von Verunreinigungen verschiedener Metalle in der Kupferlegierung verringert die elektrische Leitfähigkeit des Materials erheblich.
Die hohe Wärmeleitfähigkeit von reinem Kupfer wird deutlich reduziert, wenn seiner Zusammensetzung verschiedene Legierungsstoffe zugesetzt werden.
In der Industrie werden auch häufig Kupferprodukte verwendet, die in verschiedenen Umgebungen sehr korrosionsbeständig sind, mit Ausnahme von organischen Säuren, Ammoniak und Ammoniumsalzen. Eine Zunahme der Menge an Verunreinigungen in der Kupferzusammensetzung führt zu einer signifikanten Abnahme der Korrosionsbeständigkeit von Legierungen.
Praktische Anwendung der Kupferbeschichtung von Metallen
Das Verfahren zur Verkupferung von Aluminium und anderen Metallen hat eine ziemlich breite praktische Anwendung nicht nur im Haush alt, sondern auch im industriellen Maßstab. Auf vielen Metallen kann eine Kupferbeschichtung sowohl als unabhängige Hauptschicht als auch als Unterschicht für eine effektive Haftung der nächsten Hauptbeschichtung auf dem Grundmetall des Produkts aufgebracht werden.
In den meisten Fällen wird das Verkupfern von Aluminium in Heimwerkstätten zu folgenden Zwecken durchgeführt:
- Schmuck dekorieren;
- Schutz von Metallteilen vor Korrosion und Aufkohlung;
- Beseitigung von Schäden und Oberflächenfehlern bei Produkten mit komplexer Form und Relief;
- Herstellung von Kopien von Produkten aus verschiedenen Materialien;
- Erstellen von Pads zum Löten von Aluminium ohne Verwendung einer Säurezusammensetzung;
- vorläufige Oberflächenvorbereitung von Teilen vor dem Verchromen,Versilberung, Vernickelung.
Arten der Verkupferung von Metalloberflächen
Das Verfahren zum Verkupfern von Aluminium zu Hause ist nicht schwer selbst durchzuführen. Es ist nicht erforderlich, spezielle Geräte und aktive Chemikalien zu verwenden. Eine qualitativ hochwertige Beschichtung wird durch die strikte Einh altung der Aluminium-Kupferbeschichtungstechnologie und die Kenntnis laufender Prozesse gewährleistet.
Es gibt zwei Hauptarten der Verkupferung von Metalloberflächen:
- Mit dem Eintauchen des Werkstücks in den Elektrolyten, bei dem das Produkt teilweise oder vollständig in ein Bad mit einem chemischen Reagenz eingetaucht wird. Die Anwendung dieser Methode ist dann gerechtfertigt, wenn es erforderlich ist, eine Kupferschicht gleichmäßig über das gesamte Produkt aufzutragen.
- Kupferbeschichtung ohne Eintauchen des Teils in eine chemische Lösung. Diese Methode ist schwieriger durchzuführen. Seine Verwendung ist sehr effektiv, wenn es erforderlich ist, einen bestimmten Bereich des Produkts zu verkupfern.
In beiden Fällen erfolgt die Aktivierung des aluminiumchemischen Verkupferungsmittels elektrisch, was die Verwendung einer Konstantspannungsquelle erfordert.
Tauchkupferausrüstung
Für die qualitativ hochwertige Ausführung der technologischen Operationen der Aluminiumverkupferung ist es notwendig, eine einfache Ausrüstung vorzubereiten. Geeignete Werkzeuge und Materialien können entweder über das Vertriebsnetz bezogen oder selbst hergestellt werden.
Um die Arbeit abzuschließen, benötigen Sie die folgenden Materialienund Einbauten:
- Ein 6-8-Volt-DC-Netzteil mit einem glatten Stromeinstellgerät und einem Amperemeter. Wenn keine Einstellung vorhanden ist, ist es wünschenswert, einen Rheostat und ein Amperemeter in den Stromkreis aufzunehmen. Sie werden benötigt, um den Prozess zu steuern. Wenn keine stationäre Stromversorgung vorhanden ist, kann ein Krona-Akku verwendet werden.
- Spezialbad aus elektrolytisch nicht angreifbarem Material (Glas, Kunststoff). Die Abmessungen des Behälters werden entsprechend den Abmessungen des Werkstücks gewählt.
- Kupferelektroden, die bei der Verkupferung von Aluminium dazu dienen, den Elektrolyten mit elektrischem Strom zu versorgen und den Metallverlust während der Reaktion auszugleichen.
- Ein Elektrolyt, dessen Zusammensetzung vom Material des ursprünglichen Werkstücks abhängt.
Vorbereitung der Kupferbeschichtungslösung
Es ist schwierig, im Vertriebsnetz eine fertige Lösung für die Aluminiumverkupferung zu finden. In der Regel erlauben die Hersteller den Verkauf des fertigen Stoffes nach Vorlage der entsprechenden Unterlagen. Daher stellen die meisten Menschen zu Hause aus Kupfersulfat ihre eigene Lösung zum Verkupfern von Aluminium her.
Für diese Zwecke benötigen Sie:
- blaues Vitriol;
- destilliertes Wasser;
- Salzsäure.
Sie können eine Lösung nur zubereiten, wenn Sie das Rezept richtig befolgen. Dazu muss Kupfersulfat (20 g) in 1 Liter Wasser gelöst werden. Anschließend 2-3 ml Säure in dünnem Strahl zugeben. Die Zusammensetzung wird gründlich gemischt, bis alle Kristalle vollständig aufgelöst sind.
Der fertige Elektrolyt zum Verkupfern von Aluminium mit Kupfersulfat sollte geruchlos sein und eine hellblaue Farbe haben.
Tauchkupferbeschichtungstechnologie
Die Verkupferung von Aluminiummetall durch vollständiges Eintauchen des Werkstücks in den Elektrolyten erfolgt nach folgender Technologie:
- Die Oberfläche des Werkstücks wird mit Schleifpapier oder einer Bürste gereinigt, anschließend in heißer Sodalösung entfettet und unter fließendem Wasser gewaschen.
- Im vorbereiteten Behälter werden zwei Elektroden aufgehängt, die mit dem Pluspol der Stromquelle verbunden werden.
- Zwischen die Elektroden wird ein Rohling gelegt, der mit dem Minuspol der Stromversorgung verbunden wird.
- Der vorbereitete Elektrolyt wird in den Arbeitsbehälter gefüllt. Der Lösungsspiegel muss über der Oberkante der Elektroden liegen.
- Mit dem Einstellgerät wird der Betriebsstromwert eingestellt. Der Wert des Parameters basiert auf der Berechnung von 10-15 mA pro 1 cm2 der Fläche des bearbeiteten Werkstücks.
- Nach 20 Minuten wird der Strom abgesch altet und das Werkstück aus dem Bad genommen.
- Elektrolytreste werden mit Wasser abgewaschen und das Teil getrocknet.
Die Prozessausführungszeit ist ungefähr, sie kann visuell durch die Farbe der Beschichtung und die Gleichmäßigkeit ihrer Verteilung kontrolliert werden. Je länger der Strom angeschlossen ist, desto dicker wird die Aluminium-Kupfer-Schicht.
Kupferbeschichtungswerkzeuge ohne Eintauchen
KupferarbeitenMetallrohlinge ohne Eintauchen in den Elektrolyten werden an großen Produkten durchgeführt, die nicht vollständig in das Bad eingetaucht werden können. Außerdem ist diese Methode effizienter bei der Verarbeitung einzelner Teile des Produkts.
Um technologische Operationen zum Verkupfern ohne Eintauchen in Elektrolyt durchzuführen, werden die folgenden Geräte benötigt:
- Der chemische Pinsel besteht aus Kupferlitze. Dazu müssen Sie die Ader an einem Ende abisolieren und dann die einzelnen Leiter ein wenig trennen. Um den Pinsel bequem h alten zu können, ist es besser, ihn an einen Holzstab oder Bleistift zu binden.
- Es ist besser, den Rohling für die Arbeit in einen Behälter ohne hohe Wände zu legen. Es ist praktisch, eine gewöhnliche Porzellan- oder Glasplatte zu verwenden. Zusätzlich benötigen Sie einen Behälter für den Elektrolyten, in den die Bürste ständig getaucht wird. Dazu kann ein Glas verwendet werden.
- Das Netzteil unterscheidet sich in seinen Parametern nicht von dem in Tauchtechnik verwendeten Netzteil.
Dipless Kupferbeschichtung
Die Technologie zur Durchführung von Arbeiten an der Aluminiumverkupferung ohne Eintauchen des Werkstücks in den Elektrolyten ist wie folgt:
- Die vorbereitete Bürste wird an den Pluspol des Netzteils angeschlossen.
- Elektrolytlösung, die in ihrer Formulierung ähnlich der Zusammensetzung ist, die im Teiletauchfall verwendet wird, wird in den Bürstenbenetzungsbehälter gegossen.
- Leer,zuvor gereinigt und entfettet, in einen leeren Behälter gelegt. Über den Stecker wird das Teil mit dem Minus der Stromquelle verbunden.
- Der Pinsel wird in den Elektrolyten getaucht und über die Stelle gefahren, an der die Kupferschicht aufgetragen werden soll. Es ist sehr wichtig, dass die Bürste die Oberfläche des Teils nicht berührt.
- Nach dem Auftragen einer Kupferschicht wird das Werkstück unter fließendem Wasser gewaschen und getrocknet.
Bei der Bearbeitung ist darauf zu achten, dass sich zwischen Werkstück und Bürste immer eine Elektrolytschicht befindet. Dazu muss der Pinsel ständig in ein Gefäß mit Lösung getaucht werden.
Sicherheit bei der Arbeit
Alle Arbeiten mit Chemikalien und der elektrischen Quelle müssen mit den notwendigen Vorsichtsmaßnahmen durchgeführt werden.
Das Verkupfern von Aluminium in einem Wohngebiet ist strengstens verboten. Für diese Zwecke ist es besser, einen Hauswirtschaftsraum, eine Garage oder eine Werkstatt zu nutzen. Elektrische Geräte müssen geerdet werden.
Zum Schutz der menschlichen Gesundheit sollten die folgenden Empfehlungen befolgt werden:
- Atemschutz muss getragen werden;
- damit Chemikalien nicht in die Augen gelangen, muss mit Schutzbrille gearbeitet werden;
- alle Arbeiten sollten in Spezialkleidung (Gummihandschuhe, Wachstuchschürze, Spezialschuhe) ausgeführt werden.
Aluminiumprodukte mit einer Kupferschicht zu beschichten, ist selbst für jemanden, der mit dem Ablauf chemischer Reaktionen wenig vertraut ist, nicht besonders schwierig. Kaufen bzwDie Herstellung der entsprechenden Ausrüstung wird auch keine besonderen Probleme verursachen. Aber viele Produkte, die ihr attraktives Aussehen verloren zu haben scheinen, erh alten ein zweites Leben.
