Необходимость скоростного наращивания меди связано с процессом изготовления сложных деталей, в основе которого лежит явление
гальванопластического копирования, открытого в начале XIX века (см.«Что такое гальванопластика? Часть1»).
Для наращивания меди применялся сульфатный электролит, основой
которого являлись медный купорос и серная кислота. Это – наиболее простой и исследованный процесс, который до сих пор используется умельцами в домашних условиях (см. «Как выбрать электролит меднения?»).
Недостаток сернокислого электролита в том, что он не позволяет нанести качественное покрытие непосредственно на стальные детали, вследствие выпадения контактной меди, образующей рыхлый осадок, плохо сцепленный с поверхностью, тогда как гальванопластика подразумевает возможность получать комбинированные детали из различных металлов и неметаллов (см. «Металлизация пластмасс. Часть1»).
Поэтому состав электролита дорабатывался с целью получения необходимой адгезии, качественного равномерного покрытия и при этом достаточно скоростного наращивания.
Изготовление декоративных изделий методом наращивания меди.
В конце XIX
века был разработан электролит на основе цианистой соли меди. До сих пор этот электролит позволяет получать самые качественные равномерные медные покрытия. Но он является очень ядовитым и требует особые меры предосторожности.
Достойной заменой цианистым электролитам меднения стал пирофосфатный электролит, как наиболее экологически безопасный. Медь из прирофосфатного
электролита можно осадить непосредственно на сталь, алюминий, молибден и прочие металлы, но для гальванопластического толстослойного наращивания он не подходит, т.к. скорость осаждения меди не превышает 3 – 4 мкм/час.
Решить вопрос скоростного наращивания меди позволила разработка
электролита, который, как и сернокислый, состоял только из двух компонентов, но серная кислота была заменена органической кислотой – сульфаматной.
Первоначально электролит для наращивания меди содержал: 240 – 260 г/л сульфамата меди и 50 – 60 г/л сульфаминовой кислоты. При оптимальной температуре 25 – 30С электролит позволял осуществлять
наращивание меди до 2 мм без внутренних напряжений, что уже было очень большим достижением.
Однако, при высоких плотностях тока по контуру покрываемых деталей происходило образование дендритов. Для устранения этого недостатка в
электролит вводится добавка пирофосфата калия, анион которого, адсобируясь на поверхности катода, частично ее перекрывает, вследствие чего устраняется явление денритообразования.
В результате для наращивания меди толщиной до 8 мм оптимальным выбран электролит состава, г/л:
Сульфамат меди 240 – 260
Пирофосфат калия 2,5 – 5
Кислота серная 80 – 100
pH = 0,3 – 0,8;
температура 22 – 30С,
катодная плотность тока 2,0 – 4,0 А/дм2 (без перемешивания) или 4,0 – 8,0 А/дм2 (с перемешиванием).
При увеличении концентрации сульфамата меди скорость наращивания меди увеличивается. Изменение концентрации кислоты, а следовательно, pH раствора (в указанных пределах) практически не влияют на скорость наращивания меди, а повышение температуры,
наоборот, приводит к значительному увеличению скорости осаждения покрытия. Присутствие в электролите пирофосфата калия не позволяет рекомендовать проведение электролиза при температуре более 40С.
Методом гальванопластики путем наращивания меди можно изготавливать конструктивные элементы
СВЧ и КВЧ устройств, декоративные изделия, копии с гипсовых отливок и скульптур.