Гальванізація 3д друку в гальванічній вані

  

 Отже, шановне панство і панянство, ви теж побачили відео на ютубі як вестернери покривають свій пластик металом за допомогою Капіталістична Покривачка Пластику Металом 3000^TM 

    На наше щастя, там нема нічого унікального і запатентованого. Тому давайте поглянемо на природу процесу і що саме нам треба відтворити.

    Електрогальваніка — це процес осадження металу на поверхню під дією електричного струму. Якщо дуже спрощувати, ми розчиняємо метал на плюсі й осаджуємо його на мінусі. Насправді перенос відбувається через іони металу в електроліті (але нам це не важливо). Для цього процесу нам треба: 

• "плюс" (гальванічний анод) - він виступає донором металу;
• "мінус" (катод) - струмопровідна поверхня, на яку ми хочемо нанести метал;
• електроліт - середовище, в якому буде відбуватись перенос. Це спеціальна рідина (рідше гель), яка проводить струм і містить мікрочастинки металу (іони, які і переносяться на катод).

    Найзручніше починати з міді. Її відносно просто наносити, електроліти доступні, а отриманий шар добре проводить струм. Тому тонкий мідний шар можна використати як основу для подальшого нарощування металу або нанесення інших покриттів. За порадами технологів, які шарять в цих приколах побільше мене, треба спочатку обміднити деталь, а потім наносити інші метали. Благо, процес ідентичний. Тому надалі ми говоритимемо саме про нанесення міді.

     Для обміднення нам треба виконати три важливих пункти: мати мідний анод, мати працюючу вану і змусити пластик проводити струм.

    Знайти анод і розчин електроліту можна в інтернет-магазинах гальваніки. Ці штуки доволі розповсюдженні і є у наших виробників. Розчин можна виготовити самостійно з компонент, які можна купити в епіцентрі, але пляшка готового коштувала 200 гривень тому я не ламав собі голову. Також я довго спілкувався з технологом "Гальванік-декор" і деякі частини процесу я модифікував під них.

Етап 1: Створення на пластиковій деталі струмопровідного покриття

    Струмопровідний шар це шар з дрібного порошку (металу, графіту, етц) який тримається докупи завдяки зв'язуючій речовині.    

    Багато з порошків металів (в тому числі залізо і алюміній) не підходять, бо їх метали окислюються на повітрі і покриваються плівкою, яка не проводить струм. Ідеально використовувати порошки з кольорових металів, але вони доволі дорогі. Наступний кандидат це графіт: він відносно дешевий, хімічно інертний, прикольно виглядає коли полірується і продається в інтернеті. Із мінусів - у нього великий опір, в порівнянні з металами, тому гальванізуватись на ньому буде повільно. Але буде, тому бг з ним. 

В відео західних крафтерів використовується графітовий лак в балоні. Цей (або схожий) лак інколи з'являється в продажу, але коштує більше тищі за 200мл.

                                       Обличчя автора блогу, коли побачив балон за півтори тищі за 200 мл

       Експериментальним шляхом було з'ясовано, що графітовий лак може складатись з графіту та лаку "Роса". Є пара нюансів:

1. Лак має бути матовим, тому що глянсуючі добавки не проводять струм. Також ми хочемо бачити де ми полірували поверхню, а де - ще ні (про це згодом).
2. Консистенція лаку має бути "як сметана" для нанесення пензлем або "як молоко" для аеру. Я багато читав про нанесення аером, але сам наносив тільки пензлем.

Технологія виготовлення максимально проста: насипаєм трохи графіту, додаємо потрошку лак, замішуємо як тісто. 

Коли воно тримається на мішачку - кладемо на деталь і далі розносимо пензлем. Зверніть увагу: якщо шар графіту нерівномірний, то метал ляже так само. Це той етап, коли найбільший ризик втратити дрібну деталізацію, тож будьте обережні.

Покрита графітом смоляна медалька

    На абс-лайк  смолу лак лягає без праймеру. На чистий абс після ацетону не лягає зовсім, тому дивіться чи треба праймити в вашому конкретному випадку. Також раджу праймити в білий чи світло-сірий щоб бачити де графіт ліг, а де ще ні.

    Достатьно покрити одним товстим шаром і залишити сохнути хоча б пару годин, краще ніч. Після цього лак треба відполірувати. Коли ми поліруємо суміш, то частки графіту "вдавлюються" ближче одна до одної і опір поверхні падає. Це важливий момент, бо на відполірованих частинах буде розпочинатись обміднення. Якщо таких частин не буде, то метал не "прилипне".

'
Шліфувати можна тканиною, ватою, серветкою, вушною палочкою та будь чим, що добре передасть тиск але не відірве весь шар. 1200 наждачка, наприклад, у мене шар зривала повністю.

    

Якщо після шліфування з'явились дірки, то кладемо ще один шар і знову шліфуємо.

Очікуваний опір буде в десятках кілоом. Це поганенько і я працюю над його зменшенням. Але метал всеодно береться тому рушаємо далі.

Опір шліфованої деталі. Приблизно 3см між щупами

Етап 2: Збірка джерела струму для гальваніки і набору гальванічних ван

    Процес гальванізації відбувається за умови протікання в розчині постійного струму під маленькою напругою. Чим більший опір - тим більша напруга.

    Ми працюватимемо в декілька етапів з різними струмами. Також напругу варто зменшувати протягом того, як деталь затягується міддю, бо опір буде стрімко падати.

    Тому нам треба підібрати таке джерело, що може стабільно видавати постійний струм, регулювати напругу і регулювати силу струму. Верхня межа напруги - 10в, сили струму - 5А.

    Ідеальний вибір - лабораторний блок живлення. Є готові збірки десь за 3-5к, але можна зекономити якщо збирати самому з модуля-понижувача і блока живлення окремо. Це хороший варіант якщо вдома є старий і непотрібний БЖ від компа чи 3д принтера. Я собі взяв модуль XY6020L з запасом до 60в і 20а, прилупив до БЖ від старого принтера і надрукував корпус.

Лайвхак: на ОЛХ продають збірки модуль+бж, вже готові до роботи.

    Також не будьте мною і не провтикайте, що крокодили для контакту з пластиною і деталькой.

XY6020L

    Перед тим як ми почнемо наносити сам метал, нам треба очистити і активувавти поверхню. Очистка знімає плівки і жир, а активація покращує струмопровідність. Процес, який мені надали технологи, виглядає так:

1. Очистка: я брав очисник від Гальванік-декору і проводив електрохімічну очистку
2. Активація: дає ще трохи провідності. Не змивається
3. Затягуюче міднення: перший шар матової і грубої міді. Працює як "праймер" під красиві метали.
4. Блискуче міднення: фінішна красива мідь.
5. Пасивація: хімічно прибрати залишки електроліту з поверхні і створити захисну плівку

Повний набір для обміднення, без блоку живлення (розчин пасивації раджу замінити на прозорий)

   Етап 3: гальванізація

Згідно з набором зверху процес гальванізації у мене йшов в такому порядку: 

1. Очистка: електрохімічна очистка при 4в 1а. Дав 1а, напругу підбирав щоб трошки йшли пухирці. Якщо перестаратись то зніме весь графіт.
2. Вода:  після очистки треба промити деталь в дистильованій воді щоб змити люту хімозу очисника перед окунанням в наступну вану
3. Активація: кинув на 3хв, не змивав перед мідненням
4. Затягуюче міднення: перший шар на поверхню з великим опором. Тут треба підбирати струм. Я стартував з 4в і понижав
5. Блискуче міднення: склад електролітів дуже схожий на затягуючу, тому можна не окунати після затягуючої. Через те, що деталь вже вкрита шаром міді з низьким опором, напруга набагато нижча.
6. Пасивація: я взяв жовтий пасиватор, щоб отримати колір схожий на золото. Отримав яскравий оранжевий, тому пасиватор в результаті змивав спиртом і тряпкою.

ВИКОРИСТОВУЙТЕ РУКАВИЦІ І РЕСПІРАТОР! ПРОВІТРЮЙТЕ ПРИМІЩЕННЯ! РЕАКТИВИ ТОКСИЧНІШІ ЗА ЕВУ І 88Й, НЕ ЖАРТУЙТЕ ЗІ ЗДОРОВ'ЯМ

Мій перший сетап.

Правило великого пальця по підбіру струма: підіймаємо поки не почне споживати хоча б півампера. Опускаєм коли споживає більше ніж 1А на 1дм²  площі моделі.

    На монеті, наприклад, я стартував з 4в, опустив до 3в коли з'явились перші плями міді, 2.5в коли плями стали більші і 2в коли дотягував залишкові дірки чи десь допокривав.

    Якщо мідь схожа на іржу або осідає з лусочками, то напруга завелика. Якщо ви бачите, що воно покрите лусочками, але під ними хоч трохи але затягує, то модельку можна дістати і лагідно протерти. 

Приклад лусочок мідної "іржі". Під ними шар номальної міді.

    Замість пасиватора можна використати простий лак. Знежирити поверхню спиртом і лупанути прозорий ариловий лак. Якщо взагалі не пасивувати, то деталь може почати стрімко окислюватись в рандомних місцях. Це може бути бажаним результатом і безкоштовним везерингом, але майте на увазі.

Поїдена патиною монета через добу без пасивації

Замість висновку

    Нормально затягнути детальку у мене вийшло з третьої спроби. З першої, де я чітко слідував інструкціям технологів.

    Трохи дрочно і коштовно було збирати гальванічне устаткування, але блок лабораторного живлення це мегакорисна штука для косплейної електроніки.

    Поза увагою ціє статті залишається гальванізація олівцем, але я ще з нею не розібрався. В процесі.

    Всі режими підбирались під готові розчини і мою деталь. Не орієнтуйтесь на них сильно.