Раствор медного купороса для меднения алюминия

Если вы думаете, что медный купорос — это просто развел в воде и погрузил деталь, то лет на десять опоздали. Особенно с алюминием, где каждый шаг надо выверять, иначе вместо слоя получится рыхлая каша.

Почему классические рецепты не работают с современными сплавами

В старых справочниках часто пишут про универсальный раствор медного купороса с серной кислотой, но сейчас состав алюминиевых сплавов стал сложнее. Добавки кремния или магния, как в серии АД31, могут давать неконтролируемую реакцию — медь осаждается пятнами, а где-то вообще не липнет.

На практике я сталкивался, когда для детали из алюминиевого профиля пробовали ускорить процесс нагревом до 50°C. Вроде бы логично — кинетика лучше, но через пару минут поверхность начала пузыриться. Оказалось, термообработанный сплав имел локальные напряжения, и агрессивная сода купороса их ?выкусила?.

Кстати, про концентрацию. 100 г/л купороса — это часто перебор, особенно для тонкостенных заготовок. Я обычно начинаю с 60–70 г/л и смотрю на скорость осаждения. Если за 3–4 минуты нет равномерного розоватого подслоя — значит, pH не тот или нужен дополнительный активатор.

Подготовка поверхности: без этого всё бесполезно

Здесь многие проваливаются, особенно когда работают с литыми деталями. Песок или полировка не убирают оксидную плёнку полностью — только маскируют. Я всегда после мехобработки делаю травление в щёлочи, но не в чистом едком натре, а с добавкой 10–15% нитрата натрия. Так уходит не только оксид, но и скрытые загрязнения типа следов масла.

Ополаскивание — отдельная история. Если после щёлочи сразу в воду — появляются побежалости, которые медь не перекрывает. Наш технолог в ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? как-то предложил промежуточную ванну с слабым раствором азотной кислоты (5–7%), и это сработало. Особенно для алюминиевых сплавов с высоким содержанием меди — типа наших заказных прутков.

Проверка подготовки — лакмусовая бумажка. Если капля дистиллированной воды не растекается равномерно, а собирается в капли — возвращайся на этап обезжиривания. Сэкономишь время на переделках.

Состав раствора: что добавить, кроме купороса

Чистый раствор медного купороса для меднения алюминия без модификаторов даёт крупнокристаллический осадок. Раньше добавляли глицерин или сахарозу, но сейчас есть более стабильные варианты — например, трилон Б в количестве 1–2 г/л. Он связывает примеси железа, которые часто встречаются в техническом купоросе.

pH — отдельная головная боль. Если ниже 3 — медь почти не осаждается, если выше 5 — начинается гидролиз и выпадает голубой осадок. Я держу в районе 3,8–4,2, контролируя ортофосфорной кислотой. Да, не серной, как многие — она меньше разъёт подложку.

Температура — спорный момент. Кто-то греет до 30–35°C, но я заметил, что при 22–25°C слой получается плотнее, хоть и медленнее. Для ответственных деталей, особенно перед нанесением других покрытий (например, при производстве медно-алюминиевых композитных материалов), лучше не спешить.

Типичные косяки и как их избежать

Самая частая ошибка — передержка. Для декоративного меднения достаточно 5–7 минут, для технического (под пайку) — до 15, но не больше. Иначе начинается ?расслаивание? — верхний слой меди отстаёт от подслоя.

Ещё момент — аноды. Медные пластины должны быть чистыми, без окислов, и их площадь лучше брать в 1,5 раза больше площади детали. Иначе распределение тока неравномерное, по краям будет пережог.

Как-то раз мы пробовали использовать импульсный ток для ускорения процесса — вроде бы всё по науке. Но на сплаве АД33 получили рыхлую поверхность, которая потом не держала припои. Вернулись к постоянному току с плотностью 0,8–1,2 А/дм2 — надёжнее, хоть и дольше.

Когда медь не держится — причины и решения

Если медь отслаивается сразу после сушки — вероятно, проблема в обезжиривании. Но если отходит при лёгком ударе — дело в стрессе слоя. Добавка 0,5 г/л тиомочевины снимает внутренние напряжения, проверено на ленточных алюминиевых сплавах.

Иногда вижу, что люди игнорируют контроль жёсткости воды для промывки. Ионы кальция дают белесые разводы, которые мешают адгезии. Ставлю простой фильтр с ионообменной смолой — и проблема ушла.

Для сложных профилей, где есть глухие отверстия, иногда помогает предварительное осаждение никеля. Не полноценное никелирование, а тонкий подслой из никелевого концентрата — но это уже для спецзаказов, например, когда мы делаем нестандартные металлические профили с покрытием.

Связь с другими процессами металлообработки

Меднение алюминия часто не конечная цель, а подготовка под пайку или нанесение других покрытий. Например, для титано-медных переходников мы сначала осаждаем медь, потом диффузионный отжиг — и только затем работаем с титановой стороной.

В ООО ?Сучжоу Ляньсинь? как-то был заказ на алюминиевые радиаторы с медным контактом — там пришлось комбинировать гальванику и прокатку. Важно было не перегреть зону соединения, иначе медь отслаивалась по границе зерна.

Сейчас экспериментируем с бериллиевой бронзой как альтернативой чистой меди — адгезия к алюминию лучше, но сложнее контролировать состав электролита. Пока на уровне лабораторных tests, но для ответственных изделий может стать вариантом.

Выводы для практиков

Не существует идеального рецепта раствора медного купороса — под каждый сплав и каждую геометрию надо подбирать параметры. Начинай с малых концентраций, контролируй pH и температуру, и не ленись вести журнал — через полгода накопится своя база данных.

Для серийных изделий лучше сразу закладывать запас по времени на подстройку. Особенно если работаешь с разными поставщиками алюминия — даже в пределах одного сплава могут быть отклонения по примесям.

И да — никогда не используй для промывки водопроводную воду без подготовки. Сэкономишь копейки на фильтрах, потеряешь тысячи на браке. Проверено на горьком опыте.