4. Bezprądowe (chemiczne) miedziowanie

4.1. Osadzanie miedzi w wyniku reakcji wymiany chemicznej
Miedziowaniu przez wymianę chemiczną poddaje się na ogół przedmioty stalowe i to wyłącznie w celach dekoracyjnych.
Najprostszym sposobem pokrycia stali (żelaza) bardzo cienką powłoką miedzianą jest zanurzenie stalowego przedmiotu, uprzednio dobrze odtłuszczonego, wytrawionego i zaktywowanego, do roztworu o składzie:
siarczan (VI) miedzi (II) 10-20 g/dm3,
kwas siarkowy (VI) (d = 1,84) 5-10 cm3/dm3,
mającego temperaturę 15-20°C.
Powłoka miedziana przy stosowaniu tego roztworu tworzy się bardzo szybko. Dlatego należy przedmioty w tej kąpieli przetrzymywać tylko przez kilka sekund, w przeciwnym przypadku powłoka miedziana ulegnie odwarstwieniu, a przedmiot zostanie nadtrawiony. Aby nie dopuścić do powstania nalotów korozyjnych, przedmiot należy po wyjęciu z kąpieli szybko i starannie wypłukać. Po opłukaniu polecane jest również zanurzenie przedmiotu do roztworu wodorotlenku czy węglanu sodu w celu zneutralizowania ewentualnych resztek kwaśnego roztworu, po czym ponowne wypłukanie i szybkie wysuszenie. Powłoki miedziane o dobrej przyczepności do podłoża stalowego osadza się jednak przede wszystkim w roztworach zawierających kompleksowe sole miedzi. Na przykład w kąpieli o składzie:
siarczan (VI) miedzi (II) (pięciowodny) 50 g/dm3,
amoniak (25% roztwór wodny) 50 cm3/dm3,
kwas winowy do słabo kwaśnej reakcji,

można otrzymać błyszczące powłoki miedziane, przewyższające pod względem jakości powłoki uzyskiwane w kąpieli siarczanowej.
Omówioną kąpiel sporządza się przez rozpuszczenie w wodzie siarczanu (VI) miedzi (II), dodanie następnie amoniaku w celu wytworzenia aminowego kompleksu miedzi (II), a na końcu - kwasu winowego w celu uzyskania słabo kwaśnej wartości pH roztworu.
Podobnie jak przy miedziowaniu w kąpieli siarczanowej, również i w omawianej kąpieli nie należy przetrzymywać przedmiotów przez dłuższy czas i gdy powłoka miedziana pokryje je całkowicie, należy je natychmiast wyjąć i wypłukać.
Również do małych przedmiotów, wytwarzanych w skali masowej, można stosować omówioną kąpiel. W tym celu czyste (bezżywiczne) trociny nasącza się tym roztworem i razem z przedmiotami stalowymi poddaje obróbce w drewnianym bębnie. Proces prowadzi się przez 30 minut, stosując dość wolne obroty bębna. Następnie na sicie oddziela się pomiedziowane przedmioty od trocin, płucze i suszy. Pomiedziowane przedmioty są błyszczące, bowiem przy tak prowadzonej obróbce następuje jednoczesne osadzanie i polerowanie powłoki.
Nieco grubsze powłoki miedziane można uzyskać w kąpieli wersenianowej o składzie:
siarczan (VI) miedzi (II) (pięciowodny) 37,5 g/dm3,
wersenian sodu2 87,5 g/dm3.

Dobrze odtłuszczone, wytrawione i zaktywowane przedmioty stalowe zanurza się w tej kąpieli na od 1 do 10 minut stosując przy tym intensywne mieszanie. Temperaturę kąpieli można utrzymywać w szerokich granicach, od 20 do 50°C.
Proces miedziowania w kąpielach o podanych składach prowadzić można również przez pocieranie powierzchni przedmiotów tamponem zwilżonym kąpielą.

4.2. Osadzanie miedzi metodą kontaktową
Do kontaktowego miedziowania nadają się doskonale kompleksowe sole miedzi (II). W procesie tym stosuje się zarówno roztwory kwaśne, jak i alkaliczne.
Miedziowanie kontaktowe umożliwia uzyskanie powłok miedzianych o niezłej przyczepności na wyrobach stalowych. Przygotowane do pokrycia wyroby wsypuje się do bębna z kawałkami aluminium lub cynku i prowadzi proces w temperaturze otoczenia, w czasie od kilku do kilkudziesięciu minut, w zależności od stosowanej kąpieli.
Kwaśna kąpiel do miedziowania kontaktowego ma skład:
siarczan (VI) miedzi (II) (pięciowodny) 150 g/dm3,
glioksal 20 g/dm3,
kwas cytrynowy 10 g/dm3,
kwas siarkowy (VI) 20 g/dm3.
Czas zanurzenia - około 2 minut.

Powłoki miedziane na stali uzyskuje się również w kąpieli alkalicznej:
siarczan (VI) miedzi (II) 75 g/dm3,
winian sodu i potasu (sól Seignetta) 375 g/dm3,
wodorotlenek sodu 200 g/dm3.
Czas zanurzenia - od 15 do 120 minut.

W metodzie kontaktowej można również prowadzić proces miedziowania przez pocieranie powierzchni bawełnianym tamponem. Dobrze jest w tym celu zmieszać alkaliczny roztwór do miedziowania z białym tonem (na przykład kredą) i sporządzoną papkę nanosić na pokrywaną powierzchnię. Wilgotny tampon posypuje się następnie pyłem cynkowym lub aluminiowym i intensywnie pociera powierzchnię przedmiotu. Proces należy prowadzić tak długo, aż uzyska się pożądany efekt. W wyniku pocierania powłoka uzyskuje piękny połysk.
Również na żeliwie można przez pocieranie uzyskać powłokę miedzianą dobrej jakości. W tym celu drobno sproszkowany kwas winowy zwilża się roztworem siarczanu (VI) miedzi (II) i powstałą papką pociera powierzchnię przedmiotu za pomocą twardej szczotki szczeciniastej.

4.3. Osadzanie miedzi na drodze katalitycznej
Miedziowanie katalityczne jest stosowane do pokrywania nieprzewodników w celu nadania ich powierzchni właściwości przewodzenia prądu elektrycznego. Umożliwia to dalsze osadzanie powłok za pomocą prądu elektrycznego, tj. pokrywanie galwaniczne. Powierzchnia nieprzewodnika musi być uprzednio uczulona i zaktywowana przez osadzenie na niej drobnych ilości katalizatora, którym może być na przykład pallad.
Uczulanie powierzchni tworzyw sztucznych (nieprzewodników) omówiono w części 1 tego artykułu.
Aktywowanie, jak wiadomo z części 1, ma na celu osadzenie drobnych ilości metalu szlachetnego na powierzchni przedmiotu w miejscach, w których uprzednio zostały zaadsorbowane jony cyny (II). Wydzielony metal szlachetny jest katalizatorem w następnym procesie, tj. podczas chemicznego (katalitycznego) miedziowania.
Do aktywowania najczęściej stosuje się roztwory zawierające sole palladu, na przykład roztwór o składzie:
chlorek palladu (II) (czysty) 0,2 g/dm3,
kwas solny (czysty) (d = 1,19) 10 cm3/dm3.

Po aktywacji przedmioty płucze się najpierw w wodzie destylowanej, a następnie, bardzo starannie, w zimnej wodzie bieżącej co najmniej przez minutę.
Dokładnie wypłukane przedmioty przenosi się następnie do kąpieli do chemicznego (katalitycznego) miedziowania. Przykładem takiej kąpieli może być roztwór sporządzony z dwóch części (A i B):
Roztwór A:
siarczan(VI) miedzi(II) (pięciowodny) 35 g/dm3,
winian sodu i potasu 170 g/dm3,
wodorotlenek sodu 50 g/dm3.

Roztwór B:
formaldehyd (40% roztwór).

Do użytku bierze się 5 części objętościowych roztworu A i 1 część objętościową roztworu B. Miedziowanie prowadzi się w temperaturze otoczenia, a czas zanurzenia wynosi 15-30 minut. Kąpiel ta pracować może również po rozcieńczeniu wodą w stosunku od 1:1 do 1:3.
Do miedziowania katalitycznego można również stosować kwaśną kąpiel o podwyższonej temperaturze pracy (80°C), w której reduktorem jest fosfinian sodu (podfosforyn sodu). Kąpiel ta nadaje się jednak tylko do procesu natryskowego. Również i w tym procesie stosuje się dwa roztwory (A i B), a redukcja miedzi następuje tylko na powierzchni pokrywanego przedmiotu w momencie, gdy roztwory A i B, tryskające z osobnych dysz pistoletu do chemicznego metalizowania (por. część 1 tego artykułu), spotkają się na powierzchni miedziowanej.
Roztwory A i B mają w tym przypadku następujące składy chemiczne:
Roztwór A:
siarczan (VI) miedzi (II) (pięciowodny) 35 g/dm3,
kwas siarkowy (VI) (d = 1,84) 50 cm3/dm3.

Roztwór B:
fosfinian (podfosforyn) sodu (jednowodny) 50 g/dm3.

Stosuje się dwie części objętościowe roztworu A i jedną część objętościową roztworu B.
Ujemną cechą kąpieli do katalitycznego miedziowania jest ich mała stabilność. Wprawdzie obecnie opracowano już szereg kąpieli o zwiększonej stabilności, jednak skład ich nie jest przez producentów publikowany.