В случае использования в производстве золота низкой пробы или серебра золочение или серебрение придают изделию максимально яркий блеск и стойкость к окислению. Эти виды обработки используются также для коррекции цветовых отклонений или сочетания (особенно при производстве изделий из серебра) элементов разного цвета, например, цепочек и шпрингелей или карабинов.
Гальваническое оборудование рассчитывается пропорционально производственным объемам и проектируется в зависимости от проводимых процессов.
Гальваника обычно заключается в электрохимическом или химическом нанесении металлического покрытия. Процесс проходит при участии постоянного электрического тока, пропускаемого через специальный раствор.
Выбор мощности выпрямителя постоянного тока зависит от используемого раствора. Для каждого раствора рекомендуется использовать собственный выпрямитель, избегая, таким образом, регулировку напряжения и получая возможность одновременной работы с каждым раствором.
Подключение выпрямителя к ванне производится при помощи плоских медных проводников или кабелей, закрепленных болтами, смазанных для защиты от коррозии чистым вазелином.
Сечение проводника находится по следующему соотношению: 1 ампер = 1 мм2
Необходимо учитывать, что гальванические растворы и их пары обладают повышенной коррозионной агрессивностью, поэтому необходимо уделять большое внимание электрическим контактам и их очистке стальными щетками.
Гальваническое оборудование состоит из ванн (рабочей, промывочной и рекуперации), образующих гальванический цикл и изготовленных полностью из ПВХ или металлических с покрытием из ПВХ. Рабочие, электролитические или электролизные ванны, содержат раствор с осаждаемым металлом (никелирование, меднение, хромирование, золочение и т.д.) и оснащены анодными и катодными электродами. В зависимости от содержащегося раствора ванны могут быть оснащены вытяжкой или нагревательными элементами.
Анодный электрод может быть изготовлен из чистого металла, например золота, или, для некоторых растворов, из инертного материала (нержавеющая сталь, графит и т.д.).
В промывочную ванну постоянно подается проточная вода, разбрызгиваемая и перемешиваемая при помощи воздуха. Рекуперационные ванны содержат воду и предназначены для первоначальной промывки материала, поступившего из рабочей ванны. В последствии из промывочной воды извлекается остаточный драгоценный металл.
Помещение, в котором находится гальваническое оборудование, должно быть оснащено вытяжным оборудованием.
Гальванические или электролитические растворы могут быть:
Растворы необходимо периодически контролировать на рН и фильтровать через активизированный уголь.
Перед гальванической обработкой материал должен быть подготовлен. Если имеются паяные соединения, то производится отбеливание, убирающее шлаки окислов, оставшиеся после пайки. Наиболее распространенное отбеливание – обработка 10% водным раствором серной кислоты при температуре 35-50°С. После отбеливания поверхность шлифуется, полируется, тщательно промывается шампунем (например, в ультразвуковой установке) и споласкивается. Только после выполнения этих операций можно начинать гальваническую обработку.
СЕРЕБРЕНИЕ
ЗОЛОЧЕНИЕ
Золотые сплавы – придание однородного цвета, более или менее отличного от исходного, сокрытие отличного цвета пайки, придание изделию цвета чистого золота.
НИКЕЛИРОВАНИЕ
Защита серебряных сплавов от почернения, нанесение подложки для золочения.
Что необходимо иметь для проведения гальванической обработки:
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТОКА
Любой гальванический раствор требует определенного тока и напряжения, поэтому необходимо работать в заданных пределах и иметь возможность регулирования тока.
При больших объемах производства для ускорения цикла устанавливаются два выпрямителя для двух гальванических ванн. Первая ванна предназначена для подготовки, вторая для обезжиривания изделия.
Для измерения напряжения и тока используются два прибора – амперметр и вольтметр. В гальванике редко используется напряжение, превышающее 10-15 вольт. Значение тока изменяется в больших пределах и зависит от размера обрабатываемой поверхности и самого процесса. Наибольшая сила тока обезжиривания обычно не превышает 10 А.
ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ И ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ПОЛЮС
Подключение полюсов должно выполняться правильно, потому что положительный полюс растворяется, а отрицательный растет.
Таблица подключения полюсов
|
Ванна |
Подключение изделия, полюс |
Подключение пластины, полюс |
Металл пластины |
|
Обезжиривание |
отрицательный |
положительный |
никель |
|
Золочение |
отрицательный |
положительный |
нерж.сталь |
|
Серебрение |
отрицательный |
положительный |
чистое серебро |
|
Никелирование |
отрицательный |
положительный |
никель |
|
Полировка золота |
отрицательный |
положительный |
нерж.сталь |
ПЛОТНОСТЬ ТОКА И ВЫБОР МОЩНОСТИ ВЫПРЯМИТЕЛЯ
При обработке в гальванической ванне различных изделий при одной силе тока, очевидно, наибольшей площади поверхности будет соответствовать наименьший ток на единицу поверхности, т.е. меньшая плотность тока, значение которой необходимо учитывать по следующим мотивам:
Зная площадь поверхности изделия, можно рассчитать максимальный потребляемый ток. Например, для обезжиривания предмета площадью 10 дм2 потребляемый ток составляет 50 А, так как обезжиривание требует 5 А/дм2.
Для каждой гальванической ванны изготовитель оборудования, кроме рецепта для приготовления ванны, определяет минимальную и максимальную плотность тока. Хорошего качества можно добиться, только работая в указанных пределах: если ток слишком мал, изделие не получает покрытия или не покрывается полностью; если слишком высок, нанесенный слой имеет плохое качество или, как говорят, сгорает.
Плотность тока позволяет рассчитать скорость покрытия или скорость роста толщины металла в секунду, в минуту или в час.
СВОЙСТВА И ДЕФЕКТЫ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
ПРОНИКАЮЩАЯ И ПОКРЫВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ
Гальваническое покрытие должно быть равномерно распределено по всей поверхности изделия или по поверхности, которая должна быть обработана. Покрытие никогда не бывает равномерным, толщина покрытия не одинакова: чем лучше покрывающая способность ванны, тем равномернее покрытие.
Известно, что электрические заряды собираются на выступающих частях, прежде всего на остриях, в углублениях количество зарядов уменьшается и в некоторых точках они могут отсутствовать. Способность раствора создавать покрытие в углублениях называется проникающей способностью.
Для определения качества гальванического покрытия необходимо сравнить его качество на выступающих местах и в углублениях. Если покрытие выступающих частей не удовлетворительно, причиной этого может быть:
а) слишком высокое значение тока;
б) обедненый или загрязненный раствор.
Если речь идет о первом явлении, происходит сжигание слоя, использование более низких токов делает покрытие приемлемым. Если раствор не пригоден, удовлетворительного результата не удастся добиться никаким образом.
Если покрытие имеет хорошее качество за исключением углублений, установленное значение тока слишком мало, либо раствор не пригоден к работе.
СЦЕПЛЕНИЕ
Одно из требований к гальваническому покрытию – хорошее сцепление с металлом основы. При помощи гальванического покрытия удается создать такое сильное сцепление, что изделия могут подвергаться механической обработке – изгибу, вырубке без опасения отслоения покрытия; при обработке напильником снимается или часть покрытия или покрытие вместе с основой и никогда не происходит его отслоение. Методом оценки сцепления является изгиб пластины, прошедшей гальваническую обработку. Если появляются пузырьки или чешуйки – покрытие плохого качества. Иногда дефект проявляется при простом погружении пластины в кипящую воду. Другой метод испытаний – обработка поверхности металлическими круглыми щетками из альпаки или железа.
Если сцепление недостаточно и дефект не зависит ни от раствора, ни от величины тока, причиной может быть недостаточное обезжиривание.
ТВЕРДОСТЬ
Гальваническое покрытие может иметь твердость, отличную от твердости литого металла того же состава, в этом случае металл называется упрочненным.
ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ
Дефект вызывается недостаточным перемешиванием жидкости или малым количеством поверхностно активных веществ.
НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ИЗДЕЛИЕМ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Когда изделие погружено в гальваническую ванну и через нее протекает электрический ток, можно увидеть появление мелких или более крупных пузырьков газа вплоть до бурного кипения. Таким образом ведут себя обезжиривающие растворы.
Другие растворы, например, для серебрения, не образуют выделений газа и весь пропускаемый ток используется для отложения серебра, в этом случае отдача раствора – 100%.
ВЕС И ТОЛЩИНА ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ
По длительности процесса и силе тока, учитывая отдачу тока, можно рассчитать вес металла, нанесенного на поверхность. Для того, чтобы рассчитать толщину, необходимо знать площадь поверхности изделия. Приведенная таблица позволяет рассчитать толщину металла поверхностью 1 дм2, если известен вес покрытия и площадь поверхности изделия. Из таблицы видно, что для покрытия слоем толщиной 1 микрон на необходимо нанести металл весом, который равен волюметрической массе (удельному весу) деленной на 100. Удельный вес серебра – 10,49, для покрытия 1 дм2 поверхности слоем 1 микрон необходимо отложить 0,1049 г.
Вес металла, необходимого для покрытия толщиной 1 микрон поверхности 1 дм2, или гальванические эквиваленты:
|
Металл |
Граммы |
|
Серебро |
0,1049 |
|
Никель |
0,0890 |
|
Золото |
0,1932 |
|
Платина |
0,2145 |
|
Металл |
Назначение |
Вес г/дм2 |
Толщина, микрон |
|
Серебро |
легкое серебрение |
0,30-0,40 |
2,8-3,8 |
|
сильное серебрение |
1,5 |
14,3 |
|
|
техническое серебрение |
до 5,125 |
50 |
|
|
Золото |
золочение |
0,019-0,050 |
0,10-0,26 |
|
плакирование |
указывается толщина в микрон с пробой золота покрытия |
Современная технология позволяет измерять толщину неразрушающими методами, при этом используются электромагнитные свойства; бета-частицы; флюоресценция, вызываемая рентгеновскими лучами. Электроника позволила создать переносные приборы с цифровой шкалой.
Таблица веса теоретического металлического покрытия при пропускании электрического тока 1 А/час
|
Металл |
Вес покрытия, г |
|
Серебро |
4,025 |
|
Никель |
1,095 |
|
Золото |
7,356 |
ВАЖНОСТЬ ФИЛЬТРАЦИИ
Фильтрация производится очень просто и является обычной декантацией: раствор отстаивается несколько дней, взвешенные частицы выпадают в осадок на дно емкости, резиновым шлангом сливается прозрачная часть, мутная выбрасывается. Этот метод используется прежде всего для обезжиривающего раствора.
Лучший метод фильтрации гальванических ванн – фильтровальная бумага, которая позволяет получить совершенно чистый фильтрат и полное использование жидкости. Если жидкости не поддерживаются в прозрачном состоянии, невозможно добиться хорошего качества покрытия.
ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА
Обрабатываемое изделие должно быть тщательно обезжирено. Обычное обезжиривание недостаточно: поверхность должна быть обезжирена не только физически, но и химически, так как покрываемый металл должен быть обнажен.
Соединениями, находящимися на поверхности металла, могут быть окислы, образуемые при отжиге, пайке, сульфаты и базовые соли. В случае благородных металлов химическая обработка не играет большой роли, полировка, которую необходимо произвести перед гальваникой, может быть достаточной. Если обрабатывается изделие из серебра, которое под действием воздуха потеряло отражающую способность, необходимо снять слой сульфата серебра, который придает серебру окраску от желтого до черного цвета.
Металл может быть обнажен как механическим, так и химическим путем. Изделия, прошедшие обработку, сразу же должны быть тщательно промыты в большом количестве воды.
Иногда металл наносится не на всю поверхность изделия, а только на его часть. Части, которые не покрываются, изолируются при помощи лака или соответствующих составов. Для хорошего сцепления изделия должны быть чистыми и сухими. Приемлемыми лаками для этой цели являются хлорокаучуковые или на основе хлорид поливинила, они имеют большую стойкость как к кислотам, так и к щелочам. Лак наносится кисточкой, затем сушится при повышенной температуре, при необходимости можно покрыть вторым слоем. Кроме этих лаков, можно использовать другие, имеющие высокую химическую стойкость и более высокую температуру плавления. Лаки должны иметь температуру плавления выше температуры кипения воды.После гальванической обработки лак снимается механическим путем или растворителем.
СВЯЗЫВАНИЕ И ОБЕЗЖИРИВАНИЕ
Обезжиривание – обязательная операция, проводимая до гальванической обработки, влияющая на качество покрытие. На плохо обезжиренном или необезжиренном изделии гальваническое покрытие либо не фиксируется, либо держится кусками.
Гальваническое обезжиривание предваряется промывкой в ультразвуковой ванне или щеткой, после этого, не вынимая из ванны, в которой производится очистка, изделие связывается медной блестящей проволокой и передается на электролитическое обезжиривание. Диаметр проволоки должен быть пропорционален величине и весу изделия.
С этого момента изделие не должно больше трогаться руками вплоть до момента сушки в опилках. Проволока привязывается таким образом, чтобы не оставалось труднодоступных мест для гальванического раствора, делается только один оборот проволоки на наименее важной части готового изделия. Особенно аккуратно необходимо привязывать изделия, образованные свободно движущимися частями, такие как браслеты, цепочки.
ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ОБЕЗЖИРИВАНИЕ
Промытое в воде изделие подвергается гальваническому обезжириванию, при этом оно подключается к положительному полюсу.
Обезжиривающие ванны имеют различный состав. Для их создания используется дистиллированная или деионизированная вода. Раствор может быть горячим.
Если на изделии должны присутствовать окрашенные участки, окраску лучше производить после его промывки и сушки, при этом необходимо стараться как можно меньше его загрязнять. После этого производится гальваническое обезжиривание при комнатной или немного повышенной температуре, которая не должна быть слишком высокой и приводить к разрушению окрашенного слоя.
После обезжиривания изделия тщательно промываются и готовы к дальнейшей гальванической обработке.
Обезжиривающий раствор не имеет проникающей способности, и поэтому нельзя забывать о ультразвуковой промывке.
НИКЕЛИРОВАНИЕ
Упоминание этого метода может удивить, однако гальваническое никелирование может быть использовано как подложка для золочения незолотого сплава, родирования серебра и недрагоценных сплавов.
Одним из методов, применяемых для того, чтобы избежать изменения цвета серебра на воздухе, является родирование, однако, из-за большой толщины слоя этот способ является слишком дорогим. Удовлетворительного результата, имеющего небольшую стоимость, можно добиться, нанося слой родия толщиной доли микрона на покрытие из никеля. В некоторых случаях можно ограничиться только никелированием в полировальной ванне.
Ниже приведены два рецепта, оба раствора используются при комнатной температуре. Существует множество других рецептов горячих и быстродействующих растворов, однако оборудование, необходимое для проведение таких процессов, должно быть оснащено нагревательными элементами, фильтрами и приспособлениями для перемешивания.
Неглянцевое никелирование:
сульфат никеля 100 г/л,
сульфат магния 30 г/л,
хлорид никеля 10 г/л,
борная кислота 30 г/л.
Глянцевое никелирование:
сульфат никеля 250 г/л,
хлорид никеля 10 г/л,
борная кислота 30 г/л,
блескообразователь в количестве, указанном поставщиком.
Для поддержания кислотности необходимо использовать серную кислоту, pH можно определять лакмусовой бумагой. Обычно добавляются 2-3 г на каждые 10 л.
Анод изготавливается из электролитического никеля, профилированного никеля, никеля в виде кусочков в корзине из титана. Последний вариант является наиболее экономичным.
Одним из дефектов является появление пятен на покрытии. Эффективными в данном случае являются небольшие добавки (доли грамма на литр) поверхностно активных веществ.
СЕРЕБРЕНИЕ
После открытия батареи, серебрение стало первым используемым гальваническим покрытием. Растворы содержат серебро в виде цианида, в которые добавляются для их лучшей работы некоторое количество цианида натрия или калия. Избыток цианида носит название "свободного цианида", этот цианид не связан с Ag. Определить наличие свободных цианидов можно при помощи химических анализов. Свободный цианид, кроме улучшения качества покрытия, способствует растворению серебра анода. Его количество составляет 60%, если используется цианид калия и 46% при использовании цианида натрия; указанные растворы обогащены серебром. Приведенные значения минимальны.
Для приготовления раствора для серебрения используются три компонента: цианид серебра, цианид калия и карбонат калия.
Растворы могут содержать от нескольких до 90 г серебра на литр, приобретая с увеличением концентрации большую скорость реакции и образуя так называемые скоростные растворы. Растворы используются в нагретом виде, должны постоянно перемешиваться и фильтроваться. При необходимости можно производить серебрение в неподвижном растворе, при обычной температуре и низком значении тока; такой процесс требует длительного времени и используется редко. В любом случае, растворы для серебрения имеют высокую проникающую способность.
ТОЛЩИНА И ВРЕМЯ СЕРЕБРЕНИЯ
Можно заранее предусмотреть и определить количество серебра, которое наносится на изделие. В некоторых случаях, например, при нанесении покрытия на серебро 800 пробы, толщина покрытия интересует мало, так как изделие продается на вес. В других случаях, когда серебром покрывается другой дешевый металл, необходимо учитывать как толщину, так и вес серебра, что помогает гарантировать качество отделки и учесть его стоимость.
В любом рецепте подготовки раствора указана плотность тока. Умножением плотности на коэффициент 0,066 рассчитывается вес серебра отложенного за 1 минуту; при умножении на 4 получается вес серебра, отложенного за один час.
СОЛИ СЕРЕБРА ДЛЯ СЕРЕБРЕНИЯ
Цианид серебра (AgCN) 805‰
Цианид серебра и калия (KAg(CN)2) 542‰
Цианид серебра и натрия (NaAg(CN)2) 590‰
Хлорид серебра (AgCl) 752‰
Нитрат серебра (AgNO3) 635‰
РЕЦЕПТЫ РАСТВОРОВ ДЛЯ СПЛАВОВ СЕРЕБРА
Если серебрение проводится достаточно часто или даже ежедневно, необходимо использовать растворы, которые обеспечивают постоянство качества и высокую скорость проведения процесса. С целью уменьшения производственных затрат удается избежать восстановления при помощи добавок блескообразователей, придающих блеск нанесенному серебру. В некоторых случаях производят добавки, например, веществ, изменяющих твердость.
Раствор, дающий отличные результаты готовится из:
цианида серебра с 80,5% серебра, 36 г/л
цианида калия без натрия, 60 г/л
карбоната калия, 15 г/л
Один литр раствора содержит 28,7 г металлического серебра и 41 г/л свободного цианида калия.
Гальванический процесс проводится при температуре 21-26°С и токе 0,5-1,5 А/дм2. За один час откладывается 19-57 микрон серебра весом 2-6 г на поверхность 1 дм2.
Для приданию серебру блеска можно использовать сероуглерод, который немного упрочняет серебро. Так как излишки сероуглерода могут быть вредны, он используется следующим образом.
В пластмассовую емкость, по возможности темную, выливается несколько литров раствора и добавляется одна ложка сероуглерода, производится тщательное перемешивание и смесь оставляется на одну ночь. До начала обработки в гальванический раствор добавляется некоторое количество прозрачного блескообразующего раствора, добавление продолжается до получения глянцевого покрытия.
Другим используемым блескообразователем является тиосульфат аммония или калия, порошок белого цвета, который растворяется до концентрации 60%. Первая добавка – 4 г на 100 литров гальванического раствора; во время работы производятся небольшие добавки.
Этот блескообразователь со временем стареет, поэтому прекращение действие раствора требует дальнейшего добавления свежего. При необходимости можно покупать готовые более удобные и стабильные блескообразователи, выпускаемые специализированными фирмами.
Для улучшения качества раствор может перемешиваться катодом или насосом с фильтром, что дает возможность поддерживать прозрачность жидкости. Рекомендуется поддерживать рН="12," добавляя при необходимости предварительно растворенный в воде 10% гидроксид калия. Серебряный электрод должен иметь поверхность не менее удвоенной площади поверхности обрабатываемых изделий.
ГАЛЬВАНОПЛАСТИКА
Для покрытий с большой толщиной можно использовать следующий рецепт (на один литр дистиллированной воды):
цианид серебра, 62,5 г
цианид калия без натрия, 150 г
свободный цианид калия, 89 г.
плотность тока 0,3 А/дм2, температура 15-20°C.
Используется для серебрения фарфора, стекла после его окраски металлизированной краской и с последующей термической обработкой в электрической печи.
Предназначен для гальванопластики и нанесения толстых покрытий. Так как процесс производится при комнатной температуре, можно использовать пластиковые материалы, не стойкие к нагреву. Рекомендуется перемешивание раствора, постоянная фильтрация.
ДЕФЕКТЫ СЕРЕБРЕНИЯ
Недостаток свободных цианидов может вызвать один или группу дефектов: неоднородность и неравномерная гладкость поверхности; окраску желтоватую, вплоть до коричневой, фиолетовой или черной; повышенную чувствительность к касанию пальцев; зернистую поверхность; стрелка вольтметра опускается, а амперметра поднимается в момент нахождения изделия в растворе; недостаточная толщина; грязный или черный анод, который не становится белым после отключения тока.
Слишком сильный электрический ток может вызвать отсутствие прилегания покрытия, его порошкообразную поверхность.
Отслоение покрытия: может быть вызвано недостаточным обезжириванием, повышенным током, окисленной или неподготовленной поверхностью, на которую наносится покрытие.
Недостаточная толщина: слишком низкий ток, недостаточное время, плохие электрические контакты.
Если на глянцевом серебрении появляется "апельсиновая корка", дефект вызван недостаточной механической подготовкой.
Приведенный список еще очень далек от окончательного завершения.
СЕРЕБРЕНИЕ БЕЗ ЦИАНИДОВ
В последние годы необходимость очистки стоков подтолкнула к открытию новых гальванических растворов, не содержащих цианидов. Существуют растворы, в которых вместо цианидов калия или натрия и цианида серебра используются хлориды или сульфаты серебра, растворенные вместе с тиосульфатом натрия. Можно так же растворить йодид серебра в концентрированном растворе йодида натрия. Используя соответствующие добавки, можно получать серебрение с хорошими качествами. На настоящий момент нельзя сказать, что эти растворы получили распространение.
ФИКСАЦИЯ СЕРЕБРА
Фиксация предназначена для предотвращения или задержки потемнения серебра. Это гальваническая ванна, легкая в использовании потому, что не требует нагрева. Резервуары могут быть изготовлены из пластика, анод из нержавеющей стали. Необходимая плотность тока – плотность, вызывающая появление пузырьков воздуха на изделии. Время обработки – несколько минут. Материал, как и при выполнении других покрытий, должен быть предварительно обезжирен и привязан медной проволокой к негативному электроду.
Один из возможных растворов:
бихромат натрия, 13 г/л
каустическая сода (гидроксид натрия), 4 г/л
рН 12-12,5; 11,5°B.
После извлечения из раствора изделия промываются в проточной воде, затем в деионизированной воде и сушатся без протирки.
ЗОЛОЧЕНИЕ
Длительное время, по крайней мере с 1700 г., золочение проводилось химическим нанесением хлорида золота.
Древнее золочение пламенем или амальгамой было полностью заменено золочением цианидами, распространенным до сегодняшнего дня.
Покрытие из чистого золота легко царапается, этот дефект возрастает с увеличением твердости металла, на которое оно наносится.
При помощи гальваники можно нанести желтое золото с большей прочностью, добавив в раствор никель в виде двойного цианида никеля и натрия. Его количество не должно превышать определенной величины, в противном случае может измениться цвет покрытия. Количество никеля изменяется в зависимости количества золота от 0,1 до 3 грамм двойного цианида на один литр.
При одном составе жидкости, варьируя температуру и плотность тока, можно изменять тональность покрытия. Добавление цианида, перемешивание, уменьшение тока благоприятствуют отложению золота.
Нанося чистое золото и изменяя плотность тока, можно получить различный цвет покрытия: при малой плотности золото имеет бледно-желтый цвет; при большем токе цвет насыщенный, теплый; при высокой плотности металл может частично осаждаться даже в виде порошка. Никель в виде небольших добавок используется для придания блеска и добавляется в виде карбоната никеля, который медленно растворяется в присутствии цианида.
АНОДЫ И ВИДЫ ЗОЛОЧЕНИЯ
При золочении могут использоваться золотые или нерастворимые аноды, каждый из этих методов имеет свои отрицательные стороны. Нерастворимые аноды изготавливаются из платины, платинированных титана и тантала, нержавеющая сталь дает худший результат и не должна использоваться с кислыми растворами.
При использовании нерастворимых электродов наносимое золото извлекается только из раствора, который должен быть постоянно освежаем при помощи добавления концентрированного раствора или соли золота.
В некоторых случаях раствор используется до прекращения нанесения удовлетворительного покрытия, затем готовится новый раствор, изделия погружаются сначала в старый, а затем в новый раствор, так продолжается до тех пор, пока золото не будет полностью извлечено из старого раствора.
Золотой анод, в зависимости от состава раствора и плотности тока, может растворяться или оставаться нетронутым, степень растворения зависит от количества покрытия и может быть большим или меньшим.
Может произойти так, что анод растворяется в количестве большем, чем покрытие. Так как при увеличении плотности тока золото меньше растворяется, можно сбалансировать отдачу тока, уменьшив поверхность контакта анода с раствором.
В некоторых рецептах рекомендуется увеличивать анодную поверхность по отношению к поверхности изделия. Если раствор содержит цианид калия, золото легко растворяется под действием электрического тока, если в растворах присутствуют только соли натрия, золото растворяется меньше. Если раствор содержит смесь цианида калия и натрия, отдача анода одинакова только при определенной плотности тока.
Солями золота для золочения являются:
желтый хлорид золота 500‰;
коричневый хлорид золота 520‰;
цианид золота и калия (KAu(CN)2) 683‰;
цианид золота и натрия (NaAu(CN)2) 724‰;
цианид золота и калия (KAu(CN)4) 565‰;
сульфит золота, поступающий в продажу только в водяном растворе 100 г/л.
Последние две соли используются мало и продаются с пробой, в зависимости от требований покупателя. Цианид золота и калия с теоретической пробой 683 продается с пробой 680.
ЗОЛОЧЕНИЕ ЧИСТЫМ ЗОЛОТОМ
Двойной цианид золота и калия 1,5-3 г.
Цианид калия 7,5 г.
Двукалийный фосфат 15 г.
Дистиллированная вода 1 л.
Плотность тока 1-4 А/дм2.
Нерастворимый анод.
ЗЕЛЕНОЕ ЗОЛОЧЕНИЕ
Двойной цианид золота и калия 3 г.
Цианид серебра и калия 0,5 г.
Цианид калия 7,5 г.
Дистиллированная вода 1 л.
Плотность тока 0,5-2,5 А/дм2.
Температура 55-70°C.
Нерастворимый анод.
РОЗОВОЕ ЗОЛОЧЕНИЕ
Двойной цианид золота и калия 1,5 г.
Двойной цианид меди и калия 3,5 г.
Двойной цианид никеля и калия 1 г.
Цианид калия 4 г.
Двукалийный фосфат 15 г.
Дистиллированная вода 1 л.
Плотность тока 2,5-4 А/дм2.
Температура 60-70°C.
Нерастворимый анод.
БЛЕДНО-ЖЕЛТОЕ ЗОЛОЧЕНИЕ
Цианид золота и калия 4 г.
Цианид калия 4 г.
Ферроцианид калия 30 г.
Никельцианид калия 1,8 г.
Дистиллированная вода 1 л.
Плотность тока 2-4 А/дм2.
Температура 60-70°C.
Нерастворимый анод.
РОЗОВОЕ ЗОЛОЧЕНИЕ
Цианид золота и калия 4 г.
Цианид калия 4 г.
Ферроцианид калия 30 г.
Никельцианид калия 2 г.
Дистиллированная вода 1 л.
Плотность тока 3-4 А/дм2.
Температура 60-70°C.
Нерастворимый анод.
ЖЕЛТОЕ ЗОЛОЧЕНИЕ С ЗОЛОТЫМ АНОДОМ
Хлорид золота 3 г.
Цианид калия 15 г.
Дистиллированная вода 1 л.
Плотность тока 0,7 А/дм2.
Температура 15-20°C.
Скорость отложения 0,4 мк/мин.
Отдача тока 90%.
Напряжение 1,3 В для расстояния между электродами 15 см.
Поверхность анода – 1/3 часть изделия.
ЭВОЛЮЦИЯ ГАЛЬВАНИКИ И ХИМИЧЕСКИЕ АНАЛИЗЫ
Гальванический раствор служит долгое время и, вследствие этого, его состав подвержен изменению. Общее свойство всех растворов – испарение воды, благодаря этому, концентрация повышается и раствор для поддержания определенного уровня требует добавления дистиллированной воды. Неиспользуемые растворы должны храниться в закрытых сосудах.
Дистиллированная вода используется для промывки изделий сразу же после гальванического покрытия.
Другой причиной изменения гальванического раствора является химическая реакция с углекислым газом, содержащимся в воздухе, к которому чувствительны как растворы на базе цианидов, так и содержащие каустическую соду.
При использовании малых количеств растворов, например, при обезжиривании, следует заменять растворы на новые; признак обеднения обезжиривающего раствора – увеличение сопротивления и уменьшение проходящего тока при одинаковом напряжении. В случае растворов для золочения и серебрения можно добавлять дополнительное количество раствора для поддержания его в работоспособном состоянии.
Необходимо принять серьезные меры предосторожности против попадания в растворы пыли и загрязнений. Если это случается, не следует продолжать использование раствора, лучше извлечь драгоценный металл из раствора и приготовить новый.
Практика с самого начала начинает приподносить сюрпризы в виде дефектов, вызванных неправильным использованием растворов, изменением количества компонентов. Наука, техника и, прежде всего, химические анализы, показали, что хорошее качество покрытия невозможно без проведения соответствующего контроля растворов. Для этого ювелирное производство нуждается в небольшой химической лаборатории, либо контроль производится соответствующей службой. Нижеприведенная информация имеет целью позволить ювелиру производить предварительный контроль, иногда вполне достаточный.
ВЗЯТИЕ ЖИДКИХ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ АНАЛИЗОВ
Если образец не соответствует среднему составу раствора, анализ может нанести вред и привести к лишним коррекциям и добавкам. До взятия образцов необходимо перемешать жидкость. Если при перемешивании поднимается осадок, необходимо дождаться его отстоя и затем взять образец.
рН – измеряется при помощи индикаторных полосок. Контроль необходим во всех случаях, когда раствор должен иметь определенное значение рН. Если уровень рН слишком низкий, необходимо произвести добавление щелочи, например, каустической соды; если слишком высокий – добавить кислоту, состав которой зависит от раствора.
Свободный цианид – его количество важно для правильного функционирования растворов, содержащих цианид калия или натрия. Для измерения количества необходимо иметь:
Стеклянную градуированную колбу емкостью 35 мл, отметка 25 мл означает нуль градуированной шкалы, которая заканчивается отметкой 10.
Стеклянную градуированную колбу емкостью 100 мл такой же формы, имеющую отметку 100 мл.
Йодид калия в кристаллическом порошке.
Раствор десятинормального нитрата серебра.
Капельницу.
Два шприца 10 мл с длинной и толстой иглой из нержавеющей стали.
Дистиллированную воду.
ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ
Прежде всего шприцы должны быть хорошо высушены. После использования они промываются обычной водой, затем дистиллированной и в разобранном виде сушатся. В шприц набирается 10 мл раствора и выливается в колбу 100 мл. Дистиллированная вода добавляется до уровня отметки 100 мл. Пробка закрывается и раствор хорошо перемешивается. Другим сухим шприцом набираются 10 мл этого раствора и переливаются в маленькую колбу.
|
НОРМ. НИТРАТ СЕРЕБРА МЛ |
|
|||||||||
|
0 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
9,0 |
|
|
0 |
- |
1,0 |
1,9 |
2,9 |
3,9 |
4,9 |
5,8 |
6,8 |
7,8 |
8,8 |
|
1 |
9,8 |
10,8 |
11,8 |
12,7 |
13,7 |
14,7 |
15,7 |
16,6 |
17,6 |
18,7 |
|
2 |
19,6 |
20,5 |
21,5 |
22,5 |
23,5 |
24,5 |
25,5 |
26,4 |
27,4 |
28,4 |
|
3 |
29,4 |
30,4 |
31,4 |
32,3 |
33,3 |
34,3 |
35,3 |
36,2 |
37,2 |
38,2 |
|
4 |
39,2 |
40,2 |
41,2 |
42,1 |
43,1 |
44,1 |
45,1 |
46,1 |
47,0 |
48,0 |
|
5 |
49,0 |
50,0 |
51,0 |
51,9 |
52,9 |
53,9 |
54,9 |
55,9 |
56,8 |
57,8 |
|
6 |
58,8 |
59,8 |
60,8 |
61,7 |
62,7 |
63,7 |
64,7 |
65,7 |
66,7 |
67,7 |
|
7 |
68,6 |
69,6 |
70,6 |
71,5 |
72,5 |
73,5 |
74,5 |
75,5 |
76,4 |
77,4 |
|
8 |
78,4 |
79,4 |
80,4 |
81,3 |
82,3 |
83,3 |
84,3 |
85,3 |
86,2 |
87,2 |
|
9 |
88,2 |
89,2 |
90,2 |
91,1 |
92,1 |
93,1 |
94,1 |
95,0 |
96,0 |
97,0 |
|
10 |
98,0 |
|||||||||
|
СВОБОДНЫЙ ЦИАНИД НАТРИЯ (ГРАММЫ В ОДНОМ ЛИТРЕ |
||||||||||
|
НОРМ. НИТРАТ СЕРЕБРА МЛ |
|
|||||||||
|
0 |
1,00 |
2,0 |
3,00 |
4,0 |
5,00 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
9,00 |
|
|
0 |
- |
1,25 |
2,5 |
3,75 |
5,0 |
6,25 |
7,5 |
8,7 |
10,0 |
11,25 |
|
1 |
12,5 |
13,70 |
15,0 |
16,20 |
17,5 |
18,70 |
20,0 |
21,2 |
22,5 |
23,70 |
|
2 |
25,0 |
26,20 |
27,5 |
28,70 |
30,0 |
31,20 |
32,5 |
33,7 |
35,0 |
36,20 |
|
3 |
37,5 |
38,70 |
39,0 |
40,20 |
41,5 |
42,70 |
43,0 |
44,2 |
45,5 |
46,70 |
|
4 |
50,0 |
51,20 |
52,5 |
53,70 |
55,0 |
56,20 |
5,0 |
58,7 |
60,0 |
61,20 |
|
5 |
62,5 |
63,70 |
65,0 |
66,20 |
67,5 |
68,70 |
70,0 |
71,2 |
72,5 |
73,70 |
|
6 |
75,0 |
76,20 |
77,5 |
78,70 |
80,0 |
81,20 |
82,5 |
83,7 |
85,0 |
86,20 |
|
7 |
87,0 |
88,70 |
89,0 |
90,20 |
91,5 |
92,70 |
93,0 |
94,2 |
95,5 |
96,70 |
|
8 |
100,0 |
101,20 |
102,5 |
103,70 |
104,5 |
106,20 |
107,5 |
108,7 |
111,0 |
111,20 |
|
9 |
112,5 |
113,70 |
115,0 |
116,20 |
117,5 |
118,70 |
120,0 |
121,2 |
122,5 |
123,70 |
|
10 |
125,0 |
|||||||||
|
СВОБОДНЫЙ ЦИАНИД НАТРИЯ (ГРАММЫ В ОДНОМ ЛИТРЕ) |
||||||||||
Добавляется щепотка йодида калия, дистиллированная вода доливается до нулевой отметки. Закрыв пробку, раствор хорошо перемешивается. Через капельницу понемногу добавляется нитрат серебра N/10. Колба после каждого добавления закрывается пробкой и раствор перемешивается. Операция повторяется до пропадания желтого осадка.
Осадок отстаивается и на горле колбы считывается значение с точностью до одной цифры после запятой.
Рассмотрим таблицы. В первой приведено значение цианида натрия, во второй – цианида калия в одном литре раствора. В первом столбце указано количество нормального нитрата серебра в мл, в первой горизонтальной графе – десятые доли мл.
Определение количества золота и серебра производится купелированием.