Złocenie chemiczne _ Drupal.pdf

(230 KB) Pobierz
2/6/2021
Złocenie chemiczne | Drupal
Złocenie chemiczne
TABLE OF CONTENTS
○
Aktywacja (/node/17)
○
Anodowanie i barwienie aluminium (/node/31)
○
Anody (/node/23)
○
Badania korozyjne (/node/37)
○
Barwienie metali (/node/33)
○
Barwienie miedzi i jej stopów (/node/32)
○
Barwienie mosiądzu (/node/34)
○
Bezpieczne grzałki zanurzeniowe (/node/25)
○
Brązowanie (/node/16)
○
Chromowanie dekoracyjne (/node/15)
○
Cynkowanie (/node/13)
○
Cynowanie (/node/12)
○
Filtracja (/node/24)
○
Fizykochemiczne oczyszczanie podłoża (/node/18)
○
Kompozytowe powłoki galwaniczne (/node/11)
○
Metalizowanie tworzyw sztucznych (/node/30)
○
Miedziowanie chemiczne (/node/28)
○
Międzynarodowe normy jakości (/node/36)
○
Niklowanie (/node/9)
○
Niklowanie chemiczne (/node/26)
○
Odtłuszczanie chemiczne i elektrochemiczne (/node/21)
○
Odtłuszczanie w rozpuszczalnikach organicznych (/node/19)
○
Palladowanie (/node/7)
○
Pomiary grubości powłok (/node/35)
○
Powłoki cyna – ołów (/node/6)
○
Powłoki galwaniczne na aluminium (/node/4)
galwanizernie.pl/node/29
1/5
2/6/2021
g
Złocenie chemiczne | Drupal
○
Srebrzenie chemiczne (/node/27)
○
Trawienie chemiczne stali (/node/1)
○
Trawienie metali (/node/22)
○
Złocenie chemiczne (/node/29)
DODAJ FIRMĘ (/GROUP/ADD/FIRMY)
galwanizernie • 15 Kwiecień 2017
(/user/1/stream)
Chemicznie czyste powłoki złote osadzać można metodą bezprądową. Historia bezprądowego
(chemicznego) złocenia jest bardzo stara, sięga pierwszej połowy XIX wieku, jednak osadzanie grubszych
powłok bez stosowania zewnętrznego
źródła
prądu, znane jest dopiero od kilkudziesięciu lat.
Bezprądowo (chemiczne) osadzać można powłoki złote na drodze:
reakcji wymiany,
kontaktowej,
katalitycznej.
Osadzanie złota w wyniku reakcji wymiany
Osadzanie powłok złotych na drodze reakcji wymiany jest najstarszą ze znanych metod złocenia
bezprądowego. Proces ten opiera się na znanym zjawisku wypierania z roztworu metali bardziej
szlachetnych przez metale mniej szlachetne.
Podstawowym warunkiem prawidłowego przebiegu procesu osadzania powłok złotych na drodze reakcji
wymiany jest to, aby wymiana metali mogła odbywać się tylko na powierzchni metalu podłoża
(powierzchni złoconego przedmiotu) i aby wymiana ta przebiegała z ograniczoną szybkością,
gwarantującą prawidłowe uformowanie się powłoki złotej.
Technicznie dobrej jakości powłoki złote osadzone w wyniku reakcji wymiany, otrzymać można jedynie
wówczas, gdy:
roztwór do ich wydzielania będzie rozpuszczał metal podłoża, jednak w taki sposób,
że
nie będą
powstawały przy tym nierozpuszczalne sole i tlenki tego metalu, ani inne produkty uboczne, które
mogłyby zakłócić wymianę jonową,
reakcja roztworu z metalem podłoża nie może przebiegać zbyt gwałtownie, ponieważ wtedy nie
wykształci się na jego powierzchni jednolita, zwarta powłoka złota o
żądanej
(określonej) strukturze.
W związku z tym proces osadzania złota na drodze reakcji wymiany przebiegać będzie prawidłowo
wówczas, gdy różnica potencjałów normalnych (standardowych) złota i metalu podłoża nie będzie zbyt
duża. W przeciwnym przypadku (przy metalach podłoża charakteryzujących się bardziej ujemną
wartością potencjału normalnego) reakcja wymiany przebiegać będzie w sposób spontaniczny, jak to ma
miejsce na przykład, gdy do kąpieli do złocenia wprowadzi się cynk lub aluminium, tj. metale wykazujące
stosunkowo dużą skłonność do tworzenia jonów (im bardziej elektroujemnym potencjałem
charakteryzuje się dany metal, tym większa jest jego skłonność do przechodzenia w stan jonowy).
Do osadzania powłok złotych na drodze reakcji wymiany, na podłożu miedzianym, stosować można
kąpiel o następującym składzie:
galwanizernie.pl/node/29
2/5
2/6/2021
Złocenie chemiczne | Drupal
Złoto, w postaci K[AuCN)
2
]
Cyjanek sodu, NaCN
4 g/dm³
25 g/dm³
Wodorofosforan
(hydrat diwodorofosforanu(V))
sodu, NaH
2
PO
4
.H
2
O
45 g/dm³
Kąpiel ta pracuje w temperaturze około 80°C, przy wyższych temperaturach wydzielane powłoki
przybierają odcień bladożółty.
Wkrótce po zastosowaniu w praktyce cytrynianowych kąpieli do złocenia galwanicznego (połowa lat
pięćdziesiątych), opracowano również cytrynianowe kąpiele do bezprądowego złocenia na drodze reakcji
wymiany. Kąpiele te w zależności od rodzaju pokrywanego metalu, pracować mogą w szerokim zakresie
pH, od 6 (przy pokrywaniu niklu) do 13 (przy pokrywaniu wolframu). Przykładem może być kąpiel o
składzie:
Cyjanozłocin
(dicyjanoz
ł
ocian(I))
potasu, K[Au(CN)
2
]
5 g/dm³
Cytrynian amonu, (NH
4
)
3
C
6
H
5
O
7
Wersenian amonu, edta(NH4)
2
Temperatura
20 g/dm³
25 g/dm³
90°C
Dobre wyniki złocenia w tej kąpieli uzyskuje się zwłaszcza wtedy, gdy przeznaczone do złocenia
przedmioty pokryje się uprzednio powłoką niklową nałożoną bezprądowo (w przeciwieństwie do prostych
kąpieli cyjankowych, bezpośrednie złocenie w kąpieli cytrynianowej przedmiotów z miedzi i jej stopów
napotyka na trudności). Wartość pH kąpieli w omawianym przypadku powinna mieścić się w granicach 6-
8.
Przed dekoracyjnym złoceniem drobnych przedmiotów w aparatach obrotowych (na przykład w bębnie)
dobrze jest przedmioty te uprzednio poniklować z połyskiem. Podwarstwa niklowa nałożona na
przedmioty miedziane czy stalowe nie tylko zabezpiecza je przed korozją (zewnętrzna warstewka jest
bardzo cienka), ale nadaje im również atrakcyjny wygląd (warstewka złota odzwierciedla dokładnie połysk
podłoża niklowego). Osadzona w omawianej kąpieli powłoka złota barwą swą odpowiada złotu 24-
karatowemu. W porównaniu z galwanicznie wytworzonymi powłokami czystego złota, wydzielane
chemicznie pokrycia są bardziej szczelne (przy tej samej grubości) i mimo bardzo cienkiej warstwy (co
związane jest z zasadą wydzielania tych powłok), stosuje się je niekiedy w celach dekoracyjnych. W
uzasadnionych przypadkach, dla zabezpieczenia powłoki złotej przed szybkim przetarciem, stosuje się
dodatkowe lakierowanie pozłoconych przedmiotów.
Osadzanie powłok złotych na drodze kontaktowej
Osadzanie złota na drodze kontaktowej jest w istocie pokrywaniem galwanicznym, przy czym
źródłem
prądu w tym przypadku jest nie prostownik, prądnica czy akumulator, lecz ogniwo galwaniczne
powstające w wyniku zanurzenia w roztworze dwóch metali stykających się ze sobą. Przedmiot
pokrywany jest wtedy katodą i pokrywa się złotem, którego jony znajdują się w roztworze, zaś drugi - z
zasady cynk - stanowi anodę i rozpuszcza się przechodząc w stan jonowy. Warunkiem osadzania się
powłoki złotej na przedmiocie jest jego kontakt w roztworze z anodą cynkową.
Praktycznie, celem uzyskania stabilności procesu, oba te obszary - anodowy i katodowy - rozdziela się
porowatą diafragmą, przy czym jako anolitu używa się roztworu soli kuchennej, a jako katolitu - kąpieli na
przykład o składzie:
Złoto, w postaci K[AuCN)
2
]
Wodorofosforan
(hydrat wodorofosforanu(V))
sodu, Na
2
HPO
4
Węglan sodu, Na
2
CO
3
Siarczyn
(siarczan(V))
sodu, Na
2
SO
3
1,2 g/dm³
7,5 g/dm³
4,0 g/dm³
0,15 g/dm³
Żelazocyjanek
(3-hydrat heksacyjano
ż
elazianu(II))
potasu, K
4
[Fe(CN)
6
].3H
2
O
15 g/dm³
Kontakt między obu elektrodami można zapewnić poprzez ich zwarcie prętem metalowym (na zewnątrz
naczynia).
Temperaturę kąpieli należy utrzymywać przy 70°C. Roztwór należy ponadto uzupełniać okresowo złotem
(w postaci dicyjanozłocianu(I) potasu) w miarę jego ubywania z kąpieli.
Powłoki złote otrzymywane metodą kontaktową są bardzo szczelne i równomierne.
galwanizernie.pl/node/29
3/5
2/6/2021
Złocenie chemiczne | Drupal
Osadzanie złota na drodze katalitycznej
Powłoki złote, w przeciwieństwie do powłok srebrnych, można osadzać również katalitycznie. Katalityczne
pokrywanie złotem przez redukcję chemiczną odbywa się bez stosowania zewnętrznego
źródła
prądu
elektrycznego, przy czym czynnikiem powodującym przejście metalu z postaci związanej w postać
metaliczną jest substancja chemiczna o właściwościach redukujących. W charakterze soli metalu
podstawowego przy złoceniu przez redukcję chemiczną stosuje się związki kompleksowe. W zależności
od trwałości tych związków kompleksowych, a także potencjału redukcyjnego reduktora, pokrywanie
odbywa się z mniejszą lub większą szybkością (oczywiście odgrywają w tym procesie rolę również i inne
czynniki, jak np. pH kąpieli, wzajemny stosunek stężeń metalu i reduktora w roztworze oraz temperatura
kąpieli).
Podczas pokrywania katalitycznego skład kąpieli, tj. rodzaj i stężenie związku metalu, którym zamierza się
pokrywać oraz rodzaj i stężenie reduktora (jak również i innych składników pomocniczych) jest tak
dobrany,
że
po sporządzeniu kąpieli nie zachodzi samoczynnie reakcja redukcji nawet w podwyższonej
temperaturze. Rozpoczyna się ona dopiero w momencie, gdy kąpiel zetknie się z katalizatorem, przy
czym redukcja zachodzi tylko na jego powierzchni. Katalizatorem takim jest z reguły metal, z którego
wykonano pokrywany przedmiot. Warunkiem jednak koniecznym, aby proces osadzania się metalu
przebiegł aż do osiągnięcia
żądanej
grubości pokrycia jest to, aby reakcję redukcji katalizował również
metal osadzany (reakcja autokatalityczna).
Do bezprądowego osadzania złota (na drodze katalitycznej) stosować można kąpiel o następującym
składzie:
Złoto, w postaci K[Au(CN)
2
]
Kwas cytrynowy, HOC(CH
2
COOH)2COOH
Chlorek amonu, NH
4
Cl
Temperatura
2-4 g/dm³
50 g/dm³
75 g/dm³
92-96°C
Podfosforyn
(fosfinian)
sodu, NaH
2
PO
2
.H
2
O
10 g/dm³
Osadzanie powłoki złotej w tej kąpieli odbywa się bez użycia zewnętrznego
źródła
prądu elektrycznego i
następuje w wyniku redukcji złota wodorem in
statu nascendi
(w stanie powstawania).
Mechanizm katalitycznego złocenia nie jest dokładnie znane. Istnieje szereg hipotez próbujących
wyjaśnić ten mechanizm. Najprawdopodobniej podczas pokrywania zachodzą następujące reakcje:
H2PO4
-
+ H
2
O
→
H
+
+ HPO
32-
+ 2H
Au
+
+ H
→
Au + H
+
Reakcja pierwsza dostarcza reduktora, tj. wodoru in statu nascendi , reakcja druga jest reakcją redukcji
złota z postaci jonowej do atomowej.
Proces bezprądowego złocenia w omawianej kąpieli ma charakter katalityczny, tj. redukcja przebiega
tylko w styczności z katalizatorem. Katalizatorami tej reakcji są metale grupy
żelaza,
tzn.
żelazo,
kobalt
oraz nikiel.
Osadzone bezprądowo w procesie katalitycznym powłoki złote charakteryzują się:
mikrotwardością rzędu
µHV
10
= 100,
czystością chemiczną rzędu 99,99%,
bezpostaciową strukturą
zanikiem porowatości przy grubości pokrycia powyżej 0,5 mikrometra.
Katalityczne złocenie nie może być jednak stosowane na szeroką skalę w procesie produkcyjnym. Przede
wszystkim dlatego,
że
proces ten nie jest termodynamicznie stabilny (w czasie jego trwania zmienia się
stężenie metalu podstawowego, stężenie reduktora, a także wartość pH kąpieli. Ponadto ma on szereg
wad, z których należało by wymienić:
małą szybkość osadzania powłok złotych, nie przekraczającą w optymalnych warunkach 5-6
µm/godz Szybkość ta poza tym nie jest wprost proporcjonalna do czasu osadzania (jak obserwuje
galwanizernie.pl/node/29
4/5
2/6/2021
µm/godz. Szybkość ta poza tym nie jest wprost proporcjonalna do czasu osadzania (jak obserwuje
się to w procesach galwanicznych), ale maleje w czasie trwania procesu złocenia,
krótką
żywotność
kąpieli i jej wrażliwość na zanieczyszczenia, zwłaszcza metalami obcymi. Nawet
obecność niewielkich ilości jonów takich metali, jak miedź,
żelazo
czy nikiel, może być przyczyną
wyraźnego obniżenia się szybkości osadzania, a nawet całkowitego zahamowania procesu złocenia,
bardzo wąski zakres parametrów pracy, zwłaszcza pH i temperatury kąpieli. Ze wzrostem pH kąpieli
o podanym składzie, maleje w wyraźnym stopniu szybkość osadzania złota. W omawianym typie
kąpieli również temperatura pracy w wyraźnym stopniu wpływa na szybkość osadzania powłoki
złotej. Przy lekkim mieszaniu kąpieli uzyskuje się wtedy, na przykład w temp. 91°C - 2,3µm, a w temp.
94,5°C - 4,8 µm w ciągu godziny.
Złocenie chemiczne | Drupal
W literaturze fachowej opisano szereg receptur kąpieli do katalitycznego złocenia, w których zastosowano
zamiast fosfinianu sodu inny reduktor chemiczny. Jako reduktor chemiczny stosować można na przykład
hydrazynę (N
2
H
4
), lub jej sole, tiomocznik (H
2
NCSNH
2
) oraz borowodorek potasu (KBH
4
). Ten ostatni
związek, obok fosfinianu sodu jest najczęściej stosowanym reduktorem chemicznym w procesie
bezprądowego (katalitycznego) złocenia.
TRAWIENIE METALI (/NODE/22)
galwanizernie.pl/node/29
5/5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin