Гальваническое покрытие золотом что это значит
Покрытие изделий золотом различными методами
Покрытие изделий золотом используется для придания различным металлическим предметам некоторые свойств, характерных для благородных металлов. Это в первую очередь помогает понизить себестоимость предмета, а также придает ему привлекательный и эстетический вид. Еще несколько преимуществ: золото не подвержено окислению, не вступает в контакт с реагентами, не боится влаги и сырости. Кроме этого, позолота улучшает припой и ее часто используют при изготовлении микросхем.
Что представляет собой гальванический метод нанесения золота
При гальванизации позолота наносится тонким слоем на поверхность различных предметов. Эти объекты могут быть металлическими или изготовленными из других материалов. Свойства и назначение самого предмета влияют на толщину золотого покрытия, которая может быть совершенной разной: в одном случае это миллиметры, в другом – микроны.
Общие сведения
При гальваническом покрытии используются тонкие листы металла. Толщина сусального золота очень мала. Технология нанесения позолоты на поверхность предметов не меняется в течение долгого времени.
При золочении используется масло и клей. На масляной основе смешивают специальные ингредиенты, которые крепко удерживают тонкий золотой слой на обрабатываемой поверхности. Масляный лак, наносимый на поверхность, делает ее матовой. Чтобы добиться сияния и блеска поверхности, ее покрывают дополнительным слоем.
Характерный блеск изделию придает клеевая основа, используемая при гальванизации. Этот процесс должен проводиться в специальных условиях. Следует обращать внимание на влажность, чтобы добиться наилучшего результата и не нарушить технологию.
Плюсы и минусы
Гальванический метод имеет ряд характерных преимуществ. Среди них высокая степень износостойкости материалов. Также улучшается отражение света поверхностью, повышается стойкость к коррозии и обеспечивается проводимость тока.
У гальванизации, кроме неоспоримых преимуществ, имеется и один недостаток. Со временем из-за механической нагрузки, а также под действием других факторов золотое покрытие истончается и стирается. В этом случае ухудшается внешний вид изделия, обнажатся «родная» поверхность, меняется качество материала. Мелкие предметы и украшения можно отдать на реставрацию. Мастер стирает старый слой и наносит новый. Эта процедура не из дешевых. В стоимость работы будет входить способ покрытия и его толщина.
Как проходит процесс
Наносится позолота двумя способами: механическим и электрохимическим. Применяется ток, используются реагенты. Мастер сам решает, какой слой драгоценного металла необходимо нанести.
Вся работа проводится в три этапа
Очередность
Действия
Во время процесса необходимо поддерживать высокую температуру и уровень тока, применять химические реагенты. Чтобы обеспечить все эти условия, требуется необходимое специальное оборудование. Гальваника используется не только для использования золота в качестве облагораживающего материала. Очень часто ее применяют для нанесения «неблагородных» металлов, таких как хром, медь или никель.
Обычно наносят лигатуру, а не чистое золото. Металл разбавляется при помощи других элементов, но это нисколько не уменьшает качества покрытия. Полученный оттенок соответствует золотому и смотрится благородно.
Какие изделия и зачем покрывают позолотой
Гальванический способ золочения поверхностей нашел применение в различных сферах. Эта технология позволяет декорировать изделие и обеспечивает техническое покрытие в промышленности. Предметы, ювелирные изделия, технические детали покрытые позолотой не окисляются, не разрушаются, устойчивы к агрессивным воздействиям различных веществ.
Гальваническое покрытие нашло широкое применение при изготовлении недорогих украшений, которые пользуется особой популярностью у покупателей обоих полов. При изготовлении позолоченных вещиц берут изделия из более дешевых материалов, которые затем покрывают тонким золотым слоем. В итоге такие изделия можно приобрести по более выгодной цене, а выглядят они ничуть не хуже, чем золотые. Гальванику используют при золочении цепочек, браслетов, сережек, колец, часов, колье и даже очков. Предметы смотрятся очень респектабельно, стильно и элегантно.
Интересная особенность: в постсоветском пространстве большим спросом у населения пользуется желто-красная позолота, а в Америке и в Европейских странах Европы – бледно-желтый оттенок. Обычно, за основу берутся изделия: медные, мельхиоровые, никелевые или латунные. Гальваника также применяется для золочения платины и серебра. Бижутерия, обработанная таким образом не вызывает раздражения и аллергических реакций. Однако порой эти драгоценности могут соперничать по цене с изделиями из высокопробного серебра.
Иногда украшения или предметы покрываются только частично. Это делают для того, чтобы придать необходимые свойства золота отдельному участку поверхности. В ювелирной промышленности таким образом придают украшению оригинальный и неповторимый дизайн.
Гальванику используют во многих сферах. Ее можно нанести практически на любую вещь, улучшив ее характеристики и свойства. Сусальное золото применяют для покрытия куполов церквей и храмов, в качестве декорирования дорогих предметов быта, красивой посуды, багетов.
Нанесение позолоты в домашних условиях
Для золочения предметов дома используют химический метод и гальванический. Многие реагенты и реактивы купить свободно нельзя. К ним относится азотная кислота, цианид калия и соляная кислота. Для домашнего золочения нужно обязательно иметь электролитические ванны, а также источник постоянного электричества. Мастер, занимающийся гальваникой, должен иметь теоретические знания, сноровку и опыт. Необходимо проявлять осторожность и терпение, так как это опасный процесс.
Химические методы
На обрабатываемую поверхность наносится хлорид золота. Метод первый. Для приготовления хлорного золота металл расковывают тонким слоем и дробят на очень маленькие куски. Затем смешивают соляную и азотную кислоту, и только потом добавляют к ним золото. Смесь двух кислот часто называют царской водкой. Царская водка готовится так: 10 г концентрированной азотной кислоты смешивают с 30 г соляной. Количество «золотой смеси» готовят в пропорции десять к одному. То есть на один грамм золота идет 10 мл смеси кислот (царской водки).
Для процесса растворения берется глубокая фарфоровая посуда. Время, которое понадобится, разное: и два часа, и трое суток. После полного растворения золота смесь выпаривается с помощью водяной бани при температуре 70–80˚, тщательно перемешивая стеклянной палочкой. В конце выпаривания должна появиться вязкая субстанция золотого цвета.
Для приготовления смеси необходимо взять:
Перед тем как начать покрывать изделие, поверхность обезжиривают при помощи 10–20 % едкого натрия. Если предмет небольшой можно прокипятить его в содовом растворе. Затем поверхность обрабатывают 25 % раствором соляной кислоты и ополаскивают в воде.
Следующий этап – приготовление смеси, в которую входит поташ, хлорное золото, горячая вода и хлорид натрия. В емкость с этим раствором погружают изделие и касаются его палочкой из цинка. Выжидают некоторое количество времени и вытаскивают уже позолоченное изделие на поверхность. Его тщательно промывают в чистой воде, высушивают и доводят до зеркального блеска.
Метод второй. Готовят специальный раствор:
В этом составе растворяют 10 г золота. В полученную массу добавляется 300 г карбоната калия (поташа). Далее в котле кипятят 2 л воды и вливают в него приготовленную смесь. Периодически помешивая, «варят» все это в течение двух часов.
Пока смесь готовится, обрабатывается изделие. Его протравливают серной кислотой, а затем азотной. Затем выполняют ряд действий, в частности, обматывают изделие латунной проволокой (сплав меди и цинка), делают смесь из соляной, азотной и серной кислоты и погружают в нее, буквально на короткое мгновение, обрабатываемое изделие. Далее ополаскивают предмет в воде и погружают его в ртуть, а затем опять в воду, потом опускают в уже приготовленную смесь. После всего вытаскивают, обмывают и просушивают. Высушенное изделие необходимо отполировать при помощи материи из шерсти.
Метод натирания пастой
Такой метод отличается от химической и гальванической обработки предмета. Его суть сводиться к изготовлению специальной пасты, которая затем наносится на предмет или деталь. Золотой слой получается тоньше.
Чтобы приготовить 100 г пасты необходимо взять:
Смесь нужно разбавить водой до получения кашеобразной массы. Изделие обезжиривается и натирается полученной смесью.
Гальванический метод
Имеется два основных способа. Первый: необходимо приготовить три раствора:
Вначале смешиваются первые два раствора. Затем к ним добавляется третий. Температура удерживается в пределах 50-60 градусов. Анод должен быть из платины. Когда электролитная смесь истощается, добавляется хлорид золота.
Второй метод: ванна по Зельми. Берут 1 г карбоната натрия и 1 г гексацианоферрата калия, смешивают с водой (30 г). Полученную смесь нагревают в посуде из фарфора. Дальше необходимо добавить в полученную массу осажденное при помощи нашатырного спирта, золото. Все это кипятится 10–12 минут. Воду постоянно доливают, по мере ее испарения. Затем ток пропускается через полученный раствор. Время обработки 15–16 часов.
Полезные советы
При золочении украшений своими руками пригодятся такие рекомендации.
Метод гальванизации имеет ряд достоинств, среди которых возможность придать предмету богатый и роскошный вид, повысить качество изделия, улучшить его характеристики и свойства. Также данное покрытие поверхности защищает от разрушения и воздействий окружающей среды.
Гальваническое золочение
Гальваническое покрытие золотом используется в ювелирном производстве и во время изготовления печатных плат (ГОСТ 23770-79). Золочение наносится на медь и ее сплавы, никель, серебро. Введение в гальванические ванны кобальта, сурьмы, индия и некоторых других элементов позволяет изменять цветовые оттенки.
Виды декоративного золочения
По назначению гальваническое золочение делится на несколько типов:
1.Цветное. Толщина слоя ≤ 5 мкм, используется на галантерейных изделиях. В состав ванны включаются свободный цианид калия, дицианоаурат калия и один или несколько металлических элементов, влияющих на цвет золочения. Никель придает покрытию от белого до бледно-желтого оттенка, медь красноватый, серебро зеленоватый и т. д.
Примерные химические составы ванн для цветного покрытия
| Ванна | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| KAu(CN)2 | 3 | 2 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| KCN | 8 | 5 | 15 | 15 | 10 |
| K2HPO4 | 15 | 15 | 15 | 20 | 15 |
| K2Ni(CN)4 | — | 1 | 1 | — | — |
| CuCN | — | 3 | — | — | 2 |
| AgCN | 0,5 | 0,5 | — | — | — |
| Цвет покрытия | Зеленый | Розовый | Белый | Золотой (натур.) | Красный |
Ванны 1, 2 и 3 должны нагреваться до t°+60°С, осаждение золота продолжается ≈ 15 секунд. Чисто декоративное гальваническое золочение производится по упрощенной технологии растворами 4 и 5, длительность уменьшается до 10 сек. Схема протекания процесса гальванического покрытия указана на рисунке.
Процессы, протекающие в гальванической ванне
2. Твердое. Повышается износостойкость золочения, твердость золота увеличивается при добавлении в электролит 1–3% углекислого никеля. За счет этого гальваническое золото содержит примерно 1,7% никеля.
3. Осаждение низкокаратных сплавов золота. Процесс происходит в ванне №1. Низкокаратное гальваническое золото наносится на электрические платы или дешевый сортамент ювелирных изделий.
Первая ванна позволяет получать 18-ти каратное золотое покрытие зелено-желтого оттенка, а вторая 16-ти каратное розовое. Такие покрытия не имеют требуемой антикоррозионной устойчивости и в большинстве случаев на них наносится добавочный слой.
Для низкокаратных покрытий используются ванны таких составов.
| Ванна | 1 | 2 |
| KAu(CN)2 | 12 | 2.5 |
| AgCN | 2.5 | 0.04 |
| KCN | 100 | 15 |
| K2CO3 | 20 | — |
| CuCN | — | 25 |
| Cd(CN)2 | — | 0.2 |
Виды электролитов В основном гальваническое покрытие золотом осуществляется в цианистых электролитах, они по большинству показателей отвечают требованиям по качеству. Главным компонентом этих электролитов является анион золота, что исключает контактное вытеснение им меди или иных металлов. Осаждение золота на поверхности происходит во время восстановления драгоценного металла из цианауратного электролита. Цианистые электролиты в зависимости от конкретного химического состава разделяются на три группы:
Пути улучшения равномерности расположения золота на поверхности металлов Гальваника протекает под воздействием электрического тока, ионы движутся от анода к катоду и осаждаются на поверхности заготовок. На изделиях сложной формы толщина покрытия может быть неодинаковой, что оказывает негативное влияние на качество. Одна из причин такого явления – сложная геометрическая форма катода. Расстояние между отельными плоскостями к аноду различная. Кроме того, процесс осаждения золота на таких деталях осложняется в результате действия поляризации – очень сложного явления электрохимического осаждения. В связи с этим технология золочения несколько изменяется.
Влияние геометрии детали на распределение золота. 1. Покрытие, 2. Катод
Для улучшения качества используются дополнительные катоды и специальные экраны. Но главное внимание уделяется правильному их расположению на подвесках.
Несколько видов типичных подвесок
Размеры подвесок нужно соразмерять с параметрами ванны, длина выбирается с учетом глубины, а число в зависимости от количества одновременно загружаемых деталей. Верхние изделия должны погружаться в электролит не менее чем на 5 см, а нижние располагаться на таком же удалении от дна. Остальные размеры подвесок подбираются с учетом длины штанг и расстояния между электродами. Расстояние между боковыми поверхностями подвешенных изделий должно быть максимально равномерным. Конкретный вид подвески должен соответствовать величине и форме изделий, покрываемых золотом.
С особой тщательностью изготавливается катодный крюк, он должен иметь максимально большую площадь электроконтакта с катодной штангой. При несоблюдении указанных условий возникают риски нарушения процесса позолоты со всеми вытекающими негативными последствиями.
Катодный крюк правильной формы
Контакты-держатели не должны касаться предназначенных к покрытию поверхностей и обеспечивать им равномерное распределение тока по всей площади. Теоретическое решение выбора положения следует подтверждать практическими пробами, в случае необходимости вносятся коррективы с целью выбора оптимального положения.
Подготовка изделий к покрытию золотом От тщательности подготовки поверхностей к покрытию во многом зависят конечные характеристики позолоты. Гальваника требует не только чистых, но и протравленных поверхностей. Для достижения этих целей используется несколько стадий подготовки.
Химическая подготовка На поверхности изделий могут находиться смазки после механической обработки, грязь и оксиды после термической обработки. Покрытие золотом таких поверхностей не допускается. Подготовка начинается с обезжиривания. Для грубого обезжиривания применяется тетрахлорэтилен или мытье в специальных пластиковых ваннах щелочными растворами. Второй метод более безопасен и имеет широкое распространение в промышленных масштабах. Все моющие растворы по степени щелочности делятся на четыре группы.
Примеры состава ванн для химической очистки поверхностей
| Ванны | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Сильно загрязненные стали | Менее загрязненные стали | Сплавы меди | Сплавы алюминия | |
| NaOH | 100-150 | 10-15 | 5-10 | — |
| Na2CO3 | 40-50 | 30-40 | 20-30 | 30-50 |
| Na2PO3 | 30-40 | 50-70 | 20-30 | 30-50 |
| tраб,°С | 3-5 | 3-5 | — | 3-5 |
| обезж, мин. | 60-80 | 60-80 | 55-60 | 60-70 |
| Очистка | 5-30 | 5-20 | 1-5 | 0,1-0,2 |
При необходимости после химической очистки применяется электрохимическая. Она может быть катодной и анодной. Метод требует постоянного тока большой силы, детали погружаются в универсальную ванну из едкого натра, тринатрийфосфата и карбоната натрия.
Травление – следующий этап очистки поверхностей перед покрытием золотом. Позволяет достигать максимальной активности поверхностей металлов, улучшать качество золочения, увеличивать степень адгезии покрытия. За счет травления удаляется окалина после термической обработки. Если поверхности не имеют требуемой чистоты, то применяется декапирование, дотравливание, активирование. В промышленных условиях травление делается в дешевой серной кислоте, для ускорения процесса раствор нагревается до температуры +70–80°С.
Типичные растворы для травления
| Ванны | 1 | 2 | 3 | 4 |
| H2CO4(конц.) | 1003 | 1000 | 500 | — |
| HNO3(конц.) | 1000 | 1000 | 750 | 200 |
| HCI(конц.) | 5 | 5 | 2500 | — |
| 83%-ная H2PO4 | — | — | — | 550 |
| CH3COOH | — | — | — | 250 |
| H2O | 1000 | — | — | — |
| C(актив.) | 10 | — | — |
Электролитическая полировка используется редко и только в случаях крайней необходимости. Большинство ванн должно иметь в своем составе фосфорную кислоту, что заметно увеличивает стоимость подготовки изделий к гальваническому покрытию.
Ванны, применяемые для покрытия деталей золотом, должны отвечать требованиям государственных стандартов. Наша компания выпускает продукцию с учетом существующих нормативных требований и технических заданий потребителей.
Толщина покрытия и масса золота Один из главных показателей, на который обращают внимание во время обработки деталей. Примерный расход драгоценного металла на единицу площади можно узнать из таблицы.
Зависимость массы золота от толщины покрытия
Дешевые изделия покрываются слоем блестящего никеля, на который наносится золотое покрытие толщиной ≈ 0,1 мкм.
Во время оценки стойкости золочения следует принимать во внимание потери, вызываемые его оседанием на крепящих детали элементах. Для того чтобы снизить эти потери, поверхности таких приспособлений периодически следует очищать и возвращать золото.
Снятие покрытий из золота Удаление позолоты из поверхностей технических элементов химическим методом затрудняется малой активностью золота. Если золочение гальваническим способом выполняется в щелочных, кислотных или нейтральных электролитах, то снятие возможно только в 10% растворе NaCN с добавлением 100 см 3 /л пергидроля. Во время снятия покрытий выделяется большое количество энергии, для ее отвода ванну необходимо постоянно охлаждать. По химическим показателям раствор считается неустойчивым и пригоден только для разового пользования.
Для удаления золота гальваническим методом применяется концентрированная серная кислота, нагретая до температуры +35°С. Покрытие удаляется анодным методом, показатели напряжение 4 В, для катодов используются свинцовые пластины. Если раствор состоит из цианида натрия (90 г/л) и едкого натра (15 г/л), то катоды стальные, напряжение 6 В.
Утилизация остатков золота из грязных или истощенных ванн
На катодной пластине оседают остатки золота, в зависимости от размеров ванных время очистки может составлять несколько десятков часов. По истечении указанного срока пластины вынимаются, промываются и просушиваются. Технология предусматривает механическое удаление с поверхности осажденного золота. Запрещается оставлять обесточенные катодные металлические пластины в растворе, это становится причиной повторного растворения драгоценного металла. Если перерыв подачи тока технологически неизбежен, то на время отключения пластины должны выниматься, при появлении возможности подачи тока они повторно опускаются в ванну с раствором.
Полученное таким образом золото в дальнейшем используется во время приготовления новой ванны электролита. Если на золоте имеются загрязнения, то использовать вторичное сырье в чистом виде не рекомендуется, его можно лишь добавлять незначительными порциями в новый раствор, приготовленный из первичных ингредиентов.
Преимущества электрохимического покрытия поверхностей Технология постоянно развивалась с усовершенствованием гальванотехники, улучшалось качество, понижался расход и увеличивалась рентабельность производства. Единственный недостаток – материалы должны быть токопроводящими. Если покрытие сусальным золотом можно делать любых поверхностей, в том числе и деревянных, то возможности электрохимического ограничены.
Особенности продукции компании
Мы изготавливаем пластиковые ванны следующего назначения:
Все изделия рассчитаны на возможность монтажа дополнительного технологического оборудования.