Теоретические основы проектируемых процессов, Теоретические основы процесса серебрения - Серебрение алюминиевых деталей

Теоретические основы процесса серебрения

Серебрение применяется для защитно-декоративных целей (ювелирные изделия, столовые приборы, музыкальные инструменты и т. п.); для уменьшения переходного сопротивления электрических контактов и повышения поверхностной электропроводности токонесущих деталей высокочастотной электроаппаратуры; для производства зеркал, фар и рефлекторов из-за высокого коэффициента отражения света; для защиты от коррозии химической посуды и приборов, работающих в щелочных средах.

Покрытия серебром являются катодными покрытиями по отношению к железу, никелю, алюминию и титану и не защищают их в условиях электрохимической коррозии. Для повышения качества защиты при серебрении алюминия и железа используют промежуточные прослойки никеля и меди перед серебрением. Наибольшей рассеивающей способностью обладают цианистые электролиты. Кроме того, из этих электролитов осаждаются мелкокристаллические беспористые покрытия.

Цианистые электролиты серебрения состоят из цианистых комплексов серебра, свободного цианида щелочного металла и карбоната последнего, образующегося постепенно в электролите при соприкосновении последнего с СО2 воздуха. Цианид серебра AgCN, почти нерастворимый в воде, легко растворяется в избытке цианида щелочного металла NaCN с образованием комплекса:

AgCN + NaCN > NaAg (CN) 2 (1)

Эта соль диссоциирует по схеме

NaAg (CN) 2 - Na+ + [Ag (CN) 2] - (2)

Таким образом, в электролите серебро будет находиться в комплексном анионе. По одной из существующих теорий комплексный анион, в свою очередь, диссоциирует по схеме

[Ag (CN) 2] - - Ag+ + 2CN - (3)

Образующиеся ионы серебра разряжаются на катоде

Ag+ + з > Ag (4)

В электролите должно быть избыточное содержание цианистого натрия, который необходим для нормального растворения серебряного анода. Концентрация свободного цианида в электролите может колебаться в довольно широких пределах и зависит от содержания в нем серебра. Наиболее благоприятное соотношение серебра и свободного цианида равно 1: 1 или 1: 1,5. Цианид, являясь комплексообразователем, повышает катодную поляризацию и способствует образованию более мелкокристаллических покрытий. Но цианиды вызывают и нестабильность электролита, так как при определенных условиях может происходить взаимодействие цианида и углекислоты воздуха с образованием синильной кислоты

2NaCN + H2O + CO2 > Na2CO3 + 2HCN (5)

Наиболее распространен следующий состав и режим работы электролита цианистого серебрения (г/л):

Серебро (в виде цианистой комплексной соли) 32 - 36

Цианистый натрий 45 - 60

Углекислый натрий 30 - 50

Температура электролита,°С 18 - 20

Плотность тока, А/дм2 0,8 - 1,2

Электролиты, приготовленные на основе калиевых солей, позволяют использовать более высокие плотности тока без ухудшения качества покрытия, так как растворимость цианистого комплекса серебра, полученного на основе солей калия, значительно выше, чем на основе солей натрия. Кроме вышеперечисленных соединений в электролит серебрения рекомендуется вводить нитрат-ионы, присутствие которых обеспечивается приготовлением электролитов из азотнокислого серебра непосредственно, не переводя его в хлористое.

Вместо токсичного цианистого электролита разработан ряд менее токсичных электролитов: железистосинеродистый, пирофосфатный, роданистый, синеродистороданистый, йодистый, сульфосалицилатный и др. В настоящее время в промышленности наиболее широко применим синеродистороданистый электролит, в состав которого входит железистосинеродистый и роданистый калий. Удовлетворительные осадки серебра можно получить и в отсутствие роданистого калия, однако использование этого электролита затруднено из-за сильной пассивации

Серебряных анодов. Введение роданистого калия облегчает растворение серебра на аноде.

Синеродистороданистый электролит имеет следующие состав (г/л) и режим работы:

Хлористое серебро 30 - 40

Железистосинеродистый калий 60 - 80

Кальцинированная сода 35

Роданистый калий 150

Температура,°С 18 - 60

Катодная плотность тока, А/дм2 0,5 - 1,0

Катодный и анодный выходы по току, % 100

Предполагается, что в синеродистороданистом электролите серебро присутствует в форме цианистого комплекса, который образуется в процессе приготовления электролита, но специально добавлять цианиды в раствор нет необходимости, что и является основным преимуществом этого электролита. Недостатком электролита является сложность его приготовления, приводящая к значительным потерям серебра.

Перспективным является сульфосалицилатный электролит следующего состава (г/л) и режима работы:

Серебро (в пересчете на металл) 20 - 30

Углекислый аммоний 20 - 30

Сернокислый аммоний 45 - 70

Сульфосалициловая кислота 70 - 90

РН 9

Температура,°С 20 - 25

Катодная плотность тока, А/дм2 1,5

Для уменьшения потерь серебра при полировке используют электролиты блестящего серебрения с применением различных органических и неорганических добавок. Так, например, в цианистые электролиты вводят сероуглерод и его производные, неорганические и органические соединения серы, соединения селена и теллура.

В качестве блескообразователя для аммиакатно-сульфосалицилатного электролита применяют пиперазин и его производные. Все электролиты серебрения требуют предварительного серебрения из сильно разбавленного электролита серебрения или амальгамирования деталей из меди и медных сплавов перед покрытием. Эти операции необходимы для предотвращения контактного осаждения серебра на деталях.

Для предварительного серебрения применяют следующий электролит (в г/л):

Серебро (в пересчете на металл) 1 - 2

Медь (в пересчете на металл) 5 - 6

Цианистый калий 50 - 60

Плотность тока, А/дм2 0,1 - 0,2

Время выдержки, мин 3 - 5

Аноды изготовлены из коррозионно-стойкой стали. Детали завешивают под током.

На воздухе серебряные покрытия довольно быстро темнеют, покрываясь окисными и сульфидными пленками. Сульфидные пленки обладают хорошей электропроводностью, но мешают пайке деталей. К методам защиты серебра от потемнения относятся следующие:

    1) покрытие серебра другими благородными металлами (золото, родий, палладий); 2) покрытие серебра лаковыми пленками; 3) покрытие серебра окислами некоторых металлов; 4) обработка серебра в хроматных растворах (химическая и электрохимическая).

Похожие статьи




Теоретические основы проектируемых процессов, Теоретические основы процесса серебрения - Серебрение алюминиевых деталей

Предыдущая | Следующая