СПОСОБ СЕРЕБРЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК C25D5/18 C25D3/46 

Изобретение относится к электролитической обработке металлов, в частности к гальваническому серебрению из раствора электролита с использованием электропроводной подложки, преимущественно для изготовления ювелирных изделий.

Известно, что скорость осаждения ионов на катоде пропорциональна потенциалу, создаваемому между двумя электродами. При определенном значении потенциала ионы металла осаждаются практически с той же скоростью, с какой они диффундируют из раствора по направлению к катоду, и процесс переходит в область, контролируемую скоростью диффузии. В этой области обеспечивается равномерность покрытия. Осаждение, контролируемое диффузией, протекает в небольшом диапазоне потенциалов, при которых скорость осаждения постоянна. В диффузионно контролируемой области режим процесса обычно требует высокой плотности тока на катоде, что требует больших затрат энергии для подведения достаточного количества энергии. При увеличении потенциала выше того уровня, при котором осаждение контролируется диффузией, что необходимо для поддержания постоянной плотности тока на катоде, ухудшается качество покрытия: оно получается тусклым, грубым и шероховатым. Для преодоления этих негативных эффектов можно увеличивать концентрацию металлов в растворе электролита, однако при этом снижается равномерность покрытия.

Широко известно, что для улучшения качества покрытий можно использовать режим электролитического осаждения, при котором применяется пульсирующий ток с периодическим изменением полярности. В периоды подачи на подложку, на которой происходит осаждение металла из раствора, обратного импульса тока, идет процесс перехода металла с подложки в раствор. При этом происходит шлифование слоя покрытия, так как наиболее интенсивно в раствор переходит металл с вершиной шероховатой поверхности покрытия.

Известен способ осаждения покрытий из благородных металлов, включающий погружение электропроводной подложки и противоэлектрода в раствор электролита и осаждение металлов биполярным импульсным током чередующимися катодными и анодными пачками импульсов [1] .

Приведенные в известном способе осаждения покрытий из благородных металлов режимы не могут быть использованы для изготовления высококачественных ювелирных изделий, поскольку в указанных условиях количество брака - изделий с тусклой шероховатой поверхностью - доходит до 20% . Это приводит к значительному повышению трудозатрат по приданию товарного вида изделиям, так как ручная обработка бракованных изделий требует затраты нескольких часов.

Наиболее близок к заявляемому изобретению способ электролитической обработки проводящих материалов с использованием импульсов переменной полярности, избранный в качестве прототипа настоящего изобретения [2] .

Согласно способу-прототипу подложку вместе с противоэлектродом погружают в раствор электролита, содержащий ионы металла, и пропускают между подложкой и противоэлектродом импульсный реверсируемый электрический ток. Ширина импульсов, характеризуемая продолжительностью гальванического и диффузионного процессов, определяется продолжительностью этих процессов. Прямые импульсы создают на подложке плотность тока порядка 1-30 А/дм², а обратные - 0-10 А/дм², причем продолжительность прямых импульсов составляет 0,5 мкс - 300 сек, а обратных импульсов - 0,5 мкс - 150 сек.

При использовании режимов обработки проводящих материалов по способу-прототипу с использованием импульсов переменной полярности для изготовления ювелирных изделий из серебра наблюдается значительный выход брака, достигающий 5-8% . Бракованные изделия отличаются мутноватой, неровной поверхностью, особенно при сложной форме поверхности подложки. Это приводит к необходимости больших трудозатрат по дополнительной ручной доработке изделий.

Цель изобретения - повышение качества покрытия, в частности при изготовлении серебряных ювелирных изделий сложной формы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе серебрения, включающем погружение электропроводной подложки и противоэлектрода в раствор электролита, содержащий ионы серебра, и пропускание между подложкой и противоэлектродом импульсов тока переменной полярности, импульсами тока прямой и обратной полярности на поверхности электропроводной подложки создают одинаковую плотность тока, равную 0,1-0,5 А/дм² при продолжительности импульсов тока прямой полярности 0,001-0,1 сек и обратной полярности - 0,0001-0,01 сек. Через каждые 100-150 циклов изменяют полярность тока и подают импульс прямого тока продолжительностью 10-180 сек и плотностью тока 1,0-5,0 А/дм², а серебрение ведут из цианистого раствора.

Создание на поверхности подложки прямыми и обратными импульсами указанной продолжительности и одинаковой плотности тока в установленных пределах обеспечивает равномерность нанесения покрытия не только на легкодоступные, но и на весьма труднодоступные участки, что способствует достижению высокого качества покрытия с повышенной производительностью процесса серебрения.

Предусмотренная изобретением последовательность чередования серий циклов подачи на подложку импульсов тока прямой и обратной полярности с подачей длительных импульсов тока прямой полярности, создающего на поверхности подложки высокую плотность тока в установленных изобретением пределах, обеспечивает повышение плотности образующегося покрытия и придание ему блеска. Заявляемая совокупность существенных признаков с очевидностью не вытекает из известного уровня техники.

Авторы провели исследование условий осаждения серебра из раствора электролита, содержащего ионы серебра, с помощью импульсов тока переменной полярности и экспериментально установили, что выбранные условия проведения процесса позволяют значительно повысить качество покрытия, особенно при изготовлении серебряных ювелирных изделий сложной формы.

Максимальный выход бракованных изделий при использовании предлагаемого способа не превышает 0,8% .

Если проводить осаждение серебра импульсами тока прямой и обратной полярности, заявленной продолжительности при указанной плотности тока, создаваемой импульсами переменной полярности, но не подавать в заявленном режиме на подложку длительный импульс тока прямой полярности, то не удается достигнуть поставленной цели, и количество бракованных изделий с мутной поверхностью станет не меньше, чем при использовании способа-прототипа.

Выход за пределы, регламентированные формулой изобретения, по продолжительности импульсов прямого и обратного тока, а также - за пределы создаваемой при этом плотности тока уменьшает равномерность покрытия, особенно на труднодоступных участках подложки. Эти недостатки ясно видны из таблицы примеров конкретного исполнения (примеры 4-8).

Предлагаемый способ серебрения может быть реализован следующим образом (пример 3 в таблице примеров конкретного осуществления).

П р и м е р. В ванну цианистого электролита (AgCN, KCN, K₂CO₃) загружаем восковые отливки браслетов, покрытые подложкой на основе мелкозернистого бронзового порошка, размешанного на нитролаке и нитрорастворителе. Раствор содержит свободного цианида 90-120 г/л при концентрации серебра 35-45 г/л. В раствор вводятся также блескообразующие добавки из расчета 5-25 мл на 1 кг готовой продукции. Между подложкой и противоэлектродом пропускаем импульсы тока прямой и обратной полярности. Ток прямой полярности подаем импульсами длительностью по 0,05 сек при плотности тока 0,35 А/дм², а затем - импульсы обратной полярности длительностью по 0,005 сек при той же плотности тока (0,35 А/дм²). После проведения каждых 150 циклов изменения полярности подаем в течение 120 сек импульс прямого тока плотностью 4,0 А/дм², что и обеспечило равномерность серебряного покрытия, в том числе в труднодоступных участках браслетных звеньев сложной конфигурации. В данном примере конкретного осуществления заявленного способа серебрения качество серебряного покрытия характеризуется показателем брака, который составил 0,7% , что на порядок лучше аналогичного показателя, достигнутого при использовании способа-прототипа, а также показателей, полученных в результате нарушения порядка проведения операций и их режимов, регламентированных формулой предлагаемого изобретения.

Использование: для электролитической обработки металлов, в частности для гальванического осаждения серебра из цианистого электролита при изготовлении ювелирных изделий. Сущность изобретения: импульсами тока прямой и обратной полярности на поверхности электропроводной подложки создается одинаковая плотность тока, равная 0,1-0,5 A/дм² , при продолжительности импульсов тока прямой полярности 0,001 - 0,1 сек и обратной полярности 0,0001 - 0,01 с. При этом через каждые 100 - 150 циклов изменения полярности тока на подложку подают импульс прямого тока продолжительностью 10 - 180 сек при плотности тока на электропроводной подложке 0,1-5,0 A/дм². 1 табл.

СПОСОБ СЕРЕБРЕНИЯ, включающий погружение электропроводной подложки и противоэлектрода в раствор электролита, содержащий ионы серебра, и пропускание между подложкой и противоэлектродом импульсов тока переменной полярности, отличающийся тем, что импульсами тока прямой и обратной полярности на поверхности электропроводной подложки создают одинаковую плотность тока 0,1 - 0,5 А/дм² при продолжительности импульсов тока прямой полярности 0,001 - 0,1 с и обратной полярности 0,0001 - 0,01 с, при этом через каждые 100 - 150 циклов изменяют полярность тока и подают импульс прямого тока продолжительностью 10 - 180 с и плотностью 1,0 - 5,0 А/дм², а серебрение ведут из цианистого электролита.