СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2001 года по МПК C25D5/16 C23C18/44 

Изобретение относится к электролитической обработке металлов, в частности к гальваническому нанесению на поверхности деталей тонких слоев благородных металлов.

Известны способы нанесения на поверхности деталей слоев золота, серебра, платины и др. благородных металлов из растворов электролитов по /1/.

Одним из серьезнейших недостатков технологий по /1/ является контактное осаждение металлов - способность большинства металлов покрываемой детали восстанавливать, вытеснять химически из растворов благородные металлы. При этом электролиты загрязняются неблагородными металлами и быстро выходят из строя, а на поверхности детали появляется рыхлый, плохо сцепленный с поверхностью детали слой благородного металла, резко ухудшающий качество покрытия.

Известные методы борьбы с этим явлением: погружение деталей в электролит под током с предварительным нанесением покрытий в разбавленных растворах комплексных соединений благородных металлов, где химические потенциалы задавлены, например, цианидами, а также предварительная обработка деталей ртутью /2/. Как указано в /2/, внешний ток при низких концентрациях и степень диссоциации комплексных соединений тормозят контактное осаждение благородных металлов.

Недостатки технологий по /2/:
- чрезвычайная вредность работ с ртутью;
- ртуть диффундирует в материалы детали и покрытия, ухудшая их свойства;
- сложность осуществления и низкая производительность работ с погружением деталей под током.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества предварительного покрытия при его малой толщине в безопасных условиях проведения работ.

Поставленная задача достигается тем, что в способе нанесения предварительного покрытия, использующем химическое золочение из раствора комплексного цианидосодержащего соединения золота за счет внутримолекулярного окисления-восстановления, химическое золочение ведут до получения беспористого золотого покрытия толщиной 0,005-0,08 мкм в условиях автоингибирования процесса слоем золота, при этом покрытия из платины или палладия наносят непосредственно на предварительное золотое покрытие, изделия с дефектными покрытиями дополнительно подвергают химическому золочению, а перед нанесением гальванических покрытий на изделия дополнительно наносят слой никеля в качестве противодиффузионного барьера толщиной 0,1-1,0 мкм.

Предлагаемая концепция создания на поверхности детали предварительного слоя золота основана на следующих соображениях:
При введении в раствор комплексного цианидосодержащего соединения создают ситуацию, когда при заданной температуре раствора молекулярная структура металла основы является катализатором реакции окисления золотом цианида (внутримолекулярного окисления-восстановления). При этом осажденный тонкий слой золота тормозит (автоингибирует) дальнейший процесс осаждения золота до его полной остановки, так как этот только что сформировавшийся слой экранирует каталитическое воздействие металла основы на раствор комплексного цианидосодержащего соединения, который нагревают до температуры, при которой происходит окисление цианида золотом в реакции внутримолекулярного окисления-восстановления при условии торможения до полной остановки процесса осаждения слоем золота.

Благодаря изложенному, предлагаемый способ позволяет получать золотые беспористые, хорошо сцепленные с поверхностью покрываемой детали слои минимальной толщины. При этом толщина слоя золота зависит только от каталитического действия металла основы и находится в пределах 0,005 - 0,08 мкм, причем для каждого металла эта толщина будет постоянной с точностью 0,1 мкм.

В качестве основы используют только металлы (например, медь), обладающие каталитическим действием в отношении реакции восстановления золота. Процесс не идет, например, на алюминии, хроме и ряде сплавов.

Химическим выражением соответствующей кинетики является окисление цианида золотом, которое не происходит в отсутствие катализатора и энергетического воздействия. При этом соответствующие силы молекулярных взаимодействий оказываются сбалансированными, вследствие чего следующий слой из раствора при заданных условиях на золото не выпадает. Процесс идет в направлении открытой поверхности детали и закончится тогда, когда вся ее поверхность будет покрыта тонким слоем золота. Последний является барьером, обеспечивающим торможение до полной остановки процесса дальнейшего осаждения золота самим его слоем.

Таким образом, процесс осаждения золота на поверхность детали включает одновременно как катализ, так и ингибирование, которые являются двумя сторонами единого процесса. Это позволяет получить чрезвычайно тонкое беспористое предварительное покрытие в зависимости от каталитических свойств основы, который можно использовать как сам по себе, так и для последующего наращивания в обычных гальванических процессах из стандартных электролитов золочения или других электролитов, содержащих благородные металлы.

Предложенный принцип нанесения гальванических покрытий исключает появление пористых или плохо сцепленных с основой слоев металла. Поэтому возможно "исправление" дефектных золотых покрытий (пористые, неравномерно окрашенные и др. ) непосредственно в растворе с предложенным комплексным цианидосодержащим соединением золота, а также в качестве самостоятельного покрытия при условии достаточной его толщины. Например, для обеспечения внешнего вида достаточно толщины 0,03 - 0,08 мкм, что и обеспечивает предлагаемый способ. При этом гарантируется равнотолщинность, что делает весьма эффективным нанесение локальных покрытий кассетным способом. Расчетная направленность процесса обеспечит устранение пористости на поверхности изделия за счет катализа, обеспечиваемого заданными энергетическими, радиационными и другими воздействиями на процесс, т.е. последний ведут при параметрах, обеспечивающих соответствующий катализ.

Предлагаемый способ может быть использован с высокой технико-экономической эффективностью без применения дорогих и опасных электролитов при нанесении покрытий и неблагородных металлов (например, при меднении или никелировании).

Предлагаемый способ может быть реализован следующим образом.

Пример 1. Деталь из латуни обрабатывается кипячением в растворе комплексного цианидосодержащего соединения с содержанием золота не менее 0,85 г/л.

Затем деталь подвергается серебрению в соответствующем электролите на заданную толщину.

Пример 2. Детали из меди или литые детали из медных сплавов после соответствующей механической или химической подготовки поверхности обрабатываются комплексным цианидосодержащим соединением при заданной температуре в течение 10 мин.

Наносится первый слой золота 0,02 - 0,04 мкм. Затем известным способом наносят слой никеля в качестве противодиффузионного барьера, защищающего поверхность золота от проникновения меди, цинка и других металлов толщиной 0,1 - 1,0 мкм, затем в течение 10 мин наносят слой золота из комплексного цианидосодержащего соединения толщиной 0,07 - 0,08 мкм. Платинирование и палладирование, в случае нанесения соответствующих покрытий, производят без слоя никеля. После этого для изделий бижутерии на поверхности дополнительно наносят слой лака.

Заявленное предложение позволяет получить тонкие покрытия высокого качества, хорошо связанные с поверхностью основы и не имеющие пор.

Источники информации
1. Лайнер В. И. Современная гальванотехника. М., 1967.

2. Патент РФ N 2114213, М.кл.⁶ С 23 С 18/44, 1966.

Способ может быть использован при электролитической обработке металлов, в частности при гальваническом нанесении на поверхности деталей тонких слоев благородных металлов. Для нанесения предварительного покрытия используют химическое золочение из раствора комплексного цианидсодержащего соединения золота за счет внутримолекулярного окисления - восстановления до получения беспористого золотого покрытия толщиной 0,05 - 0,08 мкм в условиях автоингибирования процесса слоем золота. Изделия с дефектными золотыми покрытиями дополнительно подвергают химическому золочению. Технический результат - повышение качества предварительного покрытия при его малой толщине в безопасных условиях проведения работ. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ нанесения гальванических покрытий, включающий предварительное химическое золочение из раствора комплексного цианидсодержащего соединения золота за счет внутримолекулярного окисления-восстановления, отличающийся тем, что химическое золочение ведут до получения беспористого золотого покрытия толщиной 0,005 - 0,08 мкм в условиях автоингибирования процесса слоем золота. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гальваническое покрытие наносят из платины или палладия непосредственно на предварительное золотое покрытие. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дефектные покрытия дополнительно подвергают химическому золочению. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением гальванических покрытий дополнительно наносят слой никеля в качестве противодиффузионного барьера толщиной 0,1 - 1,0 мкм.