Серебрение

СЕРЕБРЕНИЕ

СеребрениеЧто такое серебрение это нанесение на поверхность металлических и неметаллических изделий слоя серебра. Осуществляется химическим и гальваническим способами, катодным распылением и конденсацией паров металла в вакууме. В основе хим. способа, применяемого для серебрения  стекла, лежит реакция восстановления серебра из серебрильного раствора (AgNО3 — 4 г/л, 25%-ного раствора NH4OH — 100—120 мл/л, NaOH — 4 г/л).
 
Восстановителем служит раствор состава: сахара — 100 г/л, 10%-ного раствора H24 — 10 мл/л, 5%-ного раствора йода — 6 мл/л. Перед серебрение поверхность изделий тщательно обезжиривают 5%-ным раствором NaOH и обрабатывают в 0,15%-ном растворе двухлористого олова (сенсибилизация с последующим промыванием). Затем изделия небольших размеров погружают в серебрильный раствор или (реже) поливают им поверхность таких изделий. Для С. изделий больших размеров, осуществляемого на конвейерах, прибегают к пульверизации раствора.
 
Толщина создаваемого покрытая 0,2—0,5 мим. При гальваническом серебрении, применяемом для серебрения металлических изделий, используют в основном  цианистые электролиты . Электроосаждение состоит в том, что под действием электр. поля ионы серебра в растворе, двигаясь к катоду, захватывают на нем электроны и, осаждаясь, превращаются   в   нейтральные атомы. Св-ва осажденных покрытий зависят от плотности тока, т-ры и интенсивности перемешивания раствора,  скорости  дрейфа  ионов, формы и структуры электродов, содержания   примесей.  
 
Адгезию   наносимого серебра увеличивают очисткой и обезжириванием поверхности изделий,   предварительным  нанесением  тонкого  подслоя  серебра  в электролите с малым его содержанием и большим содержанием цианида при повышенной плотности тока. Микротвердость покрытий 90—110 кгс/мм2. Для получения блестящих серебряных покрытий в ванну добавляют сероуглерод или серосодержащие  соединения. Толщина  покрытий, получаемых электроосаждением, достигает нескольких миллиметров. Серебрение катодным распылением применяют преим. в декоративных целях, реже — при изготовлении   тонкопленочных  схем.  Скорость  нанесения покрытий этим методом невелика —до 500 А в минуту (при плотности тока 250—300 ма/см2). Для серебрения конденсацией паров серебро нагревают в вакууме (~10-4 мм рт.ст.) до т-ры 1000—1100° С, используя тигли из молибдена или углерода.
 
Испаряясь, серебро конденсируется на расположенных над тиглями изделия!. Структура и св-ва покрытий зависят от т-ры конденсации. Уменьшение микротвердости вакуумных серебряных покрытий от 70 кгс/мм2 (при т-ре конденсации 100° С) до 39 кгс/мм2 (при 600° С) обусловлено изменением микроструктуры конденсата. Ширина столбчатых кристаллитов увеличивается по мере роста т-ры поверхности, и при т-ре конденсации 350° С они постепенно переходят в равноосные кристаллиты,  характерные для массивного отожженного материала.
 
Толщина покрытия пропорциональна продолжительности процесса. Серебрение наз. также покрытие изделий тонкими листами серебра, в процессе которого листы и находящиеся с ними в тесном контакте изделия нагревают до т-ры, близкой к т-ре плавления серебра, а затем совместно прокатывают. Из тонких (2—3 мм) серебреных листов штампуют различные изделия (см. также Плакирование). Серебряные покрытия не защищают электрохимически железо и сплавы на его основе от коррозии, поскольку потенциал серебра (+ 0,816 в) значительно электроположительнее потенциала железа.  
 
Поэтому   серебро   обычно микроструктура серебряного покрытия (А) на медной поверхности (Б) (т-ра 500 °С), X 450. наносят на подслой меди или на изделия из медных сплавов. При осаждении серебра на хромоникелевую нержавеющую сталь предварительно осаждают подслой никеля, затем меди и лишь потом осаждают серебро. Осаждение серебра на алюминий начинают с контактного осаждения цинка, затем изделие подвергают меднению и серебрению.

10 фактов о серебре

  1. Серебро как и его соли естественный природный «антибиотик»
  2. Превышение нормы солей металл проявляет токсические свойства
  3. Металл имеет почти стопроцентный коэффициент отражения света
  4. Используется как ювелирный материал, сплавы с палладием увеличивает твердость
  5. В морской воде растворено примерно в 10 раз больше, чем золота
  6. Один из немногих металлов который находиться в самородном состоянии
  7. Серебро в контакте с серу содержащими газы темнее
  8. Самый большой самородок найденный на земле весил более 20 тон
  9. Нагревание солей серебра приводит к частичному восстановлению
  10. Серебро иногда применяют в пищевой промышленности, добавка Е174

Применение

 
В пищевой пром-сти серебрение применяют для покрытия резервуаров, котлов, посуды, столовых приборов, в электро- и радиотехнической пром-сти — для изготовления проводов, контактов и др. В машиностроении применяют серебреные подшипники, отличающиеся хорошей износостойкостью. Отражательная способность серебряных покрытий используется при произ-ве прожекторов и фар. Для защиты от окисления и потускнения на серебряные покрытия наносят родий или бериллий, реже — эпоксидные лаки.

Гальваническое серебрение

Серебро широко применяют в гальванической практике для защитно-декоративных целей (ювелирные изделия, столовые приборы, музыкальные инструменты и т. д.), для повышения поверхностной

Электропроводности токонесущих деталей высокочастотной электроаппаратуры и уменьшения переходного сопротивления электрических контактов. Серебро обладает высоким коэффициентом отражения света (95%), поэтому серебрению в ряде случаев подвергают фары, рефлекторы, металлические зеркала. Однако коэффициент отражения со временем падает, так как серебро темнеет в атмосфере, содержащей даже незначительные количества сероводорода, покрываясь налетом сульфида серебра. Серебрение применяют также для защиты от коррозии химической посуды и приборов, работающих в щелочных средах.

Не следует забывать, что серебро относится к числу электроположительных металлов ( φ°Ag/Ag+ = 0,799в), поэтому серебряные покрытия только механически защищают основной металл (медь, сталь) от коррозионного воздействия.

В большинстве случаев серебрению подвергают изделия из меди и ее сплавов. На стальные изделия перед серебрением рекомендуется наносить слой меди. Для серебрения применяют в основном цианистые электролиты.

При погружении изделий в цианистые электролиты для серебрения происходит контактное осаждение серебра, ухудшающее сцепление покрытия с основой. Для обеспечения надежного сцепления с покрытием изделия из меди и ее сплавов подвергают предварительному амальгамированию.

Амальгамирование серебра

Осуществляют погружением изделий на 3—5 сек в раствор солей ртути. С этой же целью применяют осаждение серебра последовательно в двух электролитах. Первоначально осаждают тонкий слой серебря в электролите с пониженной концентрацией серебра и большой концентрацией цианида калия; в этих условиях потенциал серебра становится электроотрицательнее потенциала меди. После этого наносят слой необходимой толщины в обычном электролите.

В состав цианистых электролитов входят комплексная цианистая соль серебра K[Ag(CN)2] и цианид калия. Рекомендуется также вводить некоторое количество карбоната и нитрата калия.

Электроосаждение серебра из цианидных растворов происходит с значительной катодной поляризацией, что приводит к образованию мелкокристаллического осадка.

Концентрация свободного цианида калия играет важную роль в процессе электролиза. С увеличением концентрации цианида калия потенциал серебра становится электроотрицательнее, увеличивается поляризуемость, растет электропроводность. Это приводит к повышению рассеивающей способности электролита. Свободный цианид необходим также для нормального растворения серебряного анода. Хотя возможно применение цианида натрия, однако предпочтение следует отдать цианиду калия. В электролитах, приготовленных на основе цианида калия, осадки серебра получаются лучше и при более высоких плотностях тока. Присутствие NO3 в цианистом электролите повышает плотность тока, при которой на катоде образуется губчатый осадок.

Карбонат калия повышает электропроводность электролита, а следовательно и рассеивающую способность.

Для серебрения применяют обычно следующий электролит (в г):

К [Ag (CN)2] (в пересчете на металл) — — — 30—40

KCN (свободный) — — — 15—45

К2СО3 — — — 25—60

Процесс ведут при 18—25° С с катодной плотностью тока 0,3—0,6 а/дм2. Увеличение концентрации серебра в электролите, подогрев его до 30—40° С, использование тока переменной полярности (реверс) или наложение переменного тока на постоянный в сочетании с добавкой KNО3 позволяют повысить плотность тока до 1,5—2 а/дм2.

Для повышения твердости и износостойкости серебряных покрытий в электролит вводят соли различных металлов (Cd, Ni, Со, Сu, Pd и др.). Хорошие результаты получаются при введении в электролит сурьмы в виде сурьмяновиннокислого калия K(SbO)C4H4O6 • 1/2H2в количестве 10—25 г/л. В такой электролит обычно вводится также сегнетова соль KNaC4H4O(60—90 г/лдля предотвращения выпадения основных солей сурьмы..

Большая токсичность цианистого электролита привела к необходимости изыскания других, менее токсичных составов.

Для серебрения были предложены железистосинеродистые, пирофосфатные, иодидные, сульфитные, сульфатноаммониевые и др. электролиты.

Наибольшее распространение после цианистого электролита получил железистосинеродистый, который готовится кипячением ферроцианида калия с хлоридом серебра в растворе карбоната калия.

При этом происходят следующие реакции:

2AgCl + K4[Fe (CN)6] → К4 [Ag2(CN)6] + FeClFeCl+ H2O + K2CO3  Fe(OH)+ 2KCl + CO2

4Fe(OH)2 + O2+2H2 4Fe(OH)3

В результате образуется комплексная соль серебра K4[Ag2(CN)6]. Для этого электролита характерна значительная пассивация анода, в результате которой анодный выход по току составляет всего ~30%, в то время как на катоде он приближается к 100%- Это приводит к быстрому уменьшению содержания серебра в электролите. Предотвратить пассивацию анодов можно введением в электролит роданида калия.

Железистосинеродистый электролит не содержит свободных цианидов, но в процессе эксплуатации они могут образоваться (при пассивации анодов), поэтому требуется тщательное соблюдение правил техники безопасности.

Большой интерес представляет пирофосфатный электролит, разработанный В. В. Ореховой. В качестве лиганда применялся пирофосфат калия, который при взаимодействии с нитратом серебра образует пирофосфатный комплекс серебра К7[Ag(P2О7)2].

 

Лит.: Винокуров В. M. Химические методы серебрения зеркал. Лайнер В. И. Защитные покрытия металлов.

Вы читаете, статья на тему серебрение

Leave a Comment