Золочение это нанесение на поверхность металлических и неметаллических изделий слоя золота.
Золочением создают декоративные, антикоррозионные, герметизирующие, защитные, оптические, электропроводящие, антифрикционные и многоцелевые покрытия.
Золото отличается высокой химической стойкостью, не тускнеет со временем и декоративные покрытия из него улучшают внешний вид изделий.
Толщина таких покрытий 1 ÷ 3 мкм.
Что такое золочение
Катодные антикоррозионные покрытия из золота довольно дорогостоящими, поскольку их толщина должна быть не менее 30—35 мкм.
Герметизирующие и защитные покрытия (толщиной 15—20 мкм) практически непроницаемы для кислорода, водорода, азота, сероводорода, сернистого газа, окислов азота и др. газов при т-ре до 800—900° С.
Что обеспечивает герметичность (например, при уплотнении швов) и защиту изделий от взаимодействия с этими газами.
Оптические покрытия (толщиной обычно около 0,1—0,2 мкм) отличаются значительной стабильностью, высокой (более 90%) отражательной способностью в инфракрасной области спектра и уступают покрытиям из др. металлов лишь в его ближней видимой и ультрафиолетовой частях.
Электропроводящие покрытия (толщиной 1-1-3 мкм) обеспечивают стабильную и высокую электропроводность поверхности изделий.
Антифрикционные покрытия характеризуются низким коэфф. трения их толщина около 15—20 мкм.
Многоцелевые покрытия обладают комплексом различных св-в (например, высокой электропроводностью и значительной коррозионной стойкостью), толщина таких покрытий ~ 0,01 ÷ 3,5 мкм.
Способы золочения
Золочение осуществляют способами:
- Гальваническим (самый распространенный).
- Вакуумного осаждения.
- Катодного распыления.
- Электроискровым,
- Контактным.
- Контактно-механическим.
- Газофазного осаждения.
- Листовым.
Гальваническое золочение
Гальваническое золочение заключается в нанесении слоя золота из раствора цианистого (реже — железисто-синеродистою) электролита под действием внешнего источника тока.
Адгезия покрытий достигает 140 — 150 кгс/см2, их миним. толщина около 0,1 мкм; св-ва покрытий изменяют, вводя в электролит спец. добавки и регулируя режим процесса.
Гальванический способ пригоден для золотых изделий из любых металлов и наиболее экономичен в отношении расхода золота.
Вакуумное золочение
Способ вакуумного осаждения, основанный на термическом испарении и конденсации золота на поверхности в высоком вакууме.
Обеспечивает золочение изделий практически из любых материалов и довольно сложной формы.
Адгезия покрытий на металле до 400 кгс/см2, на стекле до 130 кгс/см2, их толщину изменяют в широких пределах.
Этот способ получил широкое распространение и успешно конкурирует с гальваническим.
Поскольку, несмотря на большой расход золота, дает возможность получать покрытия менее пористые и с лучшими оптическими св-вами.
Другие способы
Способ катодного распыления золота с помощью тлеющего разряда или низковольтной дуги сочетает положительные св-ва гальванического осаждения и вакуумного распыления.
Он получает все большее распространение, однако трудно применим для золочения изделий сложного профиля.
Электроискровой способ — импульсный вариант катодного распыления и реализуется, как правило, в миниатюрном или микроминиатюрном исполнении.
Контактный способ отличается от гальванического тем, что вместо внешнего источника электрического тока используется гальваническая пара из золота (или золотосодержащего сплава) и другого, более электроотрицательного металла.
Качество получаемых покрытий, как правило, невысокое.
Контактно-механическим способом золото втирают в поверхностные слои (при локально повышающейся вследствие трения т-ре).
Перспективен способ газофазного осаждения, основанный на термическом разложении летучих соединений золота.
Он сочетает достоинства гальванического, вакуумного и катодного способов; покрытия получаются с совершенной структурой и максимальной (что недостижимо при др. способах) адгезией.
Листовой способ заключается в наклеивании на поверхность изделия тончайших лепестков золота.
Электролитическое золочение
По своим высоким декоративным свойствам золотые покрытия выделяются среди прочих металлических покрытий.
Золото отличается высокой химической стойкостью и не тускнеет с течением времени.
Несмотря на высокую стоимость, золотые покрытия имеют достаточно широкое применение.
Кроме ювелирного дела и часового производства, золотые покрытия применяют для защиты от коррозии точных приборов или отдельных деталей.
В последнее время электролитическое золочение получило довольно широкое применение в электротехнике и радиотехнике для покрытия электрических контактов, печатных схем и в целом ряде других случаев.
Недостатком золотых покрытий является их малая твердость.
Технологический процесс электролитического золочения
Для золочения применяют главным образом цианистые и реже железистосинеродистые электролиты.
В цианистых электролитах равновесный потенциал золота настолько сильно сдвигается в область электроотрицательных значений, что предварительного амальгамирования не требуется.
В целях экономии золота стараются применять минимальные концентрации его в электролите, однако это влечет за собой необходимость работы при малых плотностях тока.
При низких концентрациях свободного цианида наступает пассивация золотых анодов, в особенности при замене цианида калия цианидом натрия, образующим труднорастворимую пленку Na[Au(CN)2].
В электролит обычно вводят поташ для повышения электропроводности. Рассеивающая способность золотых цианистых электролитов высокая.
Для золочения может быть использован электролит следующего состава (в г/л).
K[Au(CN)2] (в пересчете на металл) — — — 4
KCN (свободный) — — — 15
К2СО3 — — — 10—15
Процесс проводят при температуре электролита 60—70° С с катодной плотностью тока 0,2—0,3 а/дм2 и выходом по току 60—80%.
Аноды золотые, но могут быть использованы нерастворимые из графита или платины.
При увеличении содержания золота в электролите до 15—25 г/л катодная плотность тока может быть повышена до 2—3 а/дм2.
С целью повышения твердости и износоустойчивости золотых покрытий в цианистый электролит вводят добавки солей серебра, меди, никеля, кобальта, сурьмы и других металлов.
В тех случаях, когда не представляется возможным применить цианистый электролит используют железистосинеродистый, содержащий соединение K[Au(CN)4].
Электролит готовится аналогично серебряному железистосинеродистому электролиту.
Суммарная реакция может быть написана в следующем виде:
3AuCl3 + 2К4[Fe(CN)6] + 2K2CO3 + 3Н2O + 1/2O2 → 3K[Au(CN)4]+9KCl +c2Fe(OH)3 + 2CO2
Выпадающую гидроокись железа удаляют фильтрованием.
При концентрации золота 1—2 г/л и при температуре электролита 18—25° С плотные осадки золота получаются лишь при плотностях тока 0,1—0,2 а/дм2 с выходом по току 25—35%.
Для депассивации золотых анодов в электролит вводят сегнетову соль.
При применении более концентрированных по металлу электролитов (10—25 г/л Аu) и нагревании электролита до 70° С возможна интенсификация процесса (катодная плотность тока до 6 а/дм2).
При работе с нерастворимыми анодами (графит, платина, нержавеющая сталь) в электролите могут накапливаться ионы CN—.
Применение
Золочение применяют в ювелирном и часовом производстве, для покрытия аналитических разновесов, калориметрических бомб и др. изделий, находящихся под воздействием агрессивных сред и повышенных т-р (обычно гальваническим способом).
В полупроводниковой технике, при произ-ве электронных вычислительных устройств и деталей к ним (вакуумным осаждением или катодным распылением).
Для нанесения надписей и рисунков на керамику и стекло (контактно-мех. способом).
Нанесения слоя золота на острия, контакты и острые кромки электро- и радиотехнических изделий (электроискровым способом).
В прикладном искусстве (листовым способом).
10 фактов о золоте
- Золото можно проковать до полупрозрачной пленки.
- В древнем Египте использовалось для продления жизни человека.
- Переизбыток золота в организме приводит к опасным заболеваниям.
- Применяется для производства ювелирных изделий.
- Добавление к золоту палладия обесцвечивает его.
- Золото является одним из самых востребованных и ценных металлов в мире.
- Чистое золото легко царапается, режется ножом.
- Находиться в малых дозах во всех окружающих нас веществах, а также в человеке.
- Золото было одним из первых металлов открытых человеком.
- Всегда ассоциируется с первенством, победой, достижением.
Вывод
- Катодные антикоррозионные покрытия из золота дорогостоящие и требуют толщины не менее 30-35 мкм.
- Герметизирующие и защитные покрытия толщиной 15-20 мкм непроницаемы для различных газов при т-ре до 800-900° С.
- Оптические покрытия толщиной около 0,1-0,2 мкм стабильны и обладают высокой отражательной способностью в инфракрасной области спектра.
- Электропроводящие покрытия толщиной 1-1-3 мкм обеспечивают стабильную и высокую электропроводность поверхности изделий.
- Антифрикционные покрытия толщиной около 15-20 мкм характеризуются низким коэффициентом трения.
- Многоцелевые покрытия обладают комплексом различных свойств и имеют толщину 0,01 ÷ 3,5 мкм.
- Золочение осуществляется различными способами: гальваническим, вакуумным осаждением, катодным распылением, электроискровым, контактным, контактно-механическим, газофазным осаждением и листовым.
- Гальванический способ является наиболее экономичным и применим для любых металлов.
- Вакуумное осаждение обеспечивает золочение изделий из любых материалов и сложной формы.
- Катодное распыление сочетает положительные свойства гальванического осаждения и вакуумного распыления, но трудно применимо для золочения изделий сложного профиля.
- Электроискровой способ — импульсный вариант катодного распыления, используется для миниатюрных и микроминиатюрных изделий.
- Контактный способ основан на использовании гальванической пары из золота и другого металла, качество покрытий невысокое.
- Контактно-механический способ заключается в втирании золота в поверхностные слои, перспективен для локального золочения.
- Газофазное осаждение сочетает достоинства гальванического, вакуумного и катодного способов, обеспечивает совершенную структуру и максимальную адгезию покрытий.
- Листовой способ заключается в наклеивании тончайших лепестков золота на поверхность изделия.
Литература
Темкина Б. Я. Прогрессивная технология нанесения гальванических и химических покрытий.
Часто задаваемые вопросы
Как делают золочение?
Для этого используют несколько способов:
- Гальваническим.
- Вакуумного осаждения.
- Катодного распыления.
- Электроискровым.
- Контактным.
- Контактно-механическим.
- Газофазного осаждения.
- Листовым.
Сколько держится золочение?
В зависимости от условий эксплуатации и метода получения, но примерно от одного месяца до года.