Такие пленки золота пропускают видимые лучи света и отражают
инфракрасные лучи и радиоволны. Поэтому их используют для изготовления
отражателей радиоволн, селективных световых фильтров, наносят на поверхность
различного оборудования для терморегуляции, особенно в космической технике.
В литературе приводится значительное количество рецептов
химического золочения. Химическое золочение осуществляется в растворе
дицианоаурата калия KAu(CN)2, к которому в качестве
восстановителя добавляют гипофосфит или борогидрид натрия. Рекомендуется
следующий состав раствора для осаждения золота на медь и ее сплавы (г/л):
золото (в виде дицианоаурата калия) 2—3; натрий лимоннокислый (трехзамещенный)
45—50; аммоний хлористый 70—75, гипофосфит натрия 8—10; рН 7.5; температура
раствора 80—85 °С, плотность загрузки 1 —2 дм2/л; скорость осаждения
1 мкм/ч. Покрытие получается блестящим, но лучшие результаты получаются при
использовании в качестве подслоя химически осажденного никеля [48].
Для получения оптических фильтров находят применение растворы
золочения следующих составов (г/л): состав 1 — золото-хлористоводородная
кислота 1; углекислый натрий 30. глюкоза 10, температура 10 °С. состав 2 —
хлорное золото 3; натрий углекислый 30. формалин (мл/л) 10, температура 8 оС
Покрытие толщиной в 0.15—0.02 мкм образуется в течение 1—5 мин.
В цианисто-щелочном растворе в присутствии борогндрида натрия
можно получить более толстые покрытия и с большей скоростью осаждения, чем в
растворе с гипофосфитом натрия. Рекомендуется следующий состав раствора для
химического золочения изделий из меди, никеля и ковара (г/л): дицианоаурат
калия 6, гидроксид калия 7, цианистый калий 6,5; борогидрид натрия 0,4,
температура 95—98 °С, скорость осаждения золота 2—3 мкм/ч; толщина покрытия
может достигать 10 мкм.
Для приготовления раствора к дицианоаурату калия необходимо
прибавить цианистый калий (как стабилизатор), а затем борогидрид натрия,
предварительно растворенный в щелочном растворе, все тщательно перемешать и
нагреть до требуемой температуры [49].
Для химического золочения может быть использован раствор, не
содержащий цианистых соединений, что весьма существенно для золочения некоторых
непроводящих материалов. В этом случае тщательно очищенное изделие (процесс
обработки аналогичен процессу перед химическим серебрением) обрабатывают
раствором хлористого олова. После тщательной промывки дистиллированной водой
изделие погружают в ванну золочения. Процесс проводится при температуре 25—30
°С Рекомендуется следующий рецепт раствор 1 — хлористое золото 37 г, вода
дистиллированная 1 л; раствор 2 — углекислый натрий 100 г, вода
дистиллированная 1 л; раствор 3 — формалин (40 %-ный) 50 мл; вода
дистиллированная 1 л. Для составления рабочего раствора все три приведенных
раствора берутся в равных объемах.
Золочение изделий, изготовленных из меди и латуни, а также
стальных омедненных или латунированных деталей, можно осуществить с применением
пористой диафрагмы и цинкового контакта [49].
Золочение медных и латунных изделий в результате контактного
золота может быть осуществлено в растворе следующего состава (г/л):
золотохлористоводородная кислота (кристаллогидрат) 0,6; цианистый калий 10.0;
фосфат натрия двухзамещенный (кристаллогидрат) 6,0; гидроксид натрия 1,0,
сульфат натрия 3,0; температура ванны 90 °С; концентрация золота в этом
растворе поддерживается на заданном уровне периодическим добавлением в раствор
золотохлористоводородной кислоты.
2.6.3.
Химическое палладирование и платинирование
Палладиевое покрытие применяется для придания изделиям
высокой коррозионной стойкости, электропроводности, термостойкости,
износостойкости, а также в качестве замены золотых покрытий в радиоэлектронике
и других отраслях промышленности. Так как электролитический способ
палладирования не обеспечивает получения равномерных покрытий для изделий
сложного профиля, в таких случаях используется химическое палладирование [1,
16, 36-39, 47-49].
Осаждение палладия химическим способом возможно на железе,
никеле, алюминии. Процесс имеет автокаталитический характер. Первые же порции
палладия, осевшие на поверхности указанных металлов, действуют как
катализаторы, и процесс в дальнейшем развивается без осложнений. Для
палладирования таких некаталитических металлов, как медь и ее сплавы, на
поверхности изделий осаждают слой серебра или никеля (химическим или электрохимическим
способом). Перед нанесением покрытия поверхность деталей должна быть
подготовлена обычными способами.
При химическом палладировании в качестве восстановителя
применяют гидразингидрат. Процесс основан на следующей реакции:
Растворы для химического палладирования содержат растворимую
соль палладия (обычно хлористый палладий) комплексообразователь — аммиак,
восстановитель — гидразингидрат. Состав раствора для химического палладирования
следующий (г/л): палладий хлористый 4, аммиак (25 %-ный) 300—350 мл/л; трилон
Б2, гидразингидрат 2, температура 50—55 °С, скорость покрытия 2—3 мкм/ч;
отношение площади покрываемой поверхности к объему рабочего раствора 1:3.
Для приготовления раствора хлористый палладий растворяют при
нагревании в 25 %-ном растворе аммиака, затем добавляют трилон Б, после чего
раствор фильтруется. Гидразингидрат в виде 5 %-ного раствора добавляют
непосредственно перед началом процесса. Через каждые 30 мин добавляют половину
первоначального количества гидразингидрата. Для ускорения процесса палладирования
применяется встряхивание покрываемых изделий или покрытие в барабанах.
Предложен следующий раствор химического палладирования,
обладающий устойчивостью и обеспечивающий получение высококачественных осадков
металла. Он состоит из хлористого палладия, аммиака, пирофосфата и гипофосфита
натрия Восстановитель — гипофосфит натрия — вводится в предложенный раствор
перед началом работы. Было установлено, что скорость химического палладирования
возрастает с увеличением температуры, а стабильность уменьшается Оптимальная
температура, при которой раствор достаточно устойчив а скорость процесса
технологически приемлема, является 40—45 °С.
С увеличением концентрации ионов палладия и гипофосфита
стабильность раствора уменьшается, а с увеличением рН среды несколько
увеличивается. Увеличение концентрации пирофосфата натрия приводит к уменьшению
скорости палладирования, но увеличивает стабильность раствора. Для ускорения
процесса химического палладирования рекомендуется вводить в раствор фторид
аммония.
Раствор химического палладирования очень чувствителен к
различным примесям, содержащимся в растворе. Ионы цинка меди, железа, никеля
вызывают восстановление палладия во всем объеме раствора Уже при концентрации
ионов цинка 0,0004г·ион/л стабильность раствора уменьшалась в семь раз, а в присутствии
ионов железа в такой же концентрации стабильность снижалась почти в три раза.
Аналогичное влияние оказывает присутствие в растворе некоторых веществ
органического происхождения. Одновременно с ухудшением стабильности раствора
ухудшалось и качество получаемых осадков. При восстановлении палладия
параллельно протекает реакция восстановления фосфора, в результате чего
последний включается в осадок палладия. Установлено, что количество фосфора в
палладиевом покрытии может колебаться в пределах от 1 до 2,5 (массовые доли, %)
в зависимости от условий и режима осаждения. Анализ показал также, что в
процессе химического палладирования водород практически не включается в осадок
палладия.
Предлагается следующий состав химического палладирования:
(моль/л): палладий хлористый 0,05; пирофосфат натрия 0,11; фторид аммония 0,3;
аммиак 8, гипофосфит натрия 0,05; рН 10; температура 45—55 °С; скорость
осаждения 3—4 мкм/ч. Из указанного раствора были получены светлые, гладкие
палладиевые покрытия толщиной до 10 мкм на меди и медных сплавах, на никеле,
кобальте и их сплавах, серебре и платине.
Предложен [8] оптимальный состав раствора для химического
палладирования (г/л): палладий хлористый 2; гипофосфит натрия 10; хлористый
аммоний 27; аммиак (25 %-ный) 160 мл/л, соляная кислота (плотность 1,19) 4
мл/л; рН 9,8. Скорость осаждения покрытия при 30 °С равна примерно 1,0 мкм/ч, а
скорость при 80 °С ~10 мкм/ч.
Платиновые покрытия обычно наносят методом погружения изделий
в ванну. Возможно нанесение платины на такие непроводящие материалы, как
керамика, фарфор, кварц, стекло, пластмасса.
Для приготовления рабочего раствора необходимо 2 г платины
растворить в смеси концентрированных кислот соляной и азотной (соответственно
35 и 5 мл) при нагревании. Раствор упаривается до 20 мл. Для нанесения платины
к 5 мл раствора прибавляется 0,5 г гидроксиламингидрохлорида. Вместо последнего
можно применять гидроксиламинсульфат или формалин. После нанесения платины
поверхность изделия сушат и обжигают. Толстые покрытия получают многократным
повторением процесса.
Для проведения процесса химического
восстановления металлов весьма существенным является подбор материала ванны.
Материал должен отвечать следующим требованиям, быть химически стойким к
растворам с кислотностью в пределах рН 3—11 и выдерживать температуру до 100 °С
без изменения физико-химических и механических свойств.
Поэтому наиболее приемлемыми материалами являются
фарфор, эмали, стекло, полиэтилен.
В качестве источника тока применяют аккумулятор
или батарею аккумуляторов али же используют питание от сети переменного тока
через выпрямитель. Анодная плотность тока — 0,004 А/дм2, катодная
плотность тока не должна превышать 25—30 А/дм.
Поверхность катода (пластины и коррозионностойкой
стали) рассчитывают исходя из заданной катодной плотности тока или силы тока,
подаваемого на ванну из коррозионно-стойкой стали марки 1Х18Н9Т. Наложением на
металлическую конструкцию слабого анодного тока можно длительное время
поддерживать металл в пассивном состоянии, тормозя воздействие на него
агрессивной среды.
Установка для одноразового покрытия деталей в непроточном растворе
представляет собой сварную железную или фарфоровую ванну, помещенную в емкость
большего размера термостат. Пространство между стенками обеих ванн заполняют
водой или маслом, которые нагревают электронагревательными приборами или острым
паром. В ванне устанавливают контактный термометр с терморегулятором для
поддержания необходимой температуры рабочего раствора. При использовании в качестве ванн фарфоровых котлов, футерованных кобальтовой эмалью, необходимо соблюдать
особую осторожность, чтобы при срыве
детали с подвески фарфоровая ванна не была
повреждена.
Рассмотрим несколько
аппаратурных схем на примере химического никелирования. На
рис 12 показана принципиальная схема установки для
химического никелирования деталей в корректируемом непроточном
щелочном растворе, подогрев которого осуществляют с
помощью циркулирующей по специальной системе воды, подогреваемой в особом баке со змеевиком. Установка состоит из двух 100-литровых ванн / и //, представляющих собой железные баки, футерованные кобальтовой эмалью Э-1. Одна ванна предназначена для химического никелирования, другая для фильтрования и корректирования отработанного раствора. Баки обогреваются циркулирующей по замкнутому контуру водой, нагретой паровым змеевиком до 98 °С. Подогреватель 7 расположен ниже уровня пола для обеспечения непрерывности циркуляции за счет разности плотностей горячей и охлажденной воды,
чтобы не использовать насос. Трубопровод горячей
воды 9 и подогреватель имеют теплоизоляцию. Фильтруют и корректируют раствор
один раз в сутки в начале рабочего дня. Корректировочные растворы содержат (г/л): первый – хлористого никеля 160; хлористого аммония 50; лимоннокислого натрия 45,
второй –гипофосфита натрия 400-500. Количество корректировочных растворов устанавливается анализом или расчетным путем, рН 8-9 поддерживают добавлением 25 %-ного раствора аммиака. Средняя
плотности загрузки ванны деталями -
40 дм2. Детали завешивают на стальной проволоке или в корзине из стеклоткани.
Рис. 12. Принципиальная схема установки для
химического никелирования в корректируемом непроточном щелочном растворе: 1 –
ванна для никелирования, 2 – обогревающая рубашка, 3 – термоизоляция, 4 – линия
цеховой канализации, 5 – трубопровод для охлаждения воды, 6 – бочок для слива
воды, 7 – бак для подограва воды, 8 – термометр, 9 – трубопровод с
термоизоляцией для горячей воды, 10 – расширительный бачок, 11 – ванна для
корректирования, 12 – фильтр.
Принципиальная схема установки для химического
никелирования в щелочном корректируемом проточном растворе
показана на рис. 13. Горячий раствор из ванны
никелирования / непрерывно перекачивается поршневым насосом 5, проходит через
змеевиковый холодильник 4 и фильтр 7 после чего по
трубопроводу 8 возвращается в ванну. В ванну необходимыми
порциями из корректировочных баков 9 и 10 подается
самотеком растворы хлористого никеля гипофосфита натрия и
аммиака. Растворы поступают в смесительный бак 11, а из него в
ванну никелирования. Трубопровод 8 соединен с
емкостью, наполненной раствором для никелирования. Когда
отработанный и отфильтрованный раствор изменяет окраску (становится зеленым, что не соответствует требуемой кислотности), в ванну добавляется раствор аммиака.
Рис. 13. Принципиальная схема установки для химического
никелирования деталей в корректируемом проточном щелочном растворе:
1 – ванна для никелирования, 2 – термометр, 3 – контактный
термометр, 3 – контактный термометр, 4 – змеевик, 5 – насос, 6 –
электродвигатель, 7 – фильтр, 8- трубопровод, 9 – корректировочный бак с
концентрированным раствором хлористого никеля и гипофосфита натрия, 10 –
корректировочный бак с 25%-ным раствором аммиака, 11 – смесительный бак, 12 –
водяная или масляная рубашка, 13 – змеевик, 14 – ванна-термостат, 15 –
электронагревательный элемент.
Принципиальная схема автоматизированной
установки для химического никелирования деталей в
проточном регенерируемом кислом растворе показана на рис. 14.
Раствор, нагретый до 88 °С, поступает из ванны 1 в
теплообменник 2, где охлаждается водой до 55 °С и затем перекачивается
насосом 3 в смесительный бак 8 через фильтр 7. С
помощью датчика 4 автоматического электронного рН-метра 5 и
исполнительного механизма открывается кран корректировочного бачка 6 с раствором гидроксида натрия для доведения до заданного значения рН раствора. В бак 8 из бачков 9, 10 и 11 при помощи автомата программного корректирования 12 поступают определенные порции концентрированных растворов солей никеля, гипофосфита и буферной добавки. Температура раствора поддерживается автоматическим терморегулятором 13 с электронагревателями, которые подогревают масляную рубашку реактора. Датчиком является контактный ртутный термометр 14. Включение электронагревателей осуществляется магнитным пускателем через промежуточное реле. Отфильтрованный и откорректированный раствор проходит через теплообменник 15, где подогревается до 88-90 °С, после чего
поступает в ванну — фарфоровый котел с тубусами. Теплообменник 2 состоит из двух концентрически расположенных сосудов. Наружный сосуд соединен с ванной и насосом, по внутреннему сосуду протекает водопроводная вода.
Рис. 14. Принципиальная
схема автоматизированной установки для химического никелирования деталей в
проточном регенерируемом кислом растворе. 1 — ванна никелирования; 2 —
теплообменник для охлаждения отработанного раствора; 3—насос.
4 — датчик ДКИ-1, 5 — электронный рН-метр. 6 — корректировочный бачок с раствором гидроксида натрия. 7 — фильтр 8 — смесительный бак. 9, 10, 11 — бачки с
концентрированными растворами хлористого никеля,
гипофосфита натрия и яблочной кислоты. 12 — автомат
программного корректирования. 13 — автоматический терморегулятор 14 — контактный термометр: 15 — теплообменник
для нагрева регенерированного раствора.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
|