Гальваническое покрытие серебром что это
Серебрение | Механизм и метод гальванического процесса. Структура и свойства серебряных покрытий.
Содержание:
1. Что такое серебро?
Серебро имеет атомную массу 107,88, плотность 10,49 кг/м 3 и температуру плавления 960,5 о С. Теплопроводность серебра в пределах от 0 до 100 0 С равна 1 кал/(с*см* о С), удельное сопротивление 0,016 Ом*мм. Из всех металлов оно обладает наилучшей тепло- и электропроводимостью.
Серебро растворяется в концентрированной азотной кислоте, царской водке, горячей 85% серной кислоте. Серебро неустойчиво в растворах аммиака. Кислород окисляет серебро только при давлении 1,5 МПа и температуре 300 о С. Серебро быстро тускнеет в промышленной атмосфере в присутствии одновременно сернистых соединений, кислорода и влаги, покрываясь пленкой сульфидов коричневого и темно-серого цвета. Особенно активно в этом отношении гальванически осажденное серебро. Также серебро может тускнеть в присутствии органических серосодержащих материалов, если длительное время будет находиться вместе с ними в непроветриваемом помещении.
Обозначение (пример)
Толщина
3-50мкм (оптимально, возможна и большая толщина)
Микротвердость
883-1370 МПа, которая в течение времени может уменьшаться до 558 МПа
Удельное электрическое сопротивление при 18 о C
Допустимая рабочая температура
Заметное изменение цвета поверхности серебра начинается с толщины сульфидов от 40 нм. При этом максимальная толщина сульфидной пленки составляет 0,3 мкм. Сами по себе пленки сульфида серебра термостойки до 885 о С, не растворятся в кислотах и аммиаке, но неустойчивы в 5-10% цианидах.
Химическая активность серебряных покрытий возрастает на шероховатой поверхности.
Серебро устойчиво в соляной кислоте, щелочах, сухом сероводороде. По коррозионной стойкости оно приближается к благородным металлам, не окисляясь на воздухе при обычных условиях.
Все соли серебра чувствительны к свету и распадаются под его воздействием с образованием металлического серебра. Поэтому их хранят в непрозрачной таре, установленной в лабораторном шкафу с закрытыми дверцами, а приготовление электролитов ведут в ваннах с крышками или в затемненном помещении.
В чем особенности покрытий серебром?
Покрытия серебром являются катодными по отношению ко всем конструкционным материалам и не защищают их поверхность в условиях электрохимической коррозии.
В промышленности серебрение применяется:
К негативным особенностям серебряных покрытий можно отнести:
Особенно следует рассмотреть вопрос переходного сопротивления электроконтактов с серебряным покрытием. Как упоминалось ранее, на серебряных покрытиях может образовываться сульфидная пленка. Эта пленка обладает ионной и фотоэлектрической проводимостью. Т.е. чем больше она освещена, тем меньшее ее сопротивление. Такая особенность электропроводимости сульфидов серебра приводит к серьезной нестабильности переходного сопротивления посеребренных электроконтактов в условиях эксплуатации. Если же на контакт приложена малая контактная нагрузка и через него пропускается низкий ток, то проводимость контакта может нарушиться полностью.
На сегодняшний день серебрение из водных растворов производят химически и электрохимически. В связи с тем, что потенциал серебра (+0.8В) намного положительнее потенциала других металлов, невозможно получить прочно сцепленные мелкокристаллические покрытия из растворов простых солей серебра без добавок. На катоде происходит процесс цементации металла с контактным осаждением серебра. Поэтому электролиты на основе простых солей серебра не нашли применения в промышленности.
В свою очередь, распространение получили электролиты на основе комплексных соединений серебра. Комплексообразование позволяет сдвинуть потенциал серебра в отрицательную область, увеличить поляризацию катода, что измельчает кристаллы осадка, увеличить рассеивающую способность. Одновременно с этим комплексообразование снижает предельные плотности тока.
Первым комплексным электролитом был цианистый электролит серебрения. Он отличается наилучшими качествами получаемых покрытий, но является чрезвычайно токсичным. Поэтому одновременно с созданием цианистого электролита начались поиски электролита, не содержащего циан или, хотя бы, не содержащего его в свободном виде.
2. Механизм серебрения из цианистого электролита.
Цианистый электролит серебрения является на сегодняшний день самым изученным и самым лучшим по качеству получаемых из него осадков.
Равновесия в цианидном растворе:
Очень малое содержание свободных ионов серебра в растворе, особенно при значительных концентрациях свободного цианида, не позволяют считать, что разряд ионов серебра может идти из простых ионов по следующей схеме (теория Леблана-Шика):
Существует мнение, что при осаждении серебра в прикатодной области образуется коллоидный осадок AgCN по схеме:
Это подтверждается тем, что в покрытии находят цианид серебра.
М. Филгистих и др., измеряя силу тока обмена серебра в зависимости от концентрации свободного цианида пришли к выводу, что при различном содержании свободного цианида разряд ионов серебра будет идти по разным механизмам. При концентрации ионов цианида ниже 6,5 г/л может происходить разряд ионов серебра из AgCN по схеме:
При концентрации цианида выше (13,5 г/л) разряд ионов серебра будет происходить по схеме:
т.е разряд ионов серебра идет непосредственно из комплексного иона. К этому мнению приходят многие исследователи. Об этом же говорят данные потенциометрических измерений, где стационарный потенциал серебра изменяется в зависимости от содержания свободного цианида калия, причем в области низких концентраций изменяется значительно сильнее. Это еще раз подтверждает, что при большом содержании свободного цианида разряд ионов серебра идет непосредственно из комплексного иона.
Рассмотрим поляризационную кривую разряда серебра из цианидной ванны.
На кривой до предельного диффузионного тока можно выделить три участка, причем катодный осадок на каждом получается разным:
• Участок IV. Преимущественно выделяется водород.
3. Электролиты серебрения.
3.1 Цианистые электролиты матового серебрения.
В таблице 1 и 2 приведены составы электролитов матового цианистого серебрения.
ТОП-10 способов гальванического серебрения металлов в домашних условиях — как посеребрить с помощью анода и катода, электролизом
Гальваническое серебрение металла — это способ придать какой-либо вещи эстетические и функциональные свойства серебра. Такое покрытие обладает плотной структурой, наделяет предмет новыми характеристиками.
Серебрение металла реально выполнить несколькими способами, каждый из которых применим в домашних условиях.
Какие металлы покрывают серебром. Когда необходимо серебрение металла
Серебряное покрытие требуется в тех случаях, когда изделию надлежит придать свойства драгметалла высшей пробы.
Обычно процессу серебрения подвергают предметы из меди, алюминия, стали, латуни. Обязательно серебрят столовые приборы из мельхиора, нейзильбера, монели, поскольку эти сплавы могут окисляться при контакте с пищевыми продуктами.
Легче всего посеребрить металлы светлых тонов. Чтобы придать темным материалам свойства и цвет чистого драгметалла, потребуется напыление толщиной около 15 микрон.
Гальванопластика украшения
Серебрение металла подходит для следующих элементов:
Интересно, что серебром покрывают не только металлы. Например, вещество серебромедин используется для образования защитного покрытия у растений.
Что такое гальваника. Преимущества серебряного покрытия
Гальваническое покрытие — это электрохимический метод обработки предметов, в ходе которого на их наружную часть наносится тонкая поверхностная пленка из другого материала. Покрытие серебром называют гальваническим серебрением.
Способ нанесения серебряного покрытия стал известен человечеству позднее, чем метод нанесения золота. Изначально лунный метал, аналогично золоту, применялся в соединении с ртутью, однако этот способ отличается выраженной токсичностью. Первые патенты на технологию были получены в 1840 году, это заложило основу гальванической промышленности.
Чаще всего технология применяется для улучшения эстетических и эксплуатационных характеристик предмета. Также ее используют для воссоздания точных аналогов каких-либо вещей, такое ответвление процесса именуется гальванопластикой.
В промышленности гальваника используется для обработки черных металлов. Это помогает достичь химической инертности, благодаря чему материал может без вреда контактировать с водой, атмосферой сухих газов.
Гальваника
Гальваническая методика подразумевает использование электролита. Электролитический раствор необходимо подбирать, руководствуясь знаниями о свойствах и характеристиках обрабатываемого материала.
Гальванический процесс — это погружение изделия в раствор солей и кислот, выступающих в роли электролитов, с дальнейшим образованием защитного покрытия.
Важно!
Структура покрытия будет зависеть от плотности электричества. Она определяется как соответствие силы электричества к размеру поверхности материала.
Процесс серебрения дает следующие преимущества:
Высокая твердость покрытия
Хорошая электропроводимость и теплопроводность
Серебро имеет самую высокую электропроводность и теплопроводность при комнатной температуре среди всех существующих металлов. Именно поэтому его используют для покрытия электронных приборов.
Гальваническое покрытие серебром
Антикоррозийные свойства
Антикоррозийные свойства серебра предохраняют посеребрённый материал от разрушения вследствие химической либо электрохимической реакции с окружающей средой.
Применение гальваники позволяет превратить железо и его сплавы в нержавеющие материалы.
Инертность по отношению ко многих веществам
Серебро, как и все благородные элементы, является инертным материалом и в природе практически не вступает во взаимодействие с другими веществами. Оно не имеет запаха, не образует токсичных соединений.
Стоит учитывать, что лунный металл чувствителен к воздействию сероводорода. Даже минимальное его количество способно привести к образованию на поверхности сульфида серебра.
Светоотражающие свойства
Металл способен отражать до 95% лучей. Это свойство пригождается как в промышленности, например, при производстве деталей подлодок или стекла для зеркал, так и в быту.
Что такое гальваника в ювелирном деле
Особенности и технология гальванизации
Гальваническое покрытие ювелирных украшений используется давно. Оно позволяет улучшить физико-технические свойства драгоценностей. А сам процесс отличается экономичностью.
Гальванизация происходит при помощи погружения украшения в раствор солей и кислот, выступающих в роли электролитов. При пропускании постоянного электротока через такой состав происходит перемещение покрытия на драгоценный металл. Сама химическая реакция известна всем со школьной скамьи, где во время уроков химии проводили подобные эксперименты с недрагоценными сплавами.
Процесс нанесения гальванического покрытия на изделия практически полностью автоматизирован. Украшения опускаются в большие ванны, изготовленные из листовой стали толщиной от 3 до 5 мм. Вместительность таких емкостей — от 1 до 300 л. Дополнительно они оснащены системой подогрева и вентиляции, что необходимо для обеззараживания процесса. А также в конструкции предусмотрены специальные карманы, в которые уходит пена и масла.
Для родирования используют отдельные типы ванн, изготовленные из стекла для обеспечения чистоты электролиза.
Разновидности ванн для гальванизации
Для получения ровного гальванического покрытия в ювелирном деле используют различные ванны. К основным видам относят:
А также ванны различаются по вместительности:
Нагрев конструкции осуществляется при помощи пара или электротока. Перемешивание электролита осуществляется под воздействием давления сжатого воздуха или вращения катодной штанги.
Как ювелиры подготавливают изделия для гальваники
Если объяснить простыми словами, что такое гальваника в ювелирном деле, — это улучшение качества драгоценных сплавов за счет покрытия дополнительным слоем металла. При этом каждый ювелир знает, что чем лучше будет подготовлена поверхность, тем выше качество покрытия получится в итоге.
В качестве основных шагов подготовки материала к нанесению гальванического покрытия выделяют:
Интересный факт. Химическому обезжириванию подвергается только отдельная группа ювелирных изделий. Если применяется электрохимический метод покрытия другим металлом, то в процессе пропускания тока происходит естественное обезжиривание.
Каждый профессиональный ювелир изучает особенности гальваники в ювелирном деле еще на стадии обучения мастерству. Нередко этим процессом занимаются отдельные специалисты, которые добиваются идеальной ровности покрытия.
5 секретов гальваники, о которых часто молчат ювелиры
Профессиональная ювелирная гальваника имеет свои секреты. Мастера, которые постоянно работают с покрытием одного драгметалла другим, делятся своими «тайнами»:
В результате мастера, работающие с нанесением гальванического покрытия на ювелирные изделия, — настоящие чудотворцы. Простой процесс имеет сотни нюансов, которые обязательно учитываются профессионалами. Одна ошибка приводит к полной переделки всей партии драгоценностей.
Достоинства гальваники в ювелирном деле
Зачем покупателям обращать внимание на наличие гальванического слоя? Все просто. Именно он дает следующие преимущества:
Незаметный слой имеет только один недостаток — со временем он стирается. Но для владельца кольца или цепочки из золота и серебра такие дефекты будут незаметны, кроме вариантов, когда золочением меняют цвет серебра. Но восстановить гальваническое покрытие можно, обратившись в ближайшую ювелирную мастерскую.
Серебрение в домашних условиях: обзор способов покрытия серебром
Серебрение в домашних условиях меди и латуни не требует особых навыков и редких реактивов. Существует множество методик покрыть серебром другой металл. Это делается для того, чтобы придать ему не только декоративные свойства: посеребренный металл будет иметь другие технические характеристики. Процесс серебрения заключается в способности некоторых соединений серебра в присутствии металлов разлагаться с выделением металлического серебра.
Серебрение в домашних условиях
Покрытие серебром металлов имеет свои особенности:
Существует несколько способов серебрения, некоторые из них требуют специального оборудования, другие легко проводить в домашних условиях. Самым распространенным методом считается химический метод нанесения серебра.
Суть и назначение серебрения
Серебрение металлов, произведенное в любых условиях, имеет не только декоративное, но и практическое назначение:
К достоинствам металла также можно отнести теплопроводность и отражение света.
Серебро обладает устойчивостью к щелочным растворам и кислотам органического происхождения. Даже серная кислота сильной концентрации может растворить серебряное покрытие только при 100 °C.
Одним словом, серебрение металлов предупреждает преждевременное разрушение материала, и под слоем серебра сплавы менее подвержены различным влияниям внешней среды.
Способы нанесения покрытия
Существует большое количество способов нанесения на поверхность металлических деталей серебра в домашних условиях, однако стоит понимать, что метод серебрения должен выбираться в зависимости от целей и практического назначения обрабатываемого изделия. К популярным технологиям серебрения относят:
Все эти способы подходят для самостоятельного проведения операции в домашних условиях.
Гальванический метод
Гальваника подразумевает электрохимическое воздействие на обрабатываемую деталь. Суть метода состоит в неравномерном оседании молекул серебра, при котором на поверхности обработанной детали образуется кристаллический рисунок.
Для гальванизации в домашних условиях нужно подготовить:
Говоря научным языком, гальванизация – это перенос молекул при замыкании электрической цепи.
Изделие, которое нуждается в покрытии, подключается к «-» заряду (катод), а изделие из серебра, молекулы с которого должны перейти на катод, – к «+» заряду. В электролитической ванне под воздействием тока на катод начинают оседать молекулы серебра, превращаясь в защитный слой.
Химический метод
Химический способ подразумевает использование реагентов, которые взаимодействуют с тем или иным металлом и образуют молекулы серебра.
Химическое серебрение можно осуществить, взяв за основу антихлор, он же тиосульфат натрия. Этот реактив используется в области проявления фото, но если он уже не может использоваться по назначению (для закрепления пленки), его можно применить в качестве раствора для серебрения. Для процедуры также потребуются:
Процесс серебрения в домашних условиях выглядит так:
Погружной метод
Название метода говорит само за себя. Металлические сплавы погружаются в раствор для серебрения, который в зависимости от его компонентов может подвергнуться последующей гальванизации. В результате образуется плотный защитный слой серебряного покрытия. Смесь для погружного серебрения в домашних условиях может быть разной консистенции, иметь различный состав.
Погружение с гальванизацией
В смесь добавляется дистиллированная вода, чтобы общий объем раствора достиг 1 литра. В жидкость погружается не только изделие, но и деталь из цинка, после чего состав подвергается гальваническому воздействию.
Обычное погружение
Состав пасты для серебрения:
Смесь разбавляется водой в пропорции 1:2 (1 часть смеси на 2 части воды), и металлический сплав помещается в пастообразный состав. А крупногабаритные детали таким составом просто натираются.
При помощи специальных паст
Заготовка паст для серебрения в домашних условиях подразумевает использование едких реактивов и химикатов, поэтому процедуру следует проводить в помещении с хорошей вентиляцией. Рецептуру необходимо подбирать в зависимости от обрабатываемого металла. В качестве примера здесь используется медь, перечень реагентов будет следующим:
Для процедуры также потребуются посуда из стекла или пластика, защитные перчатки и маска, а также ветошь.
Сплав тщательно очищается от следов ржавчины. Можно некоторое время подержать его в содовом растворе средней концентрации.
Все реактивы измельчаются и смешиваются до пастообразной консистенции. Медную деталь необходимо полностью покрыть составом с помощью куска ветоши. Как только на изделии образуется серебряный слой, деталь нужно промыть и отполировать сухой мягкой тканью.
При помощи нагрева изделия
Серебрение в домашних условиях можно осуществить с помощью специальных растворов, которые необходимо нагреть вместе с погруженными в них изделиями. В качестве примера приведем одну из методик нагревания.
Состав смеси для серебрения:
В результате получается сухой многосоставной порошок, который может храниться на протяжении длительного времени в таре из темного стекла.
Раствор готовится с применением большого количества воды (3 ст. л. сухой смеси на 5 л воды), после чего его нужно вскипятить. Деталь из металлического сплава погружается в кипящий состав и находится в нем 25–30 минут.
После кипячения в растворе металл получает матовый налет, убрать который можно с помощью другого состава:
Состав нагревают до 75–90 °C и помещают в него изделие на четверть часа, после чего покрытие приобретает соответствующий серебряный блеск.
Химический метод
Один из способов, при помощи которого выполняется химическое серебрение, заключается в том, что поверхность металла обрабатывается антихлором (тиосульфатом натрия) – раствором для фиксирования фотографии. Суть метода серебрения с применением такого раствора состоит в следующем.
Все реактивы для этого способа серебрения можно купить в свободной продаже
Посеребрить медь можно и следующим способом.
Особенности покрытия серебром разных металлов
Серебрению может быть подвержено множество металлов: латунь, алюминий, сталь и другие сплавы. Во время процесса проходят реакции, провоцирующие выделение металлического серебра, чем и обусловлено создание характерного серебряного покрытия.
Существует ряд особенностей процесса серебрения в различных условиях:
Серебрение меди и медных сплавов
Серебрение меди не отличается от покрытия серебром других видов изделий. Медь не капризный металл и легко поддается обработке. Однако именно этот вид металла более всех подвержен образованию окислов и коррозии, в связи с чем перед серебрением могут понадобиться дополнительные подготовительные меры в виде полировки.
Использование специальных паст
Для того чтобы посеребрить металл, можно использовать специальные пасты, которые легко приготовить и в домашних условиях. Серебрение металлических изделий при помощи специальных пастообразных составов выполняется по различным методикам.
Первый из таких способов предполагает использование нитрата серебра, который часто называют ляписным карандашом. Хотя данный способ серебрения и отличается достаточно высокой сложностью, он позволяет сформировать на поверхности металла плотное серебряное покрытие.
Ляписный карандаш также используют в качестве «тестера» серебра и других металлов
Для реализации данного метода серебрения готовят водный раствор, состоящий из 300 мл воды и 2 граммов нитрата серебра. В полученный раствор постепенно добавляют хлороводородную кислоту или 10%-й водный раствор поваренной соли. Выполняют такой процесс до того момента, пока на дно емкости не перестанет выпадать осадок, представляющий собой хлорное серебро. Полученный таким образом осадок, выглядящий в виде хлопьев, необходимо собрать, отфильтровать и тщательно промыть.
Отфильтрованное и промытое хлорное серебро смешивают с раствором, состоящим из 100 мл воды и 20 граммов гипосульфита натрия. Полученную таким образом смесь профильтровывают и смешивают с зубным порошком или размолотым мелом, доводя ее консистенцию до сметанообразного состояния. Такая смесь уже готова к применению, ею и натирают поверхность медного изделия, в результате чего на нем формируется тонкая пленка серебра.
Чтобы выполнить посеребрение медных изделий по второму методу, надо смешать следующие компоненты:
Все вышеперечисленные компоненты смешиваются в сухом виде и тщательно перетираются в ступке. Полученная смесь может храниться в посуде из темного стекла достаточно длительное время. Непосредственно перед использованием этот порошок разводят в воде до пастообразного состояния и натирают таким средством поверхность обрабатываемого изделия.
Следующий метод серебрения предполагает использование смеси, в состав которой входят следующие компоненты:
Полученную смесь растворяют в воде до пастообразного состояния, наносят ее на мягкую ткань, которой и натирают обрабатываемую поверхность до получения серебряного блеска.
Перед серебрением изделий, независимо от способа обработки, необходимо тщательно обезжиривать поверхности
Чтобы посеребрить металл по данному методу, готовят смесь следующего состава:
Техника безопасности
Если серебрение металла проходит в домашних условиях, рекомендуется обратить особое внимание на технику безопасности:
Если у вас есть опыт серебрения металлических изделий в домашних условиях, вы можете рассказать об этом в комментариях.