Технология выполнения гальванических покрытий (серебрение).

Гальванизацией называют процессы осаждения одного металла на другом в среде электролитов. В ювелирной промышленности широко используют гальванизацию для покрытия изделий слоем золота и серебра. Золочение и серебрение ювелирных изделий применяется в декоративных целях и для повышения износостойкости и химической стойкости изделий. Покрытия, полученные гальванизацией, отличаются высокой прочностью, а сам процесс — экономичностью. Электролитами служат водные растворы солей и кислот. Сущность электролитического осаждения металла заключается в следующем. Молекулы солей, растворенные в воде, распадаются на положительные и отрицательные ионы. Положительными являются ионы водорода и металлов, а отрицательными — кислотные и водные остатки. При пропускании через раствор постоянного электрического тока ионы, заряженные положительно, стремятся к отрицательному электроду, а ионы, заряженные отрицательно, — к положительному. Электрод, служащий положительным полюсом, называют анодом, а электрод отрицательный — катодом. Так как ионы металлов положительны и стремятся к катоду, в качестве катода используют покрываемые изделия, в то время как анодом служит пластинка из металла, которым покрывают изделия. При всех гальванических процессах применяют ванны, изготовленные из кислотоупорных материалов (стекла, винипласта, тефлона). Каждому покрытию соответствует свой режим электролиза, от которого зависят толщина и качество покрытия.

Подготовка ювелирных изделий к гальваническому покрытию. Перед нанесением гальванических покрытий на изделия проводится тщательная подготовка их поверхности. Различают два вида подготовки: механическую и химическую. Механическая подготовка — полирование, крацевание — позволяет исправить, устранить дефекты, придать изделиям блестящий зеркальный вид. Химическая подготовка предусматривает удаление с изделий жирных загрязнений и оксидов и называется обезжириванием. Обезжиривание проводится в два этапа: сначала в органических растворах, а затем в щелочных. Обезжиривание в щелочных растворах подразделяют на химическое и электрохимическое.

Химическому обезжириванию подвергаются не все изделия, а лишь определенная их группа. Чистка изделий при электрохимическом обезжиривании происходит в процессе электролиза — пропускания постоянного тока через электролит, когда сами изделия играют роль катода. Применяемые при этом электролиты неоднородны по составу компонентов, так как одни из них используются для очистки изделий, предназначенных для золочения, другие — для очистки изделий под серебрение, третьи — для очистки изделий под родирование.

После окончания химического или электрохимического обезжиривания изделия промывают последовательно в горячей (50—70 °С) и холодной проточной воде. Завершающей операцией подготовки поверхности изделий перед проведением процесса осаждения металла является декапирование их — очень слабое протравливание (шерохование) верхнего слоя в целях более прочного сцепления покрытий с основой. Декапирование изделий под золочение производится в 5—7 %-ном растворе соляной кислоты, изделий под серебрение — в 5—10 %-ном растворе серной кислоты, изделий под родирование — в 5 %-ном растворе серной кислоты. Время выдержки и температура растворов составляют соответственно 10—30 с и 18—25 °С.

Серебрение. Многие ювелирные украшения изготовленные из недрагоценных металлов (латуни, мельхиора, нейзильбера) в целях улучшения их декоративного вида подвергают серебрению. Процесс серебрения осуществляется, как правило, в электролитах, содержащих свободный цианистый калий. Чтобы обеспечить прочное сцепление между металлом изделий и серебряным покрытием и избежать контактного выделения серебра при погружении изделий в рабочую ванну, серебрение начинают либо с амальгамирования, либо с предварительного серебрения.

Амальгамированию подлежат изделия из сплавов на медной основе и содержащих значительные количества никеля. Амальгамируют изделия в течение 3—5 с при температуре 15—25 °С в растворах следующего состава (в г/л): хлористая ртуть — 7,5 и хлористый аммоний — 4 или хлористая ртуть , 6—8, или ртуть азотнокислая — 8—10 и кислота азотная — 1—2, или цианистый калий — 60—70.

Изделия посудной группы вместо амальгамирования проходят этап предварительного серебрения в электролитах. Электролиз ведется в течение от 30 с до 4 мин при температуре 20—30 °С и плотности тока 1—2 А/дм² в электролитах, состоящих либо из 1,5—4 г/л цианистого серебра и 90 г/л цианистого калия, либо из 2—3 г/л цианистого серебра и 45—50 г/л цианистого калия, либо из 3—5 г/л анодного серебра и 70—90 г/л цианистого калия, либо из 1—3 г/л азотнокислого серебра, 70—90 г/л цианистого калия и 20—30 г/л углекислого калия.

По завершению амальгамирования или предварительного серебрения изделия загружают (переносят) в ванну с электролитом основного серебрения. В практике ювелирного дела существует не один состав цианистых электролитов.

Серебряные покрытия обычно получаются матовыми. Чтобы иметь блестящее серебряное покрытие, в электролит вводят блескообразующие добавки — серосодержащие вещества: тиосульфат натрия, сероуглерод и другие, содержание которых в электролите надо постоянно контролировать.

Применяют также электролиты, не содержащие свободного цианистого калия: железистосинеродистые, роданистосинеродистые и трилонатно-аммониевые. Недостатком железистосинеродистого электролита является необходимость применения нерастворимых анодов, когда электроосаждение серебра происходит только из элекролита. Роданистосинеродистый электролит позволяет использовать серебряные аноды и может работать без корректировки в течение месяца. Приемы бесцианистого серебрения позволяют отказаться от амальгамирования или предварительного серебрения изделий.

После окончания серебрения изделия извлекают из ванн, в течение 15—20 с промывают — сначала в ванне с улавливателем, а затем в проточной воде. Для уплотнения серебряного слоя изделия подвергают крацеванию, снова промывают последовательно в холодной и горячей воде (70—90 °С), после чего просушивают в сушильных шкафах (70—100 °С) и проводят контроль качества покрытия.

Контроль посеребренных изделий. Контроль серебряных покрытий производят по следующим и наиболее важным показателям: состоянию поверхности и толщине слоя. Состояние поверхности серебряных покрытий, как и золотых, определяется визуально: не допускается неравномерность оттенков и блеска, не должно быть пятен, подтеков, непокрытых мест, слой серебра должен плотно прилегать к основному металлу. Толщина покрытия, как правило, определяется взвешиванием (100%-ным) изделий до и после серебрения. При химическом методе определения толщины серебряного покрытия необходимо слой покрытия перевести в жидкое состояние, т. е. растворить. Это достигается помещением изделия в емкость (фарфоровую чашку) со слабо подогретой смесью концентрированных кислот.

Определение местной (в заданной точке) толщины покрытия производится капельным методом. На поверхность покрытия пипеткой наносят каплю травящего раствора — азотной кислоты (1:1), выдерживают 30 с, затем фильтровальной бумагой или ваткой убирают каплю и наносят вторую, третью и т. д. до тех пор, пока не обнажится основной металл или подслой.