Электролит для родирования своими руками
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 05.10.2024
Масса очень важная характеристика изделия, но в процессах нанесения покрытий теряет смысл (1 кг гвоздей равен массе 1 кг ваты, а объем существенно отличается и наоборот, 1 м2 дерева отличается по массе от 1 м2 металла).
Основными характеристиками являются площадь изделий и режимы осаждения (параметры осаждения: температура, время, плотность тока), степень загрязнения (чистоты) электролита.
При условии отсутствия загрязнений электролита, нанесении покрытий на однотипный ассортимент ( ~ равная суммарная площадь изделий), чем больше толщина покрытия, тем меньше производительность электролита по продукции (принцип бутерброда).
Толщина покрытия определяется такими важными параметрами, как
Данный фактор влияет на вязкость электролита, соответственно на его электропроводность. Чем выше температура (в рабочем диапазоне температур 20 - 45 градусов Цельсия), тем больше толщина покрытия.
Время нанесения покрытия составляет 20 — 60 сек.
Соответственно, толщина покрытий больше при 60 сек его нанесения, чем при 40 сек или 20 сек.
Чем выше плотность тока (в рабочем диапазоне плотностей), тем больше толщина покрытий.
Соответственно, емкость электролита по продукции, при соблюдении постоянных рабочих параметров, идентичном ассортименте, отсутствии загрязнений электролита, будет находится примерно на одном уровне.
В противном случае, имеет место либо загрязнение электролита, либо изменение рабочих параметров.
Со временем, нарабатывается статистика, на основании которой можно ориентироваться и на массу продукции.
Можно определить средний коэффициент расхода родия в граммах на кг продукции.
Емкость (стабильность) ванны зависит от ее объема.
Рабочий диапазон концентраций родия при использовании электролита родирования RHODIUM SILVERSHINE составляет 1,7 г/л — 2,3 г/л.
Начальная концентрация родия в растворе - 2 г/л.
Соответственно, ∆ = 2 г/л — 1,7 г/л = 0,3 г/л.
Поэтому, чем больше объем ванны, тем больше ее емкость.
1л — 0,3 г (120 Ахмин)
5 л — 1,5 г (200 Ахмин)
10 л — 3 г (400 Ахмин)
50 л — 15 г (2 000 Ахмин)
100 л — 30 г (4 000 Ахмин) и т.д.
Корректирующий раствор является источником не только родия, но и блескообразующих добавок.
Поэтому, не проводя корректировок и пополнение электролита, происходит снижение таких качественных характеристиках покрытия, как цвет и блеск.
К тому же, снижается производительность электролита, толщина покрытия становится меньше, соответственно скорость атмосферной коррозии основы (серебра) увеличивается.
Проводя корректировку раствора, восполняя тем самым электролит родием и блескообразующими добавками, мы получаем постоянное стабильное качество покрытий.
Вырабатывая ванну, мы снижаем очень важные характеристики осадка: толщина (коррозионная стойкость), блеск.
Источником родия служит либо рабочий электролит (в случае выработки), либо корректирующий раствор.
При использовании рабочего электролита без корректировки, мы истощаем раствор. После определенного порога, электролит приходится менять.
Соответственно, мы получаем отход - отработанный электролит содержащий драгоценный металл — родий. Объем отходов с течением времени многократно увеличивается.
К тому же, 100%-но высадить на продукцию родий из электролита не возможно.
Поэтому замена ванны получается дороже ее корректировки. А вот качество покрытий при корректировке остается на исходном высоком уровне, а без них — снижается.
Например, начальная концентрация родия в растворе составляет 2 г/л. Принято решение вырабатывать ванну без корректировок. Соответственно, при замене ванны, полностью 2 г/л не удается высадить на продукцию (часть родия осталась в отработанном электролите), а заменить необходимо именно на 2г/л.
И чем больше объем ванны, тем дороже ее замена, и тем больше отходов образуется.
Пожалуйста, дайте ссылку (либо посоветуйте): как создать прибор для покрытия серебряных изделий родием (и золотом)? Нужны ТОЧНЫЕ параметры: размеры, электрическая цепь, режим работы, состав электролита - одним словом, подробная инструкция.
Родий, он не так прост в плане осаждения гальванических осадков.Основная проблема в том, что его доступные комплексы весьма инертны. То есть, из них сложно получить другие, более подходящие для электроосаждения комплексы.
Тут вариант только такой. Смотрим, какие комплексы мы реально имеем. И гуглим, как из них осаждать родий электролитически. Должно прокатить вообще практически всегда. Да, возможны осложнения, из-за инертности комплексов. Но на практике для конкретных комплексов уже обычно есть метод обработки (переработки в более подходящие) и осждения.
Большое спасибо за ссылку на материалы семинара. Действительно, создается впечатление, что осаждение родия - очень сложный процесс, зависящий и от электролита и от того, что "хочется получить". Но вопрос (здесь) ставится так: получить в домашних условиях хоть какое-то покрытие, защищающее серебряные детали. В первую очередь, какая цепь потребуется? Например: 1) источник тока 220 в; 2) амперметр; 3) вольтметр; 4) трансформатор; 5) резистор; 6) выпрямитель; 7) резистор; 8) вольтметр; 9) амперметр; 10) электролитическая ванна (200 мл). Пойдет? Может быть, посоветуете ссылку на схему (чертеж) цепи? Затем, как ее протестировать? Из-за непомерной стоимости реактивов не хочется рисковать.
Нашла параметры золочения: 1) хлорид золота - 3 г.; 2) цианид калия - 15 г.; 3) дистилированная вода - 1 л.; 4) плотность тока - 0.7 A/дм2; 5) температура - 15-20 гр. С.; 6) скорость отложения - 0,4 мк./мин.; 7) отдача тока - 90%; 8) напряжение 1,3 В для расстояния между электродами 15 см.; 9) поверхность анода - 1/3 часть изделия. Вопрос: как выбрать мощность выпрямителя? Какие геометрические параметры должны быть у гальванической ванны?
Для родирования понадобится платиновый анод, либо титан покрытый платиной.
Здесь можно почитать про родирование: Буркат Г.К. "Серебрение, золочение, палладирование и родирование"
Также посмотрите ГОСТ 9.305-84, там также указаны электролиты родирования, катодная плотность тока и температура электролита.
Я родирования не проводил, но могу указать некоторые общие моменты исходя из опыта получения других гальванических покрытих.
Электролит родирования нужно готовить на дисцилированной воде. Чтобы деталь после родирования была блестящей необходима предварительная полировака. Также перед покрытием осуществляется обезжиривание и травление поверхности. К обезжиринной и протравленной детали нельзя прикосаться руками. Поэтому деталь заранее крепиться на медной проволоке. Для предотвращения загрязнения электролита родирования медью с проволоки, перед помещением детали в электролит, медную проволоку с деталью необходимо подключить к минусу источника питания.
В качестве источника тока можно использовать компьютерный блок питания. Если деталь площадью несколько дм2, то для регулировки тока подойдет переменный резистор. Резистор лучше взять с избытком по допустимой мощности, например ППБ-15Е, 15 Вт, 33 Ом. Для измерения тока можно использовать любой цифровой тестер с режимом измерения тока до 10 А.
Нашла параметры золочения: 1) хлорид золота - 3 г.; 2) цианид калия - 15 г.; 3) дистилированная вода - 1 л.; 4) плотность тока - 0.7 A/дм2; 5) температура - 15-20 гр. С.; 6) скорость отложения - 0,4 мк./мин.; 7) отдача тока - 90%; 8) напряжение 1,3 В для расстояния между электродами 15 см.; 9) поверхность анода - 1/3 часть изделия. Вопрос: как выбрать мощность выпрямителя? Какие геометрические параметры должны быть у гальванической ванны?
Какие геометрические размеры детали: длина, высота, ширина, площадь?
Приближенно можно рассматривать как цилиндр длиной 2 см, радиусом 3 мм.
Последний раз редактировалось Ramus 22.12.2012, 19:14, всего редактировалось 3 раз(а).
Если покрывать детали по одной, то достаточно поллитровой банки. Либо возмите пластиковую емкость с примерными размерами 10х10х10 см. Понадобится два анода расположенные у противоположных стенок емкости. Аноды замыкаем между собой, по середине между анодами расположите свою деталь подвешенную на медной проволочке, так чтобы от дна и от поверхности электролита растояние было не менее 2 см. Для 0,5л банки достаточно 400-450 мл электролита.
Если электроды будут слишком близко к детали, то возможно не равномерное покрытие.
-- Сб дек 22, 2012 20:10:16 --
Площать вашей детали примерно 0,057дм3, значит при плотности тока 1А/дм2, ток будет равен I = 1А/дм2*0,057дм2 = 0,057А на одну деталь. Поэтому если ваш источник питания выдает 200 мА, то этого будет достаточно. Только я не знаю какое напряжения необходимо подать на электроды при родировании. Скорее всего источника питания с выходным напряжением 12В будет достаточно. В общем блока питания компьтера более чем достаточно, темболее что б.у. стоят по 200 руб.
Последний раз редактировалось Ramus 22.12.2012, 20:16, всего редактировалось 1 раз.
Эта статья предназначена для тех, кто только начинает заниматься гальванопластикой или уже замучался, выбирая самый подходящий рецепт электролита для своих идей. Я расскажу о электролитах матового и зеркального меднения, и об их совместном использовании.
Но, во-первых, не могу не сказать несколько слов о нашем основном орудии производства — блоке питания. Если вы серьезно решили заняться гальваникой, не покупайте дешевый китайский блок питания. Сходите на радиорынок вашего города и присмотрите подержанный блок питания советских времен.
Выглядит он примерно так. Такой блок питания идеально держит настройку, не греется, не шумит, не пахнет и работает без присмотра сутки напролет.
Но вернемся к рецептам электролитов.
Итак, сернокислый электролит меднения состоит из двух основых компоненов — медного купороса и серной кислоты. Также в электролит вводятся различные блескообразующие и стабилизирующие добавки. Закон природы таков, что чем больше блескообразователей мы вводим в раствор, тем меньше серной кислоты он требует, и тем более хрупким получается изделие. Поэтому для каждой конкретной задачи выбираем свой электролит.
Общие правила смешивания электролита (на1 литр):
1. 500 мл дистиллированной воды разогреваем в микроволновке примерно до 80 градусов.
2. Высыпаем в горячую воду медный купорос, ждем, пока все растворится.
3. Через несколько слоев марли или х/б ткани процеживаем получившийся раствор.
4. Вливаем в раствор нужное количество серной кислоты.
5. Доливаем до 1 л. дистиллированной водой, вносим добавки, перемешиваем, оставляем на несколько часов.
1. Электролит матового меднения.
- 200 г медного купороса;
- 160 г серной кислоты;
- 1,5 кубика спирта (шприцом);
- совсем чуть-чуть желатина (2-4 гранулы).
Плюсы данного электролита:
1) хорошая пластичность изделия (при небольшой толщине можно гнуть просто пальцами, или греть на газу и придавать нужную форму).
2) слабая чувствительность к силе тока.
3) быстрое закрытие всей поверхности и быстрое наращивание толщины листа (экономит электричество).
1) матовая поверхность, плохо поддающяся шливовке до зеркального блеска.
Использование: на крупных (или живых) листьях, которые могут изменить форму в электролите. Для изделий сложной формы,которые нужно будет изгибать.
Впрочем, при наличии гравера со сменными насадками вполне возможно отшливовать даже такую матовую поверхность. На следующем фото эта поверхность в одном месте лишь слегка приполирована.
Но вся эта чистка и полировка требует времени и сил, так что, дабы не мучаться, получившийся матовый объект мы всего на пару часов опускаем в раствор №2.
2. Электролит зеркального меднения или электрохимической полировки
- 200 г медного купороса;
- 130-135 г серной кислоты;
- 1 капля унитиола (продается в аптеке);
- 0,05-0,08 г тиомочевины;
- 0,05 г соли.
1) совершенно зеркальное покрытие, не требующее дальнейшей обработки
1) Столь же совершенная хрупкость (данный электролит можно использовать только как электрохимическую полировку на уже говтовый омедненный объект).
2) Крайняя чувствительность к силе тока — об этом нужно говорить гораздо подробнее, но не в пределах данной статьи.
Использование: на не хрупких, не гнущихся объектах (например желуди) или как полировку на матово омедненный предмет.
В своей следующей статье я хочу дать рецепт универсального электролита, нечто среднее межу элеткролитом матового меднения и электролитом электрохимической полировки. Я называю его его электролитом гладкого меднения. Он прекрасно подходит для небольших листьев (не меняющих форму в растворе), веток и т.д., но. Об этом в следующей статье :)
А еще очень хочется рассказать про разные тонкости и хитрости: про создание равномерно крупитчатой структуры, или про наплывы меди, или про химическое и электрохимическое оксидирование (окраску в разные цвета), или про восстановление электролита.
Как уже было указано, из всех металлов платиновой группы родий имеет наиболее широкое применение в гальванотехнике, несмотря на то, что он в 3,5 раза дороже золота. Платина в 2,5 раза дороже золота, а палладий почти в 2 раза дешевле золота (по данным английской печати). Несмотря на такое соотношение цен родирование применяется несравненно шире в гальванотехнике, чем платинирование и палладирование. Это объясняется рядом ценных свойств родия и в первую очередь его химической стойкостью, износостойкостью.
Родий химически стоек во всех кислотах и в царской водке (в отличие от платины). Тонкоизмельченный родий (родиевая чернь) растворяется в концентрированной серной кислоте, в расплавленном бисульфате калия и в расплавленной поваренной соли в присутствии газообразного хлора; корродирует родий в парах дымящей серной кислоты при 300°С.
Электроосажденный родий имеет микротвердость 900 кгс/мм 2 и хорошо сопротивляется механическому износу. По коэффициенту отражения света (73—79%) родий уступает серебру, но этот коэффициент постоянен и не снижается во времени; на родий не действует сероводород и другие сернистые соединения. Он длительно сохраняет свои электрические свойства (малое переходное электросопротивление), благодаря чему родиевые покрытия находят широкое применение в производстве электрических контактов, работающих на слабых токах и при низком напряжении.
Существенным недостатком электроосажденного родия являются большие внутренние напряжения, которые в толстых покрытиях приводят к появлению микропор и микротрещин. Ряд исследований, направленный на смягчение внутренних напряжений, дал определенный эффект, но полностью задачу не решил.
Выше была указана склонность платиновых металлов образовывать комплексные ионы как катионные, так и анионные, например, Pd(NH3)4+, Pt(OH)6-. В относительно простом сульфатном родиевом электролите допускается присутствие гидратированных катионов Rh(H2O)6 и анионов Rh(SO4)3, а также промежуточных форм, таких как Rh(OH)2+ и Rh(OH)2.
Склонность металлов платиновой группы к образованию комплексных ионов вызывает большие затруднения при эксплуатации электролитов и препятствует получению воспроизводимых результатов. Вследствие трудности приготовления воднорастворимых солей родия различные зарубежные фирмы выпускают концентрированные растворы сульфата родия с содержанием 100 г/л Rh. Приготовление рабочего электролита из такого концентрированного раствора сводится к разведению его в нужном количестве воды с добавлением серной кислоты.
Приготовление раствора сернокислого родия заключается в следующем:
1. Получают родиевую чернь восстановлением водного раствора хлористого родия водородом или муравьинокислым натрием.
2. Растворяют родиевую чернь в горячей концентрированной серной кислоте.
3. Осаждают гидроокись родия добавлением аммиака к разбавленному сульфатному раствору.
4. Растворяют хорошо промытую гидроокись родия я серной кислоте.
Гидроокись родия может растворяться в ряде кислот с образованием соответствующих солей, растворы которых могут служить основой для электролитов родирования; однако в промышленности применяют сульфатные и фосфатные электролиты. Чаще применяют сульфатные электролиты с различной концентрацией родия в электролите. Чем большая толщина родия требуется, тем больше родиевой соли должно быть в электролите. Концентрация серной кислоты не играет существенной роли. С увеличением концентрации родия в электролите катодная поляризация уменьшается в особенности при плотности тока 1— ЗА/дм 2 (рис. 119).
Рис. 119. Катодные поляризационные кривые родия при различной концентрации его в сернокислом электролите:
1 — 16,8 г/л Rh; 2 — 8.4 г/л Rh; J —4,2 г/л Rh
В зависимости от метода приготовления родиевой черни, условий осаждения гидроокиси родия и других деталей меняются выход по току в родиевом электролите, структура и свойства родиевых покрытий. Установлено, что растворы, приготовленные в лабораторных условиях, в процессе работы зеленеют в результате окисления Rh3+ до Rh4+. При кипячении такого раствора зеленый цвет исчезает. В промышленных электролитах изменение цвета раствора наблюдается редко, вероятно, потому, что гидроокись растворяется в больших объемах серной кислоты, при более высокой температуре и образующиеся при этом комплексы столь стабильны, что не подвергаются анодному окислению.
Для тонких покрытий предложены следующие два состава электролитов и режим электролиза:
Для более толстых покрытий, получивших применение в годы 2-й мировой войны, рекомендуется большая концентрация родия:
Rh, г/л . . . . 10—20
H2SO4 конц, мл/л. 20—100
Скорость осаждения, мкм/ч . ~25
Плотность тока, А/дм 2 . . . 0,5—2
Температура, °С. 50
Поведение примесей в родиевых электролитах. Много внимания уделялось вопросу получения родиевых солей высокой чистоты и исследовалось влияние различных примесей на внешний вид и физико-химические свойства родиевых покрытий. До сих пор эти исследования не только не привели к однозначным суждениям, но, напротив, имеется много противоречий. По одним данным, уже при наличии в электролите 7 мг/л Cu покрытия приобретают молочный оттенок и становятся полосатыми, по другим данным, даже в присутствии 1 г/л Cu покрытия получаются блестящими. По-видимому, такие расхождения являются результатом того, что разные исследователи экспериментировали при различных условиях.
На поведение примесей в электролите определенное влияние оказывает режим электролиза. Так, повышенная плотность тока уменьшает чувствительность электролита к примесям. Еще большее влияние оказывает продолжительность электролиза, т. е. толщина покрытия. Паркер, исследовавший влияние примесей при толщине родия до 5 мкм, установил, что только никель, присутствующий в электролите в количестве до 1 г/л, не оказывает влияния на внешний вид покрытий. Другие металлы, как медь, серебро, олово, свинец, кадмий уже в количестве 5 мг/л оказывают вредное влияние. Необходимо стремиться к максимальному снижению количества неорганических примесей в электролите.
Покрываемые изделия следует загружать в ванны под током в целях предупреждения взаимодействия их поверхности с сильно кислым родиевым электролитом.
Органические примеси, например, фенол, в небольших количествах могут оказать положительное влияние на внешний вид родиевых покрытий, в больших же количествах они делают покрытия блестяще-черными. При определенных условиях покрытия становятся полосатыми, напоминающими по окраске Cu2O, PbO2, MnO2. Возможно, что в данном случае имеет место образование окислов родия.
Наряду с этим в литературе встречаются рекомендации некоторых авторов готовить электролит для родирования не на чистой серной кислоте, а на камерной, содержащей примеси некоторых металлов.
Загрязненные родиевые электролиты могут быть регенерированы путем осаждения посторонних металлов (за исключением меди) при помощи K4Fe(CN)6. Органические примеси удаляются при помощи активированного угля.
Щелочные, щелочноземельные и аммониевые соли часто оказывают неблагоприятное влияние; присутствуя в значительных количествах, эти примеси обусловливают желтый оттенок покрытий. В то же время следы NH4+ и Ca2+ оказывают положительное влияние. Точных данных о безвредном количестве примесей нет.
Толщина родиевых покрытий. Толщина родиевых покрытий колеблется в широких пределах от 0,1 до 25 мкм. Ниже приведены рекомендуемые толщины покрытий (мкм) в зависимости от их применения:
Декоративные. 0,025—0,127
Защита от потускнения . 0,127—0,25
Слабо нагруженные контакты . . 0,73—0,5
Сильно нагруженные контакты . 2,5
Защита от коррозии. >0,25
При тяжелых коррозионных условиях . >0,5
Защита контактов от износа . . >6,2
По своей структуре родиевые покрытия в известной мере напоминают хромовые (рис. 120). Как те, так и другие уже в сравнительно незначительных толщинах имеют сетку трещин, как результат больших внутренних напряжений, которые часто превышают 20000 кгс/смг. Поскольку родиевые покрытия часто предназначены для защиты от коррозии в агрессивных средах, необходимо предупредить образование трещин и пор в них.
По-видимому, наиболее эффективной добавкой, существенно снижающей внутренние напряжения родиевых осадков в слоях значительной толщины (50 мкм и больше), является селеновая кислота, которая была предложена Рейдом. Родиевые покрытия незначительной толщины (до 1 мкм) могут быть получены из разбавленных по родию электролитов в отсутствие каких-либо добавок, уменьшающих внутренние напряжения. Для получения толстых малонапряженных осадков родия необходимо повысить его содержание в электролите и вводить специальные добавки.
Из электролита с содержанием 10—60 г/л Rh, 70—260 г/л H2SO4, 2—4 г/л H2SeO4 при температуре 50—60° С и плотности тока 0,5—10 А/дм 2 можно получать родиевые покрытия толщиной до 50 мкм без трещин. Большей плотности тока соответствует более высокое содержание родия в электролите. Возникающие в родиевых осадках растягивающие напряжения переходят в присутствии селеновой кислоты в сжимающие и при определенной толщине осадка становятся нулевыми, т. е. покрытия получаются без внутренних напряжений (для данного метода их исследований).
Рис. 120. Влияние травления переменным током в 10%-ном растворе KCN на внешний вид родиевых покрытий:
а — нетравленная поверхность родия толщиной 25 мкм (сетки трещин нет): б — после травления в течение 3 мин при плотности тока 0,5 А/см 2 (выявлена сетка трещин)
Рис. 121. Родиевое покрытие толщиной 50 мкм, полученное из сернокислого электролита в присутствии селеновой кислоты. Х300:
а — нетравленное; б — после травления в 10%-ном KCN
Читайте также: