Ce este placarea chimică cu aur și cum funcționează?
Placare chimică cu aur: Tehnici, soluții și aplicații pentru bijuterii
Introducere:
Ce este placarea chimică cu aur? Este un proces utilizat pentru a depune un strat subțire de aur pe diverse materiale, îmbunătățindu-le aspectul și durabilitatea. Cum funcționează? Placarea chimică cu aur presupune utilizarea unor soluții speciale cu ioni de aur și agenți reducători. Metodele tradiționale utilizează adesea cianura, dar există și opțiuni fără cianură. De ce să alegeți placarea chimică cu aur? Oferă un finisaj uniform, de înaltă calitate, ideal pentru bijuterii și alte articole decorative. Fie că sunteți producător de bijuterii, designer sau comerciant cu amănuntul, înțelegerea acestor tehnici vă poate îmbunătăți produsele.
Tabla de conținut
Secțiunea I Placare cu cianură chimică a aurului
1. Prezentare generală
Având în vedere densitatea ridicată a componentelor electronice, complexitatea proiectării liniilor, microfabricarea circuitelor și independența proprietăților electrice, placarea chimică cu aur, care rezolvă complexitatea procesului de placare, a devenit o modalitate inevitabilă de placare cu aur. Cu toate acestea, placarea chimică cu aur are următoarele dezavantaje:
① Viteză redusă;
② Condiții de utilizare și gamă de funcționare restrânse, crescând dificultatea gestionării;
③ Suprafața materialului trebuie să fie complet curată;
④ Durata de viață a soluției de placare este scurtă (predispusă la reacții auto-redox);
⑤ Grosimea depunerii este foarte sensibilă la condițiile de agitare.
Prin urmare, placarea chimică cu aur trebuie efectuată cu ajutorul unui echipament special. Compoziția soluției de aurire chimică utilizată în mod obișnuit este prezentată în tabelul 1-24, preparată prin combinarea diferitelor săruri de coordonare a aurului și a agenților reducători.
Tabelul 1-24 Tipuri de săruri de coordinare a aurului și agenți reducători în soluția chimică de placare cu aur
| Agent reducător | KAu(CN)2 | KAu(CN)4 | Na3Au(SO2)2 | HAuCl4 - 3H2O | HAuCl4 ・ 3H2O | AuCN | KAu(CN)4 | KAu ・ O2 | KAu(OH)4 | AuI | Nu este specific |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hipofosfit de sodiu | 57,58 | 71 | 77 | ||||||||
| Formaldehidă | 71 | 78 | |||||||||
| Biazidă | 59 | 71 | 76 | 78 | |||||||
| Borohidridă | 60,61 | 72 | 78 | 79 | |||||||
| Metilboran | 60 | 69 | 74 | 75 | 79 | 80 | |||||
| Hidroxilamină | 62 | ||||||||||
| Nepublicate | 63 | 73 | 81 | ||||||||
| Tiouree | 64 | ||||||||||
| Hidroxid de amoniu | 65 | ||||||||||
| Tartrat de sodiu și potasiu tetrahidrat (combinat) | 66 | 70 | |||||||||
| N,N-dimetilamidă | 82 | ||||||||||
| N,N-dimetilglicină | 67 | ||||||||||
| Niciuna | 68 |
Tabelul 1-25 Funcțiile componentelor din soluția chimică de placare cu aur
| Componentă | Scop | Denumirea compusului |
|---|---|---|
| Ion de aur | Furnizarea de aur metalic | KAu(CN)2、KAu(CN)4、AUCN、 Na3Au(SO2)2. HAuCl4 - 3H2O、KAu ・ O2 |
| Agent reducător | Agenți reducători pentru depunerea aurului | Tartrat de sodiu și potasiu tetrahidrat, borohidridă, amină boran, formaldehidă, hipofosfit, N,N-dimetilglicină, acid ascorbic |
| Agenți chelați organici | Acțiune tampon pentru a preveni depunerea rapidă a aurului | EDTA, citrat de potasiu, acid tartric |
| Stabilizator | Mascarea nucleelor active pentru a preveni descompunerea soluției de placare | Tiouree, cianură metalică, acetilacetonă |
| Activator | Efectul de încetinire al agentului chelant moderator | Acid succinic |
| Agent tampon | Menținerea unui anumit pH | Fosfați, citrați, tartrați |
| Surfactant | Faceți ca piesele placate să fie ușor de umezit | Sulfonați alifatici, sulfați de alcool |
2. Soluție de placare cu aur hipofosfit
Atunci când metalul de bază și aurul din soluția de placare suferă o reacție de deplasare, metalul cu un potențial electrochimic mai scăzut se ionizează mai ușor decât aurul. În timpul reacției, odată ce suprafața metalului de bază este complet acoperită de aur, reacția se oprește imediat, astfel încât se poate obține doar un strat subțire de placare cu aur de 0,1~0,3μm. Această soluție de placare, sau soluția Brookshire, este o soluție de placare veche și este compoziția de bază a soluțiilor chimice de placare cu aur comercializate în prezent. Caracteristicile soluției de placare: stratul de bază pentru placarea cu aur trebuie să fie nichel pentru reacția de dislocare; aurul nu poate fi placat prin dislocare pe materiale din cupru.
(1) Compoziția și condițiile soluției chimice de placare cu aur hipofosfit
Tabelul 1-26 prezintă compoziția tipică a soluției chimice de placare cu aur hipofosfit.
Tabelul 1-26 Compoziția și condițiile soluției chimice de placare cu aur hipofosfit
| Compoziție și condiții de funcționare | Numărul de serie | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Potasiu cianură de aur/(g/L) | 2 | 2 | 20 | 2 | 2 |
| Hipofosfit de sodiu/(g/L) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Cianură de potasiu /(g/L) | 0.2 | 0.2 | 80 | 0.4 ① | 0.2 |
| Temperatură/°C | 96 | 96 | 96 | 96 | 96 |
| pH | 13.5 | 7.5 | 13.5 | 13.5 | 7.1 |
| Rata de încărcare/(cm2/cm3) | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
| Rata de placare/[mg/(cm2- h)] | 9.8 | 9.85 | 12.3 | 8.2 | 3.86 |
(2) Efectul nichelului asupra ratei de depunere a soluției de placare cu hipofosfit
În soluția chimică de placare cu aur cu hipofosfit ca agent reducător, ionii metalici activi (Ni2+) sunt adăugate. Metalul (nichel) și aurul sunt co-depuse în cantități mici pe suprafața pieselor placate, creând o forță motrice chimică mare și crescând viteza de placare cu aur. Principiul este prezentat în schema model din figura 1-25.
Tabelul 1-27 Compoziția și condițiile de funcționare ale soluției de placare cu aur hipofosfit
| Compoziție și condiții de funcționare | I | II | Compoziție și condiții de funcționare | I | II |
|---|---|---|---|---|---|
| Potasiu cianură de aur/(g/L) | 2, 5, 7 | 2, 5, 7 | Cianură de potasiu /(g/L) | - | 2 |
| Citrat de sodiu/(g/L) | 75 | 75 | H2NNH2 - H2O /(g/L) | - | 2 |
| Hipofosfit de sodiu/(g/L) | 15 | 15 | pH | 8.5 | 4.3 |
| EDTA-2Na/(g/L) | - | - | Temperatură/℃ | 70, 90 | 70, 90 |
| Clorură de sodiu/(g/L) | - | 5 |
3. Soluție de placare cu sare de borohidridă
(1) Compoziție și proprietățile soluției chimice de placare cu aur Borohidridă de potasiu
În 1969, Okinaka et al. au propus utilizarea unei soluții de placare cu compuși de borohidridă ca agent reducător. Compoziția și condițiile soluției chimice de placare cu aur cu borohidridă sunt prezentate în tabelele 1-28, iar proprietățile straturilor de aur placate cu aceste soluții sunt prezentate în tabelele 1-29. Grosimea straturilor de placare placate la momente diferite cu diferite soluții de placare este indicată în figura 1-27. Rezultatele sumare ale agenților reducători borohidridă de potasiu și dimetilamină boran sunt prezentate în tabelul 1-30.
Tabelul 1-28 Compoziția și condițiile de funcționare ale soluției chimice de placare cu aur de borohidridă de potasiu
| Compoziție și funcționare | Numărul de serie | ||
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | |
| Potasiu cianură de aur/(g/L) | 0. 02mol/L (5,8g/L) | 0. 03mol/L(8,6g/L) | 0. 005mol/L(1. 45g/L) |
| cianură de potasiu | 0. 2mol/L(13,0g/L) | 0. 2mol/L(13,0g/L) | 0. lmol/L(6,5g/L) |
| Hidroxid de potasiu | 0. 2mol/L(11,2g/L) | 0. 2mol/L(22,4g/L) | 0. 2mol/L(11,2g/L) |
| Borohidridă de potasiu | 0. 4mol/L (21,6g/L) | 0. 8mol/L(43,1g/L) | 0. 2mol/L (10,8g/L) |
| Temperatură/°C | 75 | 75 | 75 |
Tabelul 1-29 Proprietăți ale soluției chimice de placare cu aur cu agent reducător borohidridă de potasiu
| Natura | Date | Natura | Date |
|---|---|---|---|
| Rezistența la lipire | Rezistență excelentă de lipire a stratului metalic | Porozitate | Fără pori mai mari de 1μm pe suprafața uniformă |
| Aspect | Galben închis | Puritate | 99. 9% |
| Densitate | Conținutul de aur 19. 3g/cm3 | Valoarea rezistenței | 0. 03Ω/cm2 ( Au: 1 μm) |
| Duritate | Duritatea Nup 60〜80 | Solderabilitate | Excelentă |
Tabelul 1-30 Funcțiile componentelor din soluția chimică de placare cu aur de borohidridă de potasiu
| Factori de influență | Soluție de placare cu borohidridă de potasiu | Soluție de placare DMAB (dimetilaminoboran) |
|---|---|---|
| Efectul concentrației de aur | Când concentrația de aur ajunge la 0,002mol/L, rata de precipitare crește brusc și scade peste această valoare. | Rata de precipitare crește liniar la o concentrație de aur de 0,01 mol/l, dar nu are niciun efect peste această valoare. |
| Efectele cianurii de potasiu |
Soluție de placare instabilă când este sub 0,005 mol/l. Aurul nu precipită peste 0,2 mol/l. |
La fel ca la stânga |
| Efectul borohidridei de potasiu | BH nu este stabilă la temperatura camerei. Adăugarea de hidroxid de potasiu îmbunătățește stabilitatea băii, iar rata de precipitare scade odată cu creșterea concentrației. | DMAB este stabil la temperatura camerei, rata de precipitare crește odată cu creșterea hidroxidului de potasiu. |
| Concentrația agentului de reducere | Creșterea ratei de precipitare odată cu creșterea concentrației | |
| Efectul temperaturii băii de placare | Creșteți rata precipitațiilor cu 10 ℃ și descompuneți-vă la 85 ℃. |
(2) Influența vitezei de placare și a ionilor de metale grele
Adăugarea de urme de ioni de metale grele (plumb, taliu etc.) la soluția chimică de aurire crește semnificativ viteza de depunere. Mcintyre a explicat acest efect după cum urmează. Datorită potențialului scăzut de depunere, efectul catalitic al atomilor de plumb adsorbiți, așa cum se arată în mecanismele (1-4) și (1-5), favorizează nuclearea.
Pb2+ + 2e– → Pbreclamă （1-4）
2Au(CN)2– + Pbreclamă → 2Au + Pb2+ + 4CN– （1-5）
Datorită diferenței mari între funcțiile de lucru ale cuprului, materialelor aurifere și ionilor de plumb, plumbul este redus și depus la un potențial mai pozitiv decât potențialul redox termodinamic, formând un monocel. Datorită reacției catalitice a atomilor de plumb adsorbiți ca în (1-4) și (1-5), ) reacția de reducere a Au(CN) are loc rapid, promovând efectiv depunerea aurului.
Relația dintre concentrația de plumb și viteza de depunere în soluția de placare cu aur reducătoare cu borohidridă de potasiu este prezentată în figura 1-28, iar compoziția soluției de placare este prezentată în tabelul 1-31. Plumbul se adaugă sub formă de nitrat de plumb. Figura 1-28 arată că concentrația de plumb adăugat în soluția de placare poate fi de numai aproximativ 20 ml/L, iar adăugarea unei cantități mai mari nu are niciun efect.
Tabelul 1-31 Compoziția și condițiile de operare ale soluției de placare cu aur cu borohidridă de potasiu
| Compoziție și condiții de funcționare | I | II | Compoziție și condiții de funcționare | I | II |
|---|---|---|---|---|---|
| Potasiu cianură de aur/(g/L) | 2 | 2 | Cianură de potasiu /(g/L) | 10 | 10 |
| Borohidridă de potasiu/(g/L) | 2 | 10 | EDTA-2Na/(g/L) | 5 | 5 |
| Cianură de potasiu/(mg/L) | 5 | 5 | Temperatura soluției de placare/°C | 75 | 75 |
Tabelul 1-32 Compoziția soluției de placare cu aur BMAB
| Compoziție și condiții de funcționare | Concentrare | Compoziție și condiții de funcționare | Concentrare |
|---|---|---|---|
| Potasiu cianură de aur/(g/L) | 2 | Cianură de potasiu /(g/L) | 30 |
| BMAB/(g/L) | 10 | EDTA-2Na/(g/L) | 5 |
| Cianură de potasiu/(mg/L) | 5 | рH | 13.6 |
Tabelul 1-33 Compoziția soluției chimice de aurire cu cianură de aur (III) de potasiu
| Compoziție | Parametrii | Compoziție | Parametrii |
|---|---|---|---|
| KAu(CN)4/(g/L) | 4 | KOH/(mg/L) | 11.2 |
| KBH4/(g/L) | 3 | Temperatură/℃ | 70 |
| PbCl2/(mg/L) | 0.5 |
Figura 1-30 Efectul temperaturii și al concentrației de plumb asupra ratei de precipitare a aurului
Figura 1-31 Relația dintre timpul de placare și grosimea stratului placat cu aur
1 - Nu se amestecă Au+ lichid; 2 - Fără agitare Au3+ lichid; 3 - Agitarea Au3+ lichid; 4 - Reaprovizionarea cu Au3+ lichid; și 5 - Reînnoirea Au3+ lichid
Figura 1-32 Efectul concentrațiilor adăugate de plumb și taliu asupra ratei de placare cu aur
Figura 1-33 Porozitatea stratului de placare cu aur fără curent electric
Procesul chimic de placare cu aur a sticlei cristalizate (SiO2 46% + Al2O3 16% + MgO 17% + K2O 10% + F 4% + B2O3 7% ) este prezentat în figura 1-34.
4. Mecanismul de reacție al soluției chimice de placare cu aur cu sare de borohidridă
Lin Zhongfu et al. au propus că soluțiile de placare cu aur cu borohidridă de potasiu și DMAB (dimetilamină boran) din tabelul 1-34 pot deveni soluții practice de placare cu aur după adăugarea stabilizatorilor.
(1) Compoziția a două soluții de placare: Tabelul 1-34 prezintă cele două compoziții.
Tabelul 1-34 Soluții chimice de placare cu borohidridă de potasiu și DMAB
| Compoziția soluției de placare | Soluție de placare cu borohidridă de potasiu | Soluție de placare DMAB |
|---|---|---|
| Potasiu cianură de aur/(mol/L) | 0.02 | 0.02 |
| Cianură de potasiu/(mol/L) | 0.2 | 0.02 |
| Hidroxid de potasiu/(mol/L) | 0.2 | 0.8 |
| Borohidridă de potasiu/(mol/L) | 0.4 | - |
| DMAB/(mol/L) | - | 0.4 |
| Temperatură/°C | 75 | 85 |
| Viteza de placare/(μm/h) | 0.7 | 0.4 |
(2) Mecanismul de reacție: În soluția de placare cu aur cu borohidridă de potasiu, BH4– în sine nu produce un efect de reducere, dar intermediarul BH3OH– a produsului său de hidroliză BO2– acționează ca agent reducător.
BH4– + H2O → BH3OH–+ H2 (1-6)
BH3OH– + H2O → BO2– + 3H2 (1-7)
BH3OH– + 3OH– → BO2– + 3/2 H2 + 2H2O + 3e– (1-8)
Au(CN)2– + e– → Au + 2CN– (1-9)
BH3OH– + 3Au(CN)2– + 3OH– → BO2– + 3/2 H2 + 2H2O + 3Au + 6CN – (1-10)
Reacțiile de hidroliză ale ecuațiilor (1-6) și (1-7) au fost analizate utilizând polarografia. Rezultatul arată că reacția (1-7) este de 500 de ori mai rapidă decât reacția (1-6). Prin urmare, rata de utilizare a borohidridei de potasiu în reacția de placare cu aur este foarte scăzută. În condiții tipice de placare, rata efectivă de utilizare nu depășește 2%~3%, majoritatea agenților reducători rămânând ineficienți din cauza hidrolizei.
Reacția de hidroliză de mai sus are loc rapid la un pH scăzut (reacție catalizată de acid), iar rata de depunere a aurului este rapidă atunci când concentrația de hidroxid de potasiu este scăzută. Pentru a preveni descompunerea naturală a soluției de placare cu aur, concentrația de hidroxid de potasiu trebuie menținută cel puțin peste 0,1mol/L. Relația dintre viteza de depunere a aurului și concentrația de hidroxid de potasiu este prezentată în figura 1-35.
![Figura 1-35 Curba de variație a ratei de depunere cu concentrația de hidroxid de potasiu [KAu(CN)2 0,02 mol/L, KCN (linie continuă) 0,2 mol/L, KCN (linie punctată) 0,1 mol/L, 80 °C]](https://sobling.jewelry/wp-content/uploads/2025/11/Page_58_docsmall.com_副本.jpg.webp)
Figura 1-35 Curba de variație a ratei de placare în funcție de concentrația de hidroxid de potasiu
[KAu(CN)2 0,02 mol/L, KCN (linie continuă) 0,2 mol/L, KCN (linie punctată) 0,1 mol/L, 80 °C]
![Figura 1-36 Efectul concentrației de hidroxid de potasiu asupra ratei de placare a soluției de placare DMAB, DMAB [KAu(CN)2 0,02mol/L, KCN 0,2mol/L, DMAB 0,4mol/L, 75 ℃]](https://sobling.jewelry/wp-content/uploads/2025/11/Page_58_docsmall.com_副本1.jpg.webp)
Figura 1-36 Efectul concentrației de hidroxid de potasiu asupra ratei de depunere a soluției de depunere DMAB, DMAB
[KAu(CN)2 0,02mol/L, KCN 0,2mol/L, DMAB 0,4mol/L, 75 ℃]
(CH3)2NH2 - BH3 + OH– → (CH3)2NH2 + BH3OH– (1-11)
(3) Probleme cu soluția de placare cu borohidridă de potasiu și soluția de placare cu DMAB
Figura 1-37 arată că viteza de placare variază în funcție de concentrația de ioni de cupru și nichel din soluția de placare. Atunci când concentrația ionilor de nichel este de 10-5mol/L, rata de placare începe să scadă, iar când concentrația ionilor de nichel atinge 10-3mol/L, soluția de placare se descompune. Ionii de cupru nu au aproape niciun efect asupra vitezei de placare. În stadiul inițial al placării cu aur, ionii de aur și nichel suferă o reacție de dislocare, urme de ioni de nichel se dizolvă, iar viteza de placare încetinește.
Figura 1-37 Efectul ionilor de cupru și al ionilor de nichel asupra ratei de placare
Figura 1-38 Efectul urmei de ioni de nichel asupra curentului de oxidare anodică a BH3OH
(Electrod rotativ din aur, 2000r/min, 75 ℃, KOH 0,2mol/L, KCN 0,1mol/L)
Efectul adăugării de urme de ioni de nichel asupra BH3OH– curentul de oxidare anodică este prezentat în figura 1-38. Adăugarea de urme de ioni de nichel inhibă semnificativ reacția de oxidare a agentului reducător BH3OH– pe anodul discului rotativ din aur. Acest lucru se datorează faptului că ionii de nichel există sub formă de sare de ligand cianurat Ni(CN)42- , iar acest ion complex se adsorbă preferențial pe suprafața aurului, împiedicând depunerea aurului.
Straturile de bază instabile (cum ar fi nitrurile de aluminiu) nu pot utiliza soluții puternic alcaline. pH-ul soluției de placare depinde de natura agentului de reducere, care este cel mai mare dezavantaj al soluțiilor de placare cu borohidridă de potasiu și DMAB.
În ceea ce privește aspectele de mai sus, cu excepția faptului că pH-ul soluției de placare nu poate fi modificat, alte aspecte pot fi îmbunătățite.
(4) Îmbunătățirea soluției de placare cu aur cu borohidridă de potasiu și a soluției de placare cu aur DMAB
① Creșterea vitezei de placare
- a. Modificați compoziția de bază a soluției de placare și condițiile de operare pentru a crește viteza de placare.
- b. Creșteți viteza de amestecare.
- c. Creșteți temperatura soluției de placare.
- d. Reducerea concentrației de cianură liberă.
- e. Scădeți concentrația alcalină în soluția de placare cu borohidridă de potasiu și creșteți concentrația alcalină în soluția de placare cu DMAB.
- f. Creșteți concentrația agentului de reducere. Cu toate acestea, atunci când rata de placare fără aditivi speciali crește cu aproximativ 2μm/h sau mai mult, soluția de placare devine instabilă și predispusă la descompunere.
② Soluție de placare de mare viteză
- a. Adăugați eliminatori de polarizare. În soluțiile de placare cu aur moale, Pb2+ , T1+ sunt eliminatori eficienți ai polarizării. Acești ioni se adsorb puternic pe suprafața aurului, producând așa-numitul fenomen UPD (sub potențial de depunere), în care plumbul se depune la un potențial mult mai pozitiv decât cel al Pb2+ / Pb, iar taliul se depune la un potențial mai pozitiv decât potențialul de echilibru T1+ /T1 potențial de echilibru. Plumbul, taliul și Au(CN)2– suferă reacții de deplasare, determinând deplasarea reacției de depunere a aurului către un potențial mai pozitiv (slăbirea polarizării). Pe de altă parte, adăugarea acestor ioni la soluțiile chimice de placare cu aur, similar cu placarea electrolitică, deplasează potențialul Au(CN)2– în direcția pozitivă, ceea ce duce la o creștere a vitezei de placare, care poate ajunge la aproximativ 10μm/h. Soluțiile de placare cu adaos de Pb2+ , T1+ sunt prezentate în tabelele 1-35 și 1-36.
Tabelul 1-35 Soluție de placare cu borohidridă de potasiu cu adaos de Pb2+
| Soluția 1 | Soluția 1 | ||
|---|---|---|---|
| Potasiu cianură de aur | 5g/L | Coloidală | 2g/L |
| cianură de potasiu | 8g/L | Soluția 2 | |
| Citrat de sodiu | 50g/L | Borohidridă de potasiu | 200g/L |
| EDTA | 5g/L | Hidroxid de sodiu | 120g/L |
| Clorură de plumb | 0,5 g/L | ||
Tabelul 1-36 Soluție de placare cu borohidridă de potasiu cu T1 adăugat+
| Compoziție și condiții de funcționare | Parametrii | Compoziție și condiții de funcționare | Parametrii |
|---|---|---|---|
| Potasiu cianură de aur | Ajustați după cum este necesar | Borohidridă de potasiu | 5. 4 ~ 10. 8g/L |
| cianură de potasiu | 6,5 g/L | Temperatura | 70 〜 80℃ |
| Hidroxid de potasiu | 11,2g/L | Rata de placare | ＜10μm/h |
| Sulfat de taliu | 5 〜 100mg/L |
Au(CN)4– + 2e– → Au(CN)2– + 2CN– (1-12)
![Figura 1-39 Efectul adăugării clorurii de plumb asupra curbei de polarizare a reacției de reducere a Au(CN)2- a [electrodului rotativ de aur, KAu(CN)2 0. 009mol/L, KOH 0. 2mol/L]](https://sobling.jewelry/wp-content/uploads/2025/11/Page_61_docsmall.com_副本.jpg.webp)
Figura 1-39 Efectul adăugării clorurii de plumb asupra Au(CN)2--reacția de reducere curba de polarizare [Electrod rotativ de aur, KAu(CN)2 0. 009mol/L, KOH 0. 2mol/L]
Figura 1-40 Efectul concentrației de clorură de taliu (curba 1) și clorură de plumb (curba 2) asupra ratei de placare cu aur a soluției de placare cu borohidridă de potasiu
- b. Adăugarea de stabilizatori. Adăugarea de stabilizatori organici care reduc activitatea catalitică a aurului, creșterea temperaturii soluției de placare și modificarea concentrației agentului reducător pot îmbunătăți viteza de placare a soluției. De exemplu, viteza de placare a soluțiilor de placare care conțin acid amino acetic, acid hidroxietil etilendiamintetraacetic și acid diazotriacetic sau derivați ai acidului succinic poate atinge o rată ridicată de 12~23μm/h la 90 ℃. Cu toate acestea, la temperaturi ridicate, reacția de hidroliză a agentului de reducere se accelerează semnificativ, făcând soluția de placare dificil de controlat. Adăugarea de urme de stabilizator p-dimetilamino azobenzen nu afectează stabilitatea soluției de placare și poate crește concentrația obișnuită de BH4- de 2 ori, crescând viteza de placare la 5μm/h. Alți stabilizatori eficienți includ etilenglicolul. Eter etilic, eter etilic de dietilenglicol? și polietilenimină.
- c. Utilizați săruri complexe de cianură de aur trivalentă. Soluțiile de placare cu săruri complexe de cianură de aur trivalent, cum ar fi cele cu adaos de clorură de plumb sau de titan, astfel cum se arată în tabelul 1-33, sunt detaliate în tabelul 1-37.
Tabelul 1-37 Soluție de placare cu cianură de aur (III) de potasiu Borohidridă de potasiu
| Compoziție și condiții de funcționare | Parametrii | Compoziție și condiții de funcționare | Parametrii |
|---|---|---|---|
| Potasiu aur(III) | 3g/L | Clorură de plumb | 0. 5mg/L |
| Hidroxid de potasiu | 11,2g/L | Temperatura | 70℃ |
| Borohidridă de potasiu | 3g/L |
Avantajul soluției de placare cu sare complexă de cianură de aur trivalent este că KAuO2 și KAu(OH)4 poate fi utilizat ca aditiv suplimentar pentru sarea de aur, evitând acumularea excesivă de ioni de cianură liberi în soluția de placare, reducând rata de placare și favorizând o rată de placare stabilă pe termen lung. Rata de placare a soluției de placare fără aditivi este de 2~8μm/h.
Studiul comportamentului electrochimic, structurii și proprietăților soluției de placare cu DMAB arată că, similar soluției de placare cu borohidridă de potasiu, KAu(CN)2 se utilizează numai la prepararea soluției de placare cu aur, iar hidroxidul de aur dizolvat în soluție de hidroxid de potasiu se adaugă ca supliment pentru a evita acumularea de ioni cianură liberi. Compoziția soluției de placare este prezentată în tabelul 1-38.
Tabelul 1-38 Soluție de placare DMAB (hidroxid de aur dizolvat în soluție de hidroxid de potasiu)
| Compoziție și condiții de funcționare | Parametrii | Compoziție și condiții de funcționare | Parametrii |
|---|---|---|---|
| Potasiu cianură de aur | 0,013 ~ 0,018mol/L | Aditiv | Cantitate mică |
| DMAB | 0,07 〜 0,1 mol/L | pH | 13.1 ~ 13.4 |
| Hidroxid de potasiu | 0,09 〜 0,15mol/L | Temperatura | 70 〜 75℃ |
| cianură de potasiu | 0,007 ~ 0,01mol/L | Rata de placare | 2μm/h |
(5) Îmbunătățirea stabilității soluției de placare.
Utilizarea aditivilor poate crește rata de placare și stabilitatea soluției de placare, dar impuritățile produse vor duce la descompunerea soluției de placare.
Substanțe precum EDTA și etanolamina adăugate la soluția de placare formează ioni complecși puternici cu ionii impurităților metalice, inhibând reacția dintre impuritățile metalice și BH4– și BH3OH–, îmbunătățind astfel stabilitatea soluției de placare. Compoziția soluției de placare cu borohidridă de potasiu cu adaos de EDTA și etanolamină este prezentată în tabelul 1-39.
Tabelul 1-39 Soluție de placare cu borohidridă de potasiu cu EDTA și etanolamină adăugate
| Compoziție și condiții de funcționare | Parametrii | Compoziție și condiții de funcționare | Parametrii |
|---|---|---|---|
| Potasiu cianură de aur | 1,45 g/L | EDTA | 5g/L |
| cianură de potasiu | 11 g/L | Etanolamină | 50mL/L |
| Hidroxid de potasiu | 11,2g/L | Temperatura | 72℃ |
| Borohidridă de potasiu | 10,8 g/L | Rata de placare | 1. 5μm/h |
Tabelul 1-40 Soluție de placare cu doi agenți reducători (hidrazină și DMAB)
| Compoziție și condiții de funcționare | Parametrii | Compoziție și condiții de funcționare | Parametrii |
|---|---|---|---|
| Potasiu cianură de aur | 0. 005mol/L | DMAB | 0. 05mol/L |
| cianură de potasiu | 0. 035mol/L | Hidrazină | 0. 25mol/L |
| Hidroxid de potasiu | 0. 8mol/L | Temperatura | 80℃ |
| Carbonat de potasiu | 0. 45mol/L | Rata de placare pe stratul de bază de nichel (etapa inițială) | 2. 6μm/h |
| Acetat de plumb | 15X10-6 | Pe aur (valoare fixă) | 7. 8μm/h |
Figura 1-41 Curbe de polarizare ale reacției de oxidare anodică a hidrazinei pe electrodul de nichel și ale reacției de reducere catodică a Au(CN)2-.
(KOH 0. 8mol/L, KCN 0. 035mol/L, N2H4 0. 05mol/L, 80℃)
Figura 1-42 Curbe de polarizare ale reacției de oxidare anodică a DMAB pe electrozi de nichel și aur și ale reacției de reducere catodică a Au(CN)2-
(KOH 0. 8mol/L, KCN 0. 035mol/L, DMAB 0. 05mol/L, 80℃)
Într-o soluție de placare care conține numai hidrazină ca agent reducător, aurul poate fi depus numai pe baza efectului catalitic al stratului de bază de nichel. Atunci când stratul de bază este complet acoperit de aur, depunerea aurului se oprește și, în acest moment, grosimea stratului de aur depinde de concentrația de cianură liberă din soluția de placare. Deși grosimea maximă de placare a acestei soluții de placare este limitată (aproximativ 2μm), stratul de placare este suficient de dens pentru a îndeplini cerințele de lipire prin presiune a cheilor.
În afară de hidrazină, în soluția de placare cu aur catalitic a materialului sunt disponibili mulți alți agenți reducători; a se vedea tabelul 1-41.
Tabelul 1-41 Alte soluții de placare cu agenți reducători
| Agent reducător | pH | Temperatură/℃ |
|---|---|---|
| Hipofosfit | 7 〜 7. 5 | 93 |
| 7. 5 〜 13. 5 | 96 | |
| 3 〜 4 | 70 〜 80 | |
| Hidrazină | 7 〜 7. 5 | 92 〜 95 |
| 5. 8 〜 5. 9 | 95 | |
| 11. 7 | 95 | |
| Hidroxilamină | 2. 3 〜 2. 8 | 70 〜 85 |
| Cianoborohidridă de sodiu (NaBH3CN) | 3.5 | 90 |
| Hidrazinilboran (N2H4 ・ BH3) | >13 | 60 |
| Tiouree | 6. 5 〜 7. 0 | 83 〜 90 |
| 4.2 | 80 ~ 85 | |
| Acid ascorbic | 8 | 63 |
| Triclorură de titan | 5 | 75 |
Copywrite @ Sobling.Jewelry - Producător de bijuterii personalizate, fabrică de bijuterii OEM și ODM
5. Placare chimică cu aliaj de aur
(1) Aliaj aur-argint:
Se poate realiza o placare chimică a aliajului aur-argint prin adăugarea continuă de soluție de cianură de potasiu-argint la soluția de placare cu aur de borohidridă. Ag(CN)2– este mai ușor de redus decât Au(CN)2–. La prepararea unei noi soluții de placare, argintul va precipita primul dacă cele două sunt amestecate, iar aliajul nu poate fi placat.
Prin adăugarea continuă a unor cantități mici de cianură de potasiu-argint picătură cu picătură în soluția de placare, menținând o condensare relativ scăzută [raportul molar Au:Ag (26:10~(26:0,5)]] se poate precipita un strat de placare din aliaj aur-argint cu un conținut de argint de 80%~20%. În această soluție de placare, precipitarea argintului este un produs de reacție de înlocuire a aurului care precipită primul și a Ag(CN)2–, în soluție.
(2) Aliaj aur-cupru:
În soluția chimică convențională de placare cu cupru pe bază de coordonare EDTA și agent de reducere a formaldehidei, numai cianura de potasiu și aur poate placa un aliaj aur-cupru. Prin modificarea concentrației de cianură de potasiu și aur, fracția de masă de cupru din stratul de placare cu aliaj de aur poate fi ajustată de la 1%~94%.
(3) Aliaj aur-staniu:
Soluția chimică de placare cu aur și aliaje de staniu utilizează SnCl2 metoda agentului de reducere. Compoziția și gama de concentrații ale soluției de placare sunt prezentate în tabelul 1-42.
Tabelul 1-42 Soluție de placare a aliajului aur-staniu
| Compoziție și condiții de funcționare | Parametrii | Compoziție și condiții de funcționare | Parametrii |
|---|---|---|---|
| Cianură de potasiu de aur (III) | 4〜10g/L | Triolefină | 0. 05 ~ 0. 5g/L |
| cianură de potasiu | 5〜15g/L | Temperatura | Temperatura camerei |
| Hidroxid de potasiu | 60〜100g/L | Rata de placare | 1,5μm/h (fără adaos de triolefină) |
| Clorură stanică | 40〜60g/L | 5μm/h (adaos de triolefină 0,5g/L) |
(4) Aliaj aur-indiu:
Soluția de placare din aliaj de aur-indiu se prepară prin adăugarea de Ih2(SO4)3 și EDTA la o soluție de borohidridă. Conținutul de indiu din stratul de placare este de 1%~4%. La temperatura camerei, un strat subțire de placare din aliaj aur-indiu depus pe n-GaAs activat cu paladiu, după un tratament termic la 350 ℃, are o rezistență la contact superioară aurului pur.
(5) Aliaje aur-nichel, aur-cobalt:
Uemaki a dezvoltat soluții de placare a aliajelor de aur-nichel și aur-cobalt de 18~22K. pH 3~5, stratul de placare a aliajelor de aur din soluția chimică de placare cu cianură cu adaos de hipofosfit de sodiu, agent reducător, are proprietăți fizice precum duritatea și rezistența la uzură inferioare celor ale straturilor de placare cu aliaj de aur care conțin nichel și cobalt.
Secțiunea II Aurire chimică fără cianuri
1. Prezentare generală
Placarea cu aur de tip dislocare utilizează diferența de potențial dintre potențialul de oxidare al metalului stratului de bază și potențialul de reducere al ionilor de aur ca forță motrice a reacției de placare. În schimb, placarea chimică cu aur de tip reducție utilizează diferența de potențial dintre potențialul de oxidare al agentului reducător și potențialul de reducere al ionilor de aur ca forță motrice a reacției de placare.
Electronii implicați în reacția de reducere a ionilor de aur sunt furnizați fie prin reacția de oxidare a stratului metalic de bază (placare cu aur de tip dislocant), fie prin reacția de oxidare a agentului reducător (placare cu aur reductivă).
Alte metode includ: ① Adăugarea de săruri de metale grele la soluția de placare cu aur de tip dislocare, unde suprafața metalică a stratului de bază adsorbe metalele grele, deplasând potențialul în direcția care face ca ionii de aur să fie mai ușor de redus; ② Adăugarea unui agent de reducere la soluția de placare cu aur de tip deplasare, permițând reacțiilor redox să se producă simultan pentru a placa aurul mai gros; ③ În soluțiile de placare cu aur care conțin agenți de reducere, metalul nobil din stratul de bază acționează ca agent de reducere și este supus oxidării cu un catalizator, realizând placarea chimică catalitică a stratului de bază.
Liganzii din soluțiile chimice de placare cu aur folosesc de obicei cianura, care formează complecși foarte stabili cu ionii de aur (constanta de stabilitate K=4×1028). În prezent, multe componente semiconductoare au trecut la utilizarea soluțiilor de placare cu aur aproape neutre, cu conținut scăzut de cianuri sau fără cianuri, cum ar fi soluțiile de placare cu aur cu sulfit sau tiosulfat și soluțiile chimice de placare cu aur fără cianuri cu liganzi din seria tiol RSH.
2. Placare chimică cu aur de tip dislocare
În general, forța de aderență dintre stratul gros de placare cu aur fără curent electric de tip redus și stratul de bază al metalelor comune este relativ slabă. Prin urmare, înainte de a placa un strat gros de aur, trebuie efectuată o placare cu aur fără curent electric de tip deplasare.
În soluția de placare cu aur de tip deplasare, metalul de bază al stratului de bază se dizolvă (oxidează) în soluția de electrolit, eliberând electroni. În schimb, ionii de aur din soluție acceptă electroni și se depun (reduc) pe suprafața nemetalică. Formarea liganzilor de aur reduce concentrația de ioni de aur în soluția de placare, deplasând potențialul de reducere în direcția negativă, după cum se arată în tabelul 1-43.
Tabelul 1-43 Liganzi și potențiali de reducere ai complecșilor ionici de aur
| Liganzi | Ligand | E/V |
|---|---|---|
| H2O |
Au(H2O)2+ Au(H2O)43+ |
1.68 1.50 |
| Cl- |
AuCl2 - AuCl4 - |
1.15 0.92 |
| SCN- |
Au(SCN)2 - Au(SCN)4 - |
0.67 0.64 |
| I- |
AuI2- AuI4- |
0.58 0.57 |
| NH3 | Au(NH)43+ | 0.56 |
| OH- | Au(OH)4 - | 0.48 |
| Tiouree | Au(Joi)2+ | 0.38 |
| S2O32- | Au(S2O3)23- | 0.15 |
| SO32- | Au(SO3)23- | 0.06 |
| R-SH | Au(R-S)2- | -0. 3 〜 - 0. 5 |
| CN- | Au(CN)2 - | -0.65 |
Tabelul 1-43 arată că, pe lângă cianuri, alți liganzi precum tiolii, sulfiții și tiosulfații pot forma, de asemenea, complexe stabile cu ionii de aur și pot prezenta potențiale negative.
În soluția de placare cu aur de tip deplasare a sistemului sulfit, pe lângă ionii sulfit, se pot utiliza și liganzi precum acizii policarboxilici poliaminici și sărurile acestora, amine solubile în apă, săruri de amine, săruri de triacetat de etilendiamină, stabilizatori precum săruri de tetraalchilamoniu, tetra(metilenfosfonat) de etilendiamină, zaharuri și compuși tiolici. Concentrațiile de ioni de amoniu, de ioni de clor, de ioni de sulfat, de ioni de bromură sau de ioni de iodură trebuie menținute într-un anumit interval și nu trebuie să fie prea ridicate; în caz contrar, în soluția de placare se pot forma liganzi amoniu (complex)- aur, al căror potențial redox este mai pozitiv decât cel al sulfitului de sodiu. Atunci când soluția de placare este lăsată în repaus sau în timpul placării cu aur, sulfitul de sodiu poate oxida și reduce aurul, provocând instabilitate în soluția de placare.
Succinatul tiolic, acetilcisteina, cisteina și alți compuși din seria tiol și ionii de aur pot forma liganzi stabili în soluții de placare cu aur fără cianuri. Succinat de tiol [HOOCCH(SH)-CH2COOH] și potențialul de reducere al ligandului ionului de aur, adică Au(HOOCCHSCH2COOH)2– + e– ⇌Au(s) + 2 ( HOOCCH - SCH2COOH)–, valoarea corectă a potențialului de electrod standard pentru reacție este dificil de obținut. Potențialul de reducere măsurat al soluției de placare este de aproximativ -0,3~0,5V. Ligandul de aur tiol succinat există sub forma [Au(HOOC - CHSCH2COOH)2]–, cu aurul în starea de oxidare +1.
HAuCl4 + 3H2O → Au(OH)3 + 4HCl (1-13)
Au(OH)3 + 4[HOOCCH(SH)CH2 COOH] → [Au(HOOCCH-S-CH2COOH)4 ]– + 3H2O+H+ (1-14)
[Au( HOOCCH-S-CH2COOH)4]– → [Au(HOOCCH-S-CH2COOH)2]– + HOOCH2CHOOCCH-S-S-CHCOOHCH2COOH (1-15)
Tabelul 1-44 Soluție de placare cu aur fără cianuri
| Compoziție și condiții de funcționare | Sistem sulfit | Sistemul acidului mercaptosuccinic | ||
|---|---|---|---|---|
| Clorat de aur de sodiu/(mol/L) | 0.05 | |||
| Tiosulfat de sodiu/(mol/L) | 0.028 | 0.015 | ||
| Mercaptosuccinat de aur/(mol/L) | 0.01 | |||
| Sulfit de sodiu/(mol/L) | 0.52 | 0.1 | ||
| Acid mercaptosuccinic/(mol/L) | 0.25 | 0.25 | ||
| Citrat trisodic/(mol/L) | 0.22 | |||
| Acetilcisteină/(mol/L) | 0.03 | |||
| Clorură de tetrametilamoniu/(mol/L) | 0.8 | |||
| EDTA/( mol/L) | 0.015 | |||
| EDTA - 2Na/(mol/L) | 0.02 | |||
| Amino tris(acid metilenfosfonic)/(mol/L) | 0.1 | |||
| Carboximetilceluloză sodică/(g/L) | 10 | |||
| pH | 7.0 | 7.0 | 1,5 (Ajustat cu clorhidric ) | 7.0 |
| Temperatură / ℃ | 60 | 85 | 80 ~ 90 | |
3. Strat de placare cu aur gros chimic de tip redus
În soluțiile de placare cu aur cu tiosulfat ca ligand, sulfitul de sodiu împiedică descompunerea ionilor de tiosulfat. În NaAuCl4 în soluțiile de placare care conțin săruri de aur trivalent, aurul monovalent este redus de excesul de tiosulfat. În soluțiile de placare cu aur slab alcaline, se adaugă în mod obișnuit tampoane de pH, cum ar fi clorura de amoniu, tetraboratul de sodiu și acidul boric.
Compușii tiolici pot forma liganzi cu ioni de aur care au o stabilitate excelentă și acționează ca agenți reducători. Acești compuși tiolici includ L-cisteina și 2-etanamina tiolică, printre altele. Tabelul 1-45 enumeră compoziția și condițiile de operare ale soluțiilor chimice de aurire de tip redus fără cianuri care utilizează tiosulfat de sodiu și compuși tiolici ca liganzi.
Tabelul 1-45 Soluție de placare cu aur de tip reducție fără cianuri
| Compoziție și condiții de funcționare | Sistem tiosulfat | Sistemul tiol | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Clorat de aur/(g/L) | 0.01 | ||||
| Clorat de sodiu și aur/(g/L) | 0.0125 | 0.0125 | |||
| Sulfit auriu de sodiu/(g/L) | 0.02 | ||||
| Mercaptosuccinat de aur/(g/L) | 0.01 | ||||
| Acid mercaptosuccinic/(g/L) | 0.27 | ||||
| Tiosulfat de sodiu/(g/L) | 0.1 | 0.17 | 0.1 | ||
| Sulfit de sodiu/(g/L) | 0.1 | 0.4 | |||
| Sulfit de amoniu/(g/L) | 0.43 | ||||
| EDTA ・ 2Na/(g/L) | 0.19 | ||||
| Trietanolamină/(g/L) | 0.034 | ||||
| Clorură de amoniu/(g/L) | 0.05 | ||||
| Tetraborat de sodiu/(g/L) | 0.13 | ||||
| Potasiu dihidrogen fosfat/(g/L) | 0.15 | ||||
| Tiouree/(g/L) | 0.0033 | ||||
| Hidrochinonă/(g/L) | 0.002 | ||||
| Acid ascorbic/(g/L) | 0.25 | ||||
| Hidrazină/(g/L) | 0.3 | ||||
| L-cisteină/(g/L) | 0.08 | ||||
| 2-aminoetil mercaptan/(g/L) | 0.2 | ||||
| Potasiu benzotriazol/(g/L) | 0.05 | ||||
| pH | 7.5 | 7.0 | 8.0 | 7.0 | 7.5 |
| Temperatură/℃ | 60 | 80 | 70 | 80 | 80 |
4. Placare cu aur chimică catalitică a stratului de bază
Acoperirea cu aur chimic catalitic a stratului de bază este o metodă de acoperire cu aur chimic de tip reducție care utilizează un agent reducător. Agentul de reducere are activitate catalitică numai pe suprafața substratului, stratul de metal de bază (nichel), și nu are activitate catalitică pe suprafața aurului depus. Stratul chimic catalitic de placare cu aur este mai neted, mai dens și are pori mai puțini sau mai mici decât stratul de placare cu aur de tip deplasare.
În soluțiile chimice de aurire cu tiosulfat și sulfit, aurul poate fi depus pe suprafața nichelului fără adăugarea altor agenți reducători. Pe suprafața nichelului, sulfitul reduce doar complexul de aur tiosulfat și nu acționează asupra suprafeței aurului, astfel încât se numește un strat de bază de tip catalitic de placare chimică cu aur. O reacție de aurificare prin deplasare are loc simultan și pe suprafața stratului de bază de nichelare. Prin urmare, sulfitul agent reducător suferă diferite reacții de oxidare influențate de compoziția stratului de nichelare de bază și de condițiile de pretratare. Concentrația ligandului tiosulfat de sodiu sau pH-ul soluției de placare afectează diferitele rapoarte ale reacțiilor de deplasare și reducere, grosimea maximă a stratului de placare cu aur, aspectul, porozitatea și aderența, astfel încât este necesar să se selecteze o compoziție adecvată a soluției de placare și condițiile de placare cu aur.
5. Stabilitatea soluției chimice de placare cu aur fără cianuri
Creșterea concentrației de apă amoniacală accelerează viteza de depunere a stratului de placare cu aur. În soluțiile de placare cu concentrație ridicată de amoniac, mercapto succinatul acționează ca agent reducător, iar o reacție de reducere are loc simultan cu reacția de deplasare.
Contaminarea cu ioni de cupru sau fier este principala cauză a instabilității soluțiilor chimice de placare cu aur fără cianuri. Cuprul dizolvat din porii stratului de placare cu nichel și fierul din substrat favorizează cu ușurință instabilitatea soluției chimice de placare cu aur.
Motive: ① Ionii de aur acceptă electronii eliberați atunci când aceste metale se oxidează, crescând rata de reducere. ② Ionii de cupru sau ionii de fier catalizează reacția de oxidare a sulfitului sau tiolului, accelerând viteza de reacție, ceea ce provoacă defecte pe suprafața stratului de aurire chimică și reduce performanțele de sudare și rezistența de lipire. În soluțiile de placare cu aur chimic, dizolvarea și contaminarea acestor metale trebuie suprimate prin adăugarea de liganzi care formează complexe stabile cu acești ioni metalici dizolvați și contaminați.
6. Soluție chimică de placare cu aur fără cianuri
(1) Săruri de tetracloroaurat (III) și soluții de placare cu aur cu amină boran slab reducătoare
Săruri de tetracloroaurat (III) (NaAuCl4) sunt ușor reduse pentru a depune aur. Cu NaAuCl se pot utiliza reducători boranici cu amină terțiară substituită cu eter4 pentru a forma o soluție de placare autocatalitică, sau agenți reducători precum trimetilamină boran, metilmorfolină boran și diizopropilamină boran, împreună cu stabilizatori precum tioli și compuși iodurați.
(2) Soluție de placare cu aur cu sare de sulfit de aur:
În prezent, se utilizează un număr mare de soluții de placare cu sulfit de aur monovalent, cu hipofosfiți, formaldehidă, hidrazină, tetrahidroborat și DMAB ca agenți reducători. Sare de sulfit de aur [Na3Au(SO3)2] este instabilă în apă și necesită adăugarea de stabilizatori precum 1,2-diaminoetan și bromură de potasiu.
(3) Soluție de placare cu aur cu tiosulfat
① Soluție de placare cu aur cu tiouree și derivații săi ca agenți reducători:
Combinația de tiosulfat de aur monovalent și soluție de placare cu tiouree are o stabilitate bună, nu produce hidrogen gazos în jurul pH-ului neutru și nu are porozitate. Compoziția soluției de placare este prezentată în tabelul 1-46 (Soluția de placare A).
Tabelul 1-46 Soluție tiosulfat pentru placare cu aur
| Compoziție și condiții de funcționare | Soluție de placare A | Soluție de placare B |
|---|---|---|
| NaAuCl4 / (mol/L) | 0.1 | 0.0125 |
| Na2S2O3/(mol/L) | 0.08 | 0.1 |
| Na2SO3 /(mol/L) | 0.4 | 0.1 |
| Na2B4O7/( mol/L) | 0.1 | - |
| NH4Cl/(mol/L) | - | 0.05 |
| Tiouree/(mol/L) | 0.1 | - |
| L-ascorbat de sodiu/(mol/L) | - | 0.25 |
| pH | 9.0 | 6.0 |
| Temperatură/℃ | 80 | 60 |
| Rata de placare/(μm/h) | 1. 9 〜 2. 3 | 1. 5 〜 2. 0 |
② Soluție de placare cu aur cu acid ascorbic ca agent reducător:
În soluția de placare cu tiosulfat cu acid L-ascorbic sodic ca agent reducător, este prezent sulfitul de sodiu, care poate placa aurul în mod stabil. Compoziția soluției de placare este prezentată în tabelul 1-46 (Soluția de placare B).
Agenții reducători eficienți în soluțiile de placare cu tiosulfat de sodiu, pe lângă tiouree și ascorbat de sodiu, includ tartratul de sodiu, acidul glicolic și acidul hipofosforic.
③ Mecanismul de reacție al soluției de placare cu tiosulfat:
Sarea de aur reacționează cu tiosulfatul pentru a produce Au(S2O3)23-. Atunci când nu există tiosulfat în soluție, este prezent doar sulfit și se formează Au(SO3)23-. Ecuația reacției este următoarea:
Au3++ 2S2O3 2- + H2O ⇌ Au(S2O3)23- + SO4 2- + 2H+ (1-16)
Au3+ + 3SO32- + H2O ⇌ Au(SO3 )23- + SO42- + 2H+ (1-17)
Au+ + 2SO32- ⇌ Au(SO3)23- K=1010 (1-18)
Au+ + 2S2O32- ⇌ Au(S2O3)23- K = 1026 (1-19)
Figura 1-44 Comparație între curbele de polarizare catodică ale reacțiilor de depunere a aurului în soluții de placare cu sulfit și tiosulfat
(NH4Cl 0. 1mol/L, Na2SO3 0. 2mol/L)
Tiosulfatul are o capacitate de complexare mai puternică cu aurul monovalent decât sulfitul, astfel încât aurul monovalent este mai dificil de depus din soluțiile de placare care conțin tiosulfat de sodiu decât cele care conțin sulfit.
În soluția de placare cu aur sulfitat cu ascorbat ca agent reducător, din cauza diferenței dintre curbele de polarizare catodică ale ionilor complecși ai sulfitului de aur și ionilor complecși ai tiosulfatului de aur, rata de depunere a aurului este de numai 1/10 din cea a soluției de placare cu tiosulfat de sodiu. Figura 1-45 prezintă curbele de polarizare catodică și anodică ale sulfitului de ascorbat și tiosulfatului de aur.
Figura 1-45 Curbe de polarizare catodică și anodică ale acidului ascorbic, soluției de placare cu sulfit și aurului tiosulfat
(electrod de aur, NH4Cl 0. 1mol/L, pH 6. 0, 60 ℃. Curbă "●" soluție de placare: Na2SO3 0,2mol/ L și NaAuCl4 0,01mol/L; Curba "▴" aceeași soluție de placare ca înainte, cu adăugarea de Na2S2O3 0. 1mol/L; Curba "○" soluție de placare: Na2SO3 0. 2mol/L și ascorbat de sodiu 0. lmol/L; Curba "△" soluție, aceeași ca înainte, cu adăugarea de Na2S2O3 0,1mol/L)
Principiul de reacție al soluției de aurare chimică cu tiosulfat se referă la starea de oxidare a agentului de reducere, iar reacțiile locale sunt după cum urmează.
Reacție catodică:
Au(S2O3)23- + 2e– → Au + 2S2O32- (1-20)
Reacție anodică:
Soluție de placare cu tiouree
CS(NH2)2 + 5H2O → CO(NH2)2 + H2SO4 + 8H+ + 8e– (1-21)
Produsul de reacție CO(NH2)2 este ureea.
Soluție de placare cu acid ascorbic
C6H8O6 → C6H6O6 + 2H+ + 2e–
7. Soluție de placare cu aur a aditivului de zahăr cu sare sulfit de aur
După adăugarea compușilor zaharidici la soluția de placare cu sulfit de aur, aceasta poate rămâne stabilă pentru o perioadă lungă de timp, iar stratul de placare cu aur este bun. Compoziția soluției de placare este următoarea.
Săruri de sulfit de aur: sulfit de aur de potasiu, sulfit de aur de sodiu, sulfit de aur de amoniu etc.
Sulfiți: sulfit de potasiu, sulfit de sodiu, sulfit de amoniu etc.
Ajustator de pH: Ajustați la pH 6~9 cu diferiți tampoane.
Stabilizatori: compuși aminici solubili în apă, etilendiamină, dietilenetriamină, trietilentetramină etc.; aminoacizi sau săruri solubile în apă, acid etilendiamină tetraacetic, acid trietilentetramină hexaacetic, acid trans-1,2-ciclohexan diamină tetraacetic sau săruri etc.; organofosfați solubili în apă sau săruri, amino tris (acid metilenfosfonic), acid 1-hidroxietiliden-1,1-difosfonic, etilendiaminetetra(acid metilenfosfonic), dietanolamină, pentakis(acid metilenfosfonic) sau săruri etc.De asemenea, se pot adăuga compuși nitro aromatici solubili în apă, cum ar fi acidul mono-, di- și tri-nitrobenzol, acidul mono- și di-nitrosalicilic, acidul nitrobenzen dicarboxilic, mono-, di- și tri-nitrofenol, dinitroaminofenol, mono-, di- și tri-nitrobenzen etc.
Zaharurile, altele decât amidonul, pot include, de asemenea, hexoza, glucoza, mannoza, galactoza și alte monozaharide, eritritol, pentitol, hexanol și alți alcooli de zahăr, acid glucaric și alți acizi aldarici, acid gluconic, acid hexatonic și alți acizi aldonici, oligozaharide etc. Acești compuși ai zahărului pot crește stabilitatea soluției de placare și pot extinde gama de densități de curent a zonei de placare luminoasă.
Rezultatele placării sunt prezentate în tabelul 1-47.
Tabelul 1-47 Diverse băi de placare cu aur sulfit, condiții de funcționare și efectele aditivilor
| Numărul de serie | Diverse băi de placare cu aur sulfit și condiții de operare | Efect aditiv |
|---|---|---|
| Nr. 1 |
Aur sulfit de sodiu 10g/L Sulfit de sodiu 65g/L Citrat trisodic 65g/L Acid etilendiamintetrametilenfosfonic (EDTMP) 85g/L pH 7 Temperatura 60 ℃ Curent total 0,2A Substratul specimenului: aliaj 42Fe-Ni Metoda densității de curent ideale cu agitare puternică |
Electroliza 1080 ℃, descompunerea soluției de galvanizare, producând particule negre. Apariția stratului de placare cu densități de curent diferite produce pete și arsuri. |
| Nr.1 Adăugați carboximetilceluloză de sodiu (CMC) 10g/L la soluția de placare. Celelalte condiții sunt aceleași ca la nr. 1 | Electrodepunere 1740 ℃, descompunerea soluției de placare, particule negre. Aspectul stratului de placare este îmbunătățit, iar petele și arsurile sunt evident reduse. | |
| Nr. 2 |
Aur sulfit de sodiu 10g/L Sulfit de sodiu 130g/L Citrat trisodic 65g/L Citrat de triamoniu 65g/L p-Nitro(benzen)fenol 1g/L pH 7 Temperatură 40 ℃ Curent total 0,2A Substratul specimenului: cupru Agitare puternică |
Zone cu densitate mare de curent arse, aspectul stratului de placare este foarte slab, apar pete difuze |
| Soluția de placare nr.2 cu amidon 5g/L, alte condiții sunt aceleași ca la nr.2. | Fără ardere în zona cu densitate mare de curent, aspect bun al stratului de placare în gama largă de densitate de curent, soluție de placare stabilă. | |
| Nr. 3 |
Sulfit de sodiu și aur 10g/L Sulfit de sodiu 100g/L Borat de disodiu 50g/L Acid boric 100g/L p-Nitro(benzen)fenol 1g/L pH 7 Temperatură 40 ℃ Curent total 0,2A Substratul specimenului: cupru Agitare puternică |
Aspectul slab al stratului de placare |
| Adăugați 5 g/L amidon la soluția de placare nr. 3, alte condiții sunt aceleași ca și la nr. 3. | Aspectul bun al stratului de placare în gama largă de densitate a curentului, soluție de placare stabilă. | |
| Nr. 4 |
Sulfit de sodiu și aur 12g/L Sulfit de sodiu 100g/L Fosfit 3g/L Hidrat de etilendiamină 30g/L pH 7 Temperatura 60°C Curent total 0,2A Substratul specimenului: aliaj 42Fe-Ni Agitare puternică |
Zona cu densitate mare de curent este arsă, aspectul stratului de placare este extrem de slab |
| Nr.4 adăugați amidon 5g/L la soluția de placare, alte condiții sunt aceleași ca la nr.4. | Aspect bun al stratului de placare și stabilitate a soluției de placare într-o gamă largă de densități de curent. | |
