Gümüş Kaplama Nedir, Nasıl Yapılır ve Neden Kullanılır?
Mücevher İçin Gümüş Kaplama Rehberi: İşlemler, Alaşımlar ve Sorun Giderme
Giriş:
Bu makale, gümüş kaplamanın ne olduğunu, yani bir alt tabaka üzerine bir gümüş tabakası biriktirme işlemini açıklamaktadır. Geleneksel siyanürlü kaplama çözümlerinden modern siyanürsüz alternatiflere kadar çeşitli yöntemler kullanılarak nasıl gerçekleştirildiğini ayrıntılarıyla ele alarak, konektörler gibi bileşenler için dekoratif, endüstriyel ve yüksek hızlı kaplama uygulamalarını kapsamaktadır. Ayrıca, mükemmel iletkenliği, yansıtıcılığı ve gelişmiş özellikler için gümüş alaşımlarında nasıl uygulandığını vurgulayarak neden kullanıldığını da incelemektedir. Son olarak, yaygın kaplama hataları için temel sorun giderme kılavuzları sunarak, gümüş elektrokaplamanın hem teorisini hem de pratiğini anlamak için kapsamlı bir kaynak haline getirmektedir.
İçindekiler
Bölüm I Genel Bakış
Gümüş (Ag), periyodik tabloda 47 atom numarasına sahiptir ve element sembolü Ag'dir. Sembol, Latince "parlayan şey" anlamına gelen Argentum kelimesinden gelir. Elektriksel iletkenliği, iletkenliği ve görünür ışık yansıtma özelliği metaller arasında en yüksek olanıdır. Yüksek ışık yansıtma özelliği nedeniyle geleneksel olarak beyaz gümüş olarak adlandırılır. Ag'nin standart elektrot potansiyeli 0,799 V'tur.
Gümüş iyonları güçlü bir bakterisidal etkiye sahiptir ve dezenfektan olarak yaygın olarak kullanılır (genellikle sterilizasyon işlemi görmüş olarak etiketlenen kaplar gümüş bileşikleri kullanılarak işlenir). Gümüş, son yıllarda su arıtıcılarında sterilizasyon cihazı olarak da kullanılmaktadır. Gümüşün bazı temel parametreleri Tablo 2-1'de gösterilmiştir.
Tablo 2-1 Gümüşün Bazı Ana Parametreleri
| Karakteristik Parametreler | Karakteristik Değerler |
|---|---|
|
Element Adı, Element Sembolü, Atom Numarası Sınıflandırma Grup, Dönem Yoğunluk, sertlik Metal monomer rengi Bağıl atom kütlesi Atomik yarıçap Kovalent bağ yarıçapı Kimyasal değerlik Kristal yapı erime noktası kaynama noktası Buharlaşma ısısı Çözünme ısısı Özgül ısı kapasitesi İletkenlik Isıl iletkenlik
|
Gümüş, Ag, 47 Geçiş metali 11.5 10490kg/m3, 2. 5 Gümüş beyazı 107.8682 160pm 153pm 1 Donut küpü 1234. 93K(961. 78℃) 2435K(2162 ℃) 250. 58kJ/mol 11. 3 kJ/mol 232J/(kg • K) 63X106m • Ω 429W/(m ・ K) |
Gümüş, kolayca kimyasal değişime uğrayan değerli bir metaldir. Havada kükürt bileşikleri (örneğin, otomobil egzozu, kaplıcalardaki hidrojen sülfür vb.) bulunduğunda, gümüş yüzeyinde Ag2S oluşumu gümüşü karartır. Gümüş, eski çağlardan beri yönetici sınıf ve varlıklı aileler için sofra takımı olarak kullanılmıştır. Gümüş, arsenik içeren yiyeceklerle temas ettiğinde, kullanıcıyı uyarmak için sofra takımının renginin değiştiğine dair bir söz vardır.
Gümüş kaplamanın tarihi uzundur ve 1838 yılında İngiltere'de GR Elkington ve H. Elkington'un gümüş oksit, potasyum siyanür ve sodyum siyanür içeren bir gümüş kaplama solüsyonu önermelerine kadar uzanır.
1913 yılında FO Frary, gümüş nitratın kaplama banyosu olarak kullanımı üzerine bir makale yayınladı. EB Saniger, sülfonatlar, nitratlar, boroflorürler ve florürlerden gümüş elektrokaplama üzerine karşılaştırmalı çalışmalar yürüttü ve boroflorür çözeltilerinden pürüzsüz kaplama birikintileri elde edilebileceğini bildirdi. 1933 yılında H. Hickman, dönen bir elektrotun asidik çözeltilerden gümüş birikintileri elde edebileceğini bildirdi.
Gümüş kaplama hem dekoratif alanlarda hem de endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle son yıllarda, elektronik ve iletişim cihazları için konnektörlerde ve yarı iletkenler ile entegre devreler için alttaşlarda gümüş kaplamanın gelişimi hızla ilerlemektedir. Dahası, bu uygulamalardaki gümüş kaplama, genellikle yüksek hızlı kaplama kullanan geleneksel kaplama yöntemlerinden farklıdır. Kaplama çözeltisi genellikle nötrdür ve ana bileşenler olarak potasyum gümüş siyanür ve organik asitler gibi gümüş tuzları kullanılır. İşlevsel parçalar için kaplama geliştirme çalışmaları da hızla ilerlemektedir. Ancak, gümüş kaplama üzerine yapılan araştırmalar hala altın kaplama kadar kapsamlı değildir. Özellikle gümüş alaşımlı kaplama çözeltileri henüz pratik bir kullanım seviyesine ulaşmamıştır. Gümüş kaplama çözeltilerinin piyasaya sürülmesinden bu yana, ağırlıklı olarak siyanür bazlı çözeltiler kullanılmıştır. Birkaç gelişme kaydedilmiş olsa da, ana akım siyanürlerden uzaklaşmamıştır. Temsili siyanür kaplama çözeltisi bileşimleri Tablo 2-2'de gösterilmektedir. Siyanürlü gümüş kaplama kullanımı, geniş bir sıcaklık ve konsantrasyon aralığında iyi gümüş kaplamalar elde edilmesini sağlar ve işlem kontrolü nispeten kolaydır. Tablo 2-2'de iki tür kaplama çözeltisi listelenmiştir: potasyum siyanür ve sodyum siyanür. Potasyum tuzu türü, çoğunlukla parlak gümüş kaplama gerektiğinde kullanılır. Bunun nedenleri şunlardır:
① Hızlı elektrokaplama biriktirme hızı;
②Kaplama çözeltisinin yüksek iletkenliği, daha iyi dağılım ve kapsama kabiliyetlerini garanti edebilir;
③ Karbonatlar için geniş tolerans aralığı;
④ Pürüzsüzleştirici etkisi vardır, vb.
Ancak siyanürün yüksek içeriği ve toksisitesi nedeniyle, yurtiçinde ve yurtdışında siyanürsüz gümüş kaplama üzerine çok sayıda deneysel çalışma yürütülmüştür. Siyanüre benzer bir kaplama çözümü bulunamamış olsa da, bazı ürünler piyasaya sürülmüştür.
Tablo 2-2 Gümüş Siyanür Kaplama Çözeltisinin Temel Bileşimi ve İşlem Koşulları
| Kompozisyon ve proses koşulları | No. 1 | No. 2 | No. 3 |
|---|---|---|---|
| Gümüş siyanür (gümüş olarak)/(g/L) | 25 ~ 33 | 25 ~ 33 | 36 〜 114 |
| Serbest potasyum siyanür/(g/L) | 30 ~ 45 | 45 ~ 160 | |
| Serbest sodyum siyanür/(g/L) | 30 ~ 38 | ||
| Potasyum karbonat/(g/L) | 30 ~ 90 | 15 ~ 75 | |
| Sodyum karbonat/(g/L) | 38 ~ 45 | ||
| Potasyum hidroksit/(g/L) | 4 〜 30 | ||
| Akım yoğunluğu/(A/dm2) | 0,5 〜 1,5 | 0,5 〜 1,5 | 0. 5 〜 1. 0 |
| Sıcaklık/°C | 20 ~ 25 | 20 ~ 25 | 38 ~ 50 |
Bölüm II Dekoratif Gümüş Kaplama
Süs eşyaları ve Batı tarzı sofra takımları için dekoratif gümüş kaplama, parlak gümüş kaplama kullanılarak yapılmalıdır. Parlatıcıların geliştirilmesinden ve kullanılmasından önce, gümüş dekoratif parçalar belirli bir kalınlıkta gümüş tabakasıyla kaplanır ve ardından parlaklık elde etmek için yüzeyleri parlatılırdı. 1902'de Frary, az miktarda karbon disülfür (CS) ekleyerek parlak gümüş tabakalarının deneysel sonuçlarını elde etti.2 ) kaplama çözeltisine eklendi. Bu, gümüş kaplama parlatıcıları üzerine hızlı araştırmaların başlangıcı oldu.
Wilson daha sonra 28 g karbon disülfürü 56 g eterde çözdü ve 1 L gümüş kaplama çözeltisine ekleyerek çözeltiyi her gün çalkaladı. 7-14 gün sonra, çözeltiden 75 mL alınarak 100 L gümüş kaplama çözeltisine eklendi ve oldukça parlak bir kaplama tabakası elde edildi.
Parson, 1 L suda 6 g karbon disülfür ve 30 g potasyum siyanürü çözdü ve 30 saat çalkaladıktan sonra 7 mL'sini alıp 100 mL gümüş kaplama çözeltisine ekleyerek iyi bir parlaklık elde etti. Parlatıcıdaki karbon atomlarına bağlı N, S ve O atomları kaplama tabakasının parlak olmasını sağlar. Yaygın olarak kullanılan parlatıcılar arasında karbon disülfür, ketonlar ve Türk kırmızısı yağı karışımı bulunur; hepsi de kararlı parlatıcılardır. Gliserol ve potasyum antimon tartarat, gümüş kaplama tabakasının sertliğini artırabilir ve sodyum selenit, diğer kükürt içeren bileşiklerle karıştırıldığında kaplama tabakasının pürüzsüzleşmesine yardımcı olur. Tüm parlatıcılar depolarize edici olarak etki eder ve sülfürler etkilerini elde etmek için kolloidal formda etki eder. Tablo 2-3, bazı gümüş kaplama parlatıcılarının bileşimini göstermektedir.
Tablo 2-3 Çeşitli Gümüş Kaplama Parlatıcıları
| Parlatıcı Adı | Başlıca Mucitler |
|---|---|
| Karbon disülfür ve keton bazlı polimer |
Ö. Kardos; ABD PAT'ı. 2807576(1957) OHA Lammert; ABD PAT. 2666738(1954) Hanson-Von Winkle-Munning; İsviçre PAT. 298147(1954) J. Wernle, Bern; Fransa PAT. 1048094(1953) |
| Ksantatlar | Sieman, Halskie;Alman PAT. 731962(1943) |
| ASK bileşikleri (Akrolein Kükürt Disülfür Sarı Polimer) | R. Erdman;Metalloberflache 1,2(1950) |
| Tiyokarbazid | H. Schlotter; Alman PAT. 959775(1957) |
| Tiyokarbazid | SEL-REX (Amerika) |
| Selenyum ve antimon bileşikleri |
R. Weiner;ABD PAT. 2777810(1957) Schering;ABD PAT. 3215610(1966) |
| Sb-Bi bileşikleri | E. Rank;ABD PAT. 3219558(1965) |
Bölüm III Gümüşün Ön Kaplaması
Tablo 2-4 Ön Kaplama Gümüş Çözeltilerinin Bileşimi ve Çalışma Koşulları
| Alt Tabaka Malzemeleri | Kompozisyon ve proses koşulları | |
|---|---|---|
| Ag kaplama çözümü | Ag-Cu kaplama çözümü | |
| Demir taban |
Potasyum gümüş siyanür: 1,4~2,8 g/L Potasyum siyanür: 60~150g/L Sıcaklık: 20~25℃ Akım yoğunluğu: 1,5~2,5A/dm2 Voltaj: 4~6V Süre: 1~2dk Anot: SUS plakası |
Gümüş siyanür (gümüşte): 0,8~1,5g/L Bakır siyanür (bakır olarak): 6,0~7,5 g/L Potasyum siyanür: 50~60g/L Sıcaklık: 15~25℃ Akım yoğunluğu: 0,1~0,2A/dm2 Süre: 5~10dk Anot: SUS plakası |
|
Gümüş siyanür: 1,9 g/L Bakır siyanür (bakırda): 11,3 g/L Potasyum siyanür: 75g/L Sıcaklık: 15~25°C Akım yoğunluğu: 1,5~2,5A/dm2 Anot: 4~6V Süre: 2~3dk |
||
| Bakır taban |
Gümüş siyanür: 5,6~8,3 g/L Potasyum siyanür: 60~90g/L Sıcaklık: 20~35℃ Akım yoğunluğu: 15A/dm2 Voltaj: 4~6V Süre: 1~2dk Anot:Ni plaka |
|
Tablo 2-5 Önceden Kaplanmış Gümüş Kaplama Çözeltisinin Bileşimi ve Çalışma Koşulları
| Kompozisyon ve proses koşulları | Parametreler | Kompozisyon ve proses koşulları | Parametreler |
|---|---|---|---|
| Nikel klorür | 240g/L | Akım yoğunluğu | 15A/dm2 |
| Hidroklorik asit (hacimce 37%) | 120mL/L | Zaman | 1〜2dk |
| Sıcaklık | 20〜35℃ | Anot | Nikel plaka |
Tablo 2-6 Pirinç Dökümlerin, Nikel Gümüşün, vb. Ön Gümüş Kaplaması için Ön İşlem Kaplama Çözeltisi Bileşimi
| Bileşenler | Konsantrasyon | Bileşenler | Konsantrasyon |
|---|---|---|---|
| Cıva Klorür (HgCl)2) | 7,5 g/L | Cıva oksit (HgO) | 7,5 g/L |
| Amonyum klorür (NH4Cl) | 4g/L | Sodyum siyanür | 60g/L |
| Ya da |
Bölüm IV Siyanürsüz Gümüş Kaplama
Tablo 2-14 Gümüş Komplekslerinin Kararlılık Sabitleri
| Kompleksler | Stabilizasyon sabiti | Kompleksler | Stabilizasyon sabiti |
|---|---|---|---|
| Ag(CN)2 | 21.1 | Ag(SO3)2 | 8.4 |
| Ag(CH4N4S)3 | 13.5 | AgBr43- | 8.3 |
| AgI43- | 13.4 | Ag(en)2① | 7.4 |
| Ag(S2O3)2 | 12.5 | Ag(NH3)2+ | 6.5 |
| Ag(SCN)4 | 11.2 | Agcl4 3- | 5.7 |
Tablo 2-15 Şimdiye Kadar Yayınlanan Siyanürsüz Gümüş Kaplamanın Kısmi Sonuçları
| Kompozisyon ve proses koşulları | Konsantrasyon | Not |
|---|---|---|
|
1. Gümüş sülfat Amonyak(25%) Potasyum iyodür Sodyum pirofosfat Kaplama çözeltisi sıcaklığı Akım yoğunluğu
|
30g/L 7,5 mL/L 600g/L 60g/L Oda sıcaklığı 2A/dm2
|
|
|
2. Gümüş nitrat Potasyum iyodür Polietilen Poliamin Kaplama çözeltisi sıcaklığı Akım yoğunluğu |
30〜40g/L 300〜400g/L 5〜20g/L 10〜100g/L 40℃'nin üzerinde 0,5~3,0A/dm2 |
|
|
3.Gümüş iyodür Polivinil alkol Sodyum tiyosülfat Kaplama çözeltisi sıcaklığı Akım yoğunluğu |
40~80g/L 400~600g/L 0,5~2,0 g/L Oda sıcaklığı 0,5~3,0A/dm2 |
A. Taleat ve diğerleri, bu çözeltiden elde edilen kaplamaların yapı olarak dendritik olduğunu ve H tarafından renk bozulmasına karşı iyi bir dirence sahip olduğunu sonucuna varmıştır.2S |
|
4. Gümüş Sülfat Amonyum sülfat Sitrik asit Demir sülfat Amonyak Kaplama çözeltisinin sıcaklığı рH |
40~80g/L 150g/L 4g/L 0,4~3,0 g/L 2〜50mL/L 30℃ 10~10. 6 |
Her ikisi de AgNO3 ve (NH4)2SO4 suyun yarısı kadar suda çözüldü, sonra 3 kat seyreltildi ve karıştırıldı, sonra Ag2SO4 NH ile çözüldü4OH. Ayrıca suyun yarısı kadar sitrik asit eritilir ve ardından metaller ve tuzlar eklenir. |
|
5. Gümüş nitrat Sodyum pirofosfat Amonyak Sodyum nitrat Amonyum sülfat Kaplama çözeltisinin sıcaklığı Akım yoğunluğu |
20~30g/L 20~25g/L 60~100mL/L 40~70g/L 40~70g/L Oda sıcaklığı 0,8〜1,1 A/dm2 |
SR Natarajan ve diğerleri, gümüşü gümüş klorür olarak çöktürdüler, fazla sodyum tiyosülfat içinde çözdüler ve potasyum metabisülfit eklediler. Bu kaplama çözeltisi, oda sıcaklığında ve 0,5-1,25 A/cm2 akım yoğunluğunda birkaç ay boyunca muhafaza edilebilir.2100% katot akımı verimliliği elde edilebilir. Elde edilen kaplama filminin sertliği 60~63 kgf/mm'dir.2Siyanür içeren çözeltilerden elde edilen kaplamaya göre biraz daha yumuşak olmasına rağmen, siyanürsüz gümüş kaplama çözeltisi olarak kullanılabilir seviyeye ulaşmaktadır.
Ayrıca, siyanürsüz kaplamada da kompleks oluşturucu madde olarak dimetilglioksim kullanılır. Bu kaplama çözeltisi, kompleks oluşturucu madde olarak dimetilglioksim ve iletken tuz olarak sülfit kullanır ve kaplama çözeltisi alkalidir. Kaplama çözeltisinin bileşimi ve işlem koşulları Tablo 2-16'da gösterilmiştir.
Tablo 2-16 Kompleks Oluşturucu Madde Olarak Dimetilglioksim Kullanılarak İşlem Koşulları
| İçerikler ve bunların işlem koşulları | Parametreler | İçerikler ve bunların işlem koşulları | Parametreler |
|---|---|---|---|
|
Gümüş iyon konsantrasyonu Dimetilglikolid Sülfit |
1〜75g/L 50~250g/L 1〜10g/L |
pH Kaplama çözeltisi sıcaklığı Akım yoğunluğu |
7〜13 30〜90℃ 0. 1〜10A/dm2 |
Yarı iletken tampon pedleri üzerine gümüş kaplama alanında kullanılması önerilir. Bu yöntem, ince ve pürüzsüz bir kaplama yüzeyi sağlayabilir. Siyanür içermeyen bir kaplama çözeltisi olduğundan, gümüş çökelmesini kontrol etmek için kaplama çözeltisine oksijen veya hava kabarcıkları eklenmesini gerektirmez. Ayrıca, kaplama çözeltisi uzun süre kesintisiz olarak kullanılabilir.
Bu kaplama çözeltisindeki sülfit konsantrasyonunun çok düşük (1 g/L'nin altında) olduğunu varsayalım. Bu durumda, kaplama tabakasının tane inceltici etkisi bozulur ve kaplama nodülleri üzerindeki inhibisyon etkisi de kötüleşir. Ancak, sülfit konsantrasyonu çok yüksekse (75 g/L'nin üzerinde), kaplama çözeltisi kristalleşme ve çökelme eğilimindedir. Bu durum, sülfitin indirgenme yeteneğinin zayıf olmasından kaynaklanıyor olabilir.
Bu kaplama çözeltisi, alkali eşik çalışmaları için uygundur; örneğin, pH <7 olduğunda kaplama çözeltisi bulanıklaşma eğilimindeyken, pH >13 olduğunda kaplama tabakası parlak değildir. Bazı test sonuçları Tablo 2-17'de gösterilmiştir.
Tablo 2-17 Kompleks Oluşturucu Madde Olarak Dimetil Etilen Üre Kullanılarak Siyanürsüz Gümüş Kaplamanın Test Sonuçları
| Seri numarası | Gümüş dimetilglikolid (gümüş olarak) /(g/L) | Dimetilglikolideüre/(g/L) | Potasyum sülfit/(g/L) | pH | Yüzey pürüzlülüğü Ra /μm | Görünüş | Yükseklik farkı /μm | Parlaklık |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 |
1 30 75 1 30 75 1 30 75 1 30 75 1 30 75 1 30 75 1 30 75 1 30 75 1 30 75 0. 8 30 0. 8 80 30 80 |
50 50 50 50 50 50 50 50 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 250 250 250 250 250 250 250 250 250 200 200 200 200 200 200 |
0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 07 0. 07 3 12 12 3 |
7. 0 7.0 7. 0 11. 0 11. 0 11. 0 13. 0 13. 0 13. 0 7.0 7.0 7.0 11. 0 11. 0 11. 0 13. 0 13. 0 13. 0 7. 0 7.0 7.0 11. 0 11. 0 11. 0 13. 0 13. 0 13. 0 5. 0 11. 0 11. 0 13. 5 11.0 11. 0 |
0. 45 0. 33 0. 38 0. 26 0. 16 0. 20 0. 22 0. 20 0. 32 0. 40 0. 35 0. 42 0. 20 0. 13 0. 15 0. 12 0. 20 0. 30 0. 38 0. 36 0. 32 0. 30 0. 18 0. 15 0. 22 0. 18 0. 31 一 — 0. 15 — — 1.0 |
Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Uygun Tümör kaplama Tümör kaplama Hiçbir parlaklık yok Ag tuzu çökelmesi Kaplama tümörü ile Ag tuzu çökelmesi |
0.41 0. 37 0. 39 0. 29 0. 26 0. 19 0. 28 0. 32 0. 34 0. 45 0. 30 0. 35 0. 30 0. 13 0. 15 0. 20 0. 30 0. 35 0. 33 0. 33 0. 38 0. 28 0. 19 0. 25 0. 40 0. 32 0. 40 10 8 3 — 5 一 |
0. 8 0. 5 0. 8 1. 0 1. 1 1. 1 1. 3 1. 2 0. 9 0. 7 0. 8 0. 7 1. 1 1.3 1. 2 1. 3 1. 1 0. 9 0. 8 0. 6 0. 7 1. 0 1. 1 1. 0 1. 2 1. 1 0. 8 <0. 2 <0. 2 0. 2 一 0. 3 —— |
Tabloda kaplama çözeltisi sıcaklığı 60℃, akım yoğunluğu 1A/dm'dir.2ve kaplama kalınlığı 50μm'dir. Yüzey pürüzlülüğü Ra KLA Profiler P-11 kullanılarak ölçüldü, görünüm metalurjik mikroskopla incelendi ve parlaklık GAM parlaklık ölçer (dijital densitometre Model-144) ile ölçüldü.
Hidantoin ve türevlerini kompleks oluşturucu olarak kullanan siyanürsüz gümüş kaplama çözeltilerine 2,2'-bipiridin eklenmesi, ayna parlaklığında bir kaplama elde edilmesini sağlayabilir. Kaplama çözeltisinin bileşimi ve işlem koşulları Tablo 2-18'de gösterilmiştir.
Tablo 2-18 Siyanürsüz Parlak Gümüş Kaplama Çözeltisinin Bileşimi ve İşlem Koşulları
| Kompozisyon ve proses koşulları | No. 1 | No. 2 | No. 3 | |
|---|---|---|---|---|
|
KOH/(g/L) Sülfamik asit/(g/L) 5,5-dimetilhidantoin kompleksi/(g/L) Ag(5,5-dimetilhidantoin kompleksi)/(g/L) 2,2'-Dipiridin/(g/L) Nikotinamid/(g/L) 2-Aminopiridin/(g/L) 3-Aminopiridin/(g/L) Parlak akım yoğunluğu aralığı/(A/dm2) |
60 52.5 60 25 0. 8 - - - 5〜20 |
60 52. 5 60 25 0. 4 4. 0 - - 0~12. 5 |
60 52. 5 60 25 0. 4 - 1.3 - 0〜20 |
60 52. 5 60 25 0. 4 - - 0. 8 0〜20 |
Formülde n, 2~4 arasında bir tam sayıdır; R1 ve R2 aynı veya farklı olabilir ve C'nin alkil gruplarıdır1 ~ C3 veya C'nin alkilen grupları2 ~ C6, M hidrojen, alkali metaller, alkali toprak metalleri veya amino grupları olabilir.
Sadece gümüş kaplamada değil, gümüş alaşımlarının kaplanmasında da kullanılabilir.
Ayrıca kaplama tabakasını iyileştirmek için yüzey aktif maddeler de eklenebilir.
Bölüm V Gümüş Kaplama Alaşımlar
Gümüş kaplama alaşımlarının geçmişi de nispeten uzundur; bunun başlıca nedeni, saf gümüş kaplamanın elde edemeyeceği kimyasal ve mekanik özelliklere sahip olmalarıdır. Gümüş-antimon, gümüş-kurşun, gümüş-kadmiyum, gümüş-bakır, gümüş-nikel, gümüş-çinko, gümüş-kobalt, gümüş-paladyum, gümüş-platin vb. gibi birçok türü olmasına rağmen, gümüş kaplamalar, gümüş-kadmiyum alaşımları gibi birçok alaşım çeşidi vardır.
Bunlar arasında, gümüş-bakır alaşımları, bakır içeriğine bağlı olarak beyazdan gül kırmızısına kadar değişen renklerdedir. Ayrıca, kaplama kırılgan değildir ve saf Ag kaplamaya göre daha yüksek aşınma direncine sahiptir. Gümüş-kurşun alaşımları, yüksek hızlı dönüş gibi yüksek yükler için sürtünmeyi azaltıcı kaplamalar olarak kullanılabilir. Gümüş-kadmiyum alaşımı güçlü korozyon direncine sahiptir ve bu da onu deniz suyu korozyonuna karşı dayanıklı kılar. Aynı zamanda, kükürt ve yüksek sıcaklıkta renk bozulmasına karşı direnci saf gümüş kaplamaya göre daha yüksektir.
Gümüş alaşımlı kaplama için kaplama çözümü de çoğunlukla siyanür bazlıdır ve alaşımlar arasında en yaygın kullanılanı gümüş-antimon alaşımıdır. Tablo 2-19, bazı temsili gümüş alaşımlı kaplama işlemlerini göstermektedir.
Tablo 2-19 Bazı Temsili Alaşım Gümüş Kaplama İşlemleri
| Alaşım Adı (İçerik)/% | Sertlik (Nükleer) | Özgül direnç/(mΩ/cm) | Kaplama çözeltisi bileşimi |
|---|---|---|---|
|
Sb 0. 7 - 9. 6 -
|
- 100 - 164 - |
- 1.9 - 11.6 - |
Ag:24g/L Sb:g/L Na2CO3:25g/L Tartarat:60g/L NaOH:3〜5g/L |
|
Bi 1〜2. 6 - - - |
- 90~180 - - - |
- 8〜10.4 - - - |
Ağırlık: 25~50g/L Bs:25g/L K2C4O4H2:35g/L KOH:25g/L KCN:20-〜50g/L |
|
Cu 20 60 85 - |
- 240 240 340 - |
- 7.5 12 22 - |
K7Ag(P2O7)2 (Ag olarak sayılır) 20g/L K6BARDAK2O7)2 gerekli K4P2O7 100g/L 20℃、0,5A/dm2 Bu alaşımda Nucor'un sertliği oda sıcaklığında yaklaşık 26 ay sonra yaklaşık 185'e düşer. |
|
Pb 4 10. 2 - - |
- 180 - - - |
- 10.5 11.5 - - |
AgCN 0,33mol/L NaCN 0,3mol/L Kurşun asetat 0,015mol/L NaOH 0,018mol/L Tartarat 0.21mol/L
|
|
Pd 12 60 90 - |
- 180 250 320 - |
- — 10 — - |
Potasyum gümüş siyanür 12g/L, pH 4,5 Paladyum klorür 22g/L 0,5A/dm2 Potasyum asit pirofosfat 56g/L, Ag955, Pd 5% Potasyum tiyosiyanat 156g/L(alaşım oranı) Japonya Patenti: Lisans No. 57-55699
|
|
TL 9. 5 - - |
- 90 - -
|
- - - -
|
AgCN 32g/L KCN 25g/L K2CO3 30g/L TL2SO4 6g/L |
Copywrite @ Sobling.Jewelry - Özel takı üreticisi, OEM ve ODM takı fabrikası
Tablo 2-20 Ag-Pd Alaşım Bileşimi ve Kafes Sabiti
| Alaşım bileşimi/% | Kafes sabiti/Å | Alaşım bileşimi/% | Kafes sabiti/Å | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ag | Pd | Erimiş alaşım | Alaşım Kaplama | Ag | Pd | Erimiş alaşım | Alaşım Kaplama |
|
100 99 97 95 93 90 |
- 1 3 5 7 10 |
4. 077 4. 077 4. 072 4. 070 4. 061 4. 056 |
4. 077 4. 077 4. 077 4. 071 4. 059 4. 051 |
88 86 85 80 — - |
12 14 15 20 100 - |
4. 054 4. 053 4. 053 4. 031 3. 882 - |
4.054 4. 053 4. 051 4. 020 3. 900 - |
Bu kitabın yazarlarından biri, Pd80% (atom oranı) alaşım bileşimlerini elde etmek için alkali amonyak kaplama çözeltilerinden Pd-Ag alaşımları elde etmeyi araştırmıştır. Bu kaplama çözeltisinin temel bileşimi şöyledir:
Pd(NH3)4 (HAYIR3)2 0,1 mol/L
Ag(NH3)2HAYIR3 0,01mol/L
NH4HAYIR3 0,4mol/L
pH ayarlayıcı olarak amonyaklı su kullanın.
Pd, Ag ve Pd-Ag alaşımlarının polarizasyon eğrileri Şekil 2-5’te gösterilmiştir.
Pd2+ + 4NH3 → Pd(NH3)42+ β1=6,3×1032
Ag+ + 2NH3 →Ag(NH3)2+ β2=2,5×107
Yukarıdaki denklemden, komplekslerinin kararlılık sabitlerinin büyük ölçüde farklılık gösterdiği görülebilir. pH ayarlaması için kullanılan ve toplam konsantrasyonu 1mol/L olan amonyaklı su da hesaba katıldığında, Nernst denklemine göre, 25℃'de (NHE'ye göre) Pd ve Ag'nin denge potansiyelleri -0,08 V ve +0,24 V olup, Ag için daha pozitif bir potansiyel sağlar. Ag-Pd alaşımının polarizasyon eğrisinde, önce Ag'nin, ardından Pd'nin biriktiği ve son olarak eğrinin Pd polarizasyon çizgisi boyunca hareket ettiği görülmektedir.
Kaplama koşullarının alaşım birikimi üzerindeki etkisi: Akım yoğunluğunun alaşım bileşimi üzerindeki etkisi Şekil 2-6'da gösterilmiştir. Şekilden görülebileceği gibi, kaplamadaki Ag içeriği artan akım yoğunluğuyla azalır. Pt elektrot döndürüldüğünde veya kaplama çözeltisi karıştırıldığında, kaplamadaki Ag içeriği artar. Bu, Ag birikiminin (birikim) Ag difüzyonu tarafından kontrol edildiğini gösterir.+Şekil 2-5'teki polarizasyon eğrileriyle tutarlıdır.
Ag içeriğindeki artış, katot difüzyon tabakasındaki Ag iyonlarının konsantrasyonunun artması nedeniyle akım yoğunluğundaki azalmadan veya difüzyon hızındaki artıştan kaynaklanır. Şekil 2-5'teki polarizasyon eğrisinden, Ag potansiyelinin Pd potansiyelinden daha pozitif olduğu ve bunun da normal alaşımların biriktirme karakteristiğine uyduğu görülmektedir. Brenner'ın normal biriktirme tanımına göre, daha pozitif standart elektrot potansiyeline sahip metaller, difüzyon tabakasındaki iyon konsantrasyonu arttıkça alaşımdaki içeriklerini artırır. Bu deneyde, gerçek potansiyel değişimi kaplama çözeltisinin bileşimi tarafından belirlenir ve metal iyonlarının pozitif veya negatif oluşuna ilişkin polarizasyon eğrisi ile değerlendirilebilir.
Koichi Yamakawa ve arkadaşları, nispeten geniş bir alaşım bileşimi yelpazesinde iyi kaplamalar elde etmek için alaşım kaplama formülleri önermiştir. Tablo 2-21, kaplama çözeltilerinin bileşimini ve işlem koşullarını göstermektedir.
Tablo 2-21 Ag-Pd Alaşım Kaplama Çözeltisinin Bileşimi ve İşlem Koşulları
| Kompozisyon ve proses koşulları | No. 1 | No. 2 |
|---|---|---|
|
PdCl2/ (g/L) AgNO3/ (g/L) KBr/(g/L) KNO2/ (g/L) Sodyum sakarin/(g/L) Borik asit/(g/L) Sodyum naftalin sülfonat/(g/L) pH (NaOH ve HNO ile ayarlanır)3) Anot Kaplama çözeltisinin sıcaklığı/°C Akım yoğunluğu/(A/dm2) |
28. 4 15. 3 590. 0 23. 4 0. 5 - - 6. 0 30% Pd-Ag 50 0.5,1,2,5,10 |
33 10. 0 590. 0 15. 0 - 50. 0 1. 0 9 Pt 30 0.5,1,2,5,10
|
Ag+ + 4 Yatak Odası– → AgBr43-
Pd2+ + 4HAYIR22- → Pd(HAYIR2)42-
Tablo 2-22 Ag-Pd Alaşım Kaplama Sonuçları
| Akım yoğunluğu /(A/dm2) | No. 1 | No. 2 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Kaplama kalınlığı /μm | Görünüş | Pd/(Ag+ Pd)/% | Kaplama kalınlığı /μm | Görünüş | Pd/(Ag+ Pd)/% | |
|
0. 5 1 2 5 10 |
10 10 3 3 0. 5 |
Gri, Yarı Parlak Gri, Yarı Parlak Gümüş Parlaklık Gümüş Parlaklık Gümüş Parlaklık |
25 20 25 30 40
|
2 2 0. 5 0. 3 0. 1 |
Gri, Yarı Parlak Gri, Yarı Parlak Gümüş Parlaklık Gümüş Parlaklık Gümüş Parlaklık |
50 30 50 60 70 |
Şekil 2-7 Ag-Pd alaşım kaplama çözeltisinin polarizasyon eğrileri
1--Pd biriktirme akımı; 2--Ag biriktirme akımı; 3--Ag-Pd alaşım biriktirme akımı
Tablo 2-23 Sn-Ag ve Sn-Ag-Cu Kaplama Çözeltisi Bileşimi ve İşlem Koşulları
| İçerikler ve bunların işlem koşulları | Sn-Ag kaplama çözümü | Sn-Ag-Cu kaplama çözümü |
|---|---|---|
|
Sülfürik asit/(mL/L) Kalay sülfat/(g/L) Gümüş nitrat/(g/L) Tiyoüre/(g/L) Polioksietilen alkil eter/(g/L) Bakır sülfat pentahidrat/(g/L) Katot akım yoğunluğu/(A/dm2 ) Kaplama çözeltisi sıcaklığı/°C Karıştırmak Biriktirme hızı/(μm/dak) |
120 36 1. 5 15 2 - 2 20 Evet 1 |
120 36 1. 5 15 2 4 2 20 Evet 1 |
Yukarıdaki koşullar altında elde edilen kaplama yoğun ve pürüzsüzdür.
Sn-Ag fıçı kaplama çözeltisinin bileşimi ve işlem koşulları Tablo 2-24’te gösterilmiştir.
Tablo 2-24 Kalay-Gümüş Elektrokaplama Çözeltisinin Bileşimi ve İşlem Koşulları
| Kompozisyon ve proses koşulları ve özellikleri | No. 1 | No. 2 | No. 3 |
|---|---|---|---|
|
Kalay sülfat (Sn olarak)/(g/L) Kalay klorür (Sn olarak)/(g/L) Sodyum glukonat/(g/L) Glukonik asit/(g/L) Süksinik asit/(g/L) Sodyum pirofosfat/(g/L) EDTA-2Na/(g/L) Gümüş Asetat (Gümüş)/(g/L) Gümüş nitrat (gümüş olarak)/(g/L) PEG(#3000)/(g/L) рH Kaplama çözeltisi sıcaklığı/°C Anot malzemesi Ortalama akım yoğunluğu/(A/dm2 ) Kaplama süresi/dk Kaplama kalınlığı/μm Kaplama Görünümü Gümüş içeriği/% Erime noktası/°C Lehimleme ıslanabilirliği (kaplama sonrası) Lehimleme ıslanabilirliği (nemlendirme testinden sonra) Bıyık kristali |
12 - 50 - 20 - - 1. 8 - 1 7. 5 50 Sn plaka 0. 1 75 5 Beyaz, parlak olmayan 2. 0 221 1 saniye içinde 2 saniye içinde Hiçbiri |
- 13 60 - - 100 - 0. 5 - 1 8. 1 40 Sn plaka 0. 1 75 5 Beyaz, parlak olmayan 3. 8 221 1 saniye içinde 2 saniye içinde Hiçbiri |
- 25 - 96 - 80 50 - 1 1 8. 5 25 Platin kaplı titanyum plaka 0. 1 75 5 Beyaz, parlak olmayan 3. 3 221 1 saniye içinde 2 saniye içinde Hiçbiri |
Elde edilen kaplama tabakasının ıslanabilirliği iyidir.
Sn-Ag alaşımı, 50μm'nin üzerinde kaplama tabakası kalınlığına ulaşabilen alaşım kaplama için bir katkı maddesidir.
Sn-Ag alaşımı yükseltilmiş pedlerde kullanıldığında, kaplama kalınlığı gereksinimi artar. Ancak, genellikle ince katmanlar için kullanılan kaplama çözümleri, kaplama kalınlığı artırıldığında pürüzlü yüzeyler ve yetersiz yapışma gibi sorunlarla karşılaşma eğilimindedir. Bu sorunlar, belirli katkı maddeleri eklenerek çözülebilir. Yachikawa tarafından önerilen çözümün ana bileşenleri şunlardır:
① Moleküler yapısı H(OCH) olan alkil aminler içeren katyonik bir yüzey aktif madde ekleyin2Ç2)NRN(CH2Ç2O)NH.
② Suda çözünen aminler ve türevleri.
③ Gliserol.
④ Üre bileşikleri veya indirgeyici maddeler (İyodür bileşikleri mevcut olduğunda indirgeyici maddenin rolü, anotta iyot birikmesini önlemektir).
Uygulama süreci koşulları Tablo 2-25’te gösterilmiştir.
Tablo 2-25 Yükseltilmiş Ped Kaplama için Sn-Ag İşlem Koşulları
| Kompozisyon, proses koşulları ve özellikleri | No. 1 | No. 2 | No. 3 | No. 4 | No. 5 | No. 6 | No. 7 | No. 8 | 9 numara |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Kalay pirofosfat/(g/L) Gümüş pirofosfat/(g/L) Potasyum pirofosfat/(g/L) Polioksietilen setilamin/(g/L) Dimetilamin/(g/L) Potasyum gliserat/(g/L) Gümüş iyodür/(g/L) Potasyum iyodür/(g/L) Hipoetil Üre/(g/L) Hipoetilendiamin/(g/L) Sodyum hipofosfit/(g/L) Amonyum polioksietilen oktadekanoat/(g/L) Trietanolamin/(g/L) Tiyoüre/(g/L) Hidrazin hidroklorür/(g/L) Trimetilüre/(g/L) Dimetilaminoboron/(g/L) Gliserol/(g/L) Amonyum dipolioksietilen dodekanoat/(g/L) Hidroksilamin hidroklorür/(g/L) Etilendiamin/(g/L) Gliserol asetat/(g/L) Kalsiyum gliserat/(g/L) рH Kaplama kalınlığı/μm Kaplama kalay içeriği/% |
33 2. 5 100 10 20 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11. 0 57 89. 7 |
33 2. 5 100 10 20 0. 5 - - - - - - - - - - - - - - - - - 11. 0 63 91. 6 |
33 - 96 10 20 - 1. 3 83 1. 0 - - - - - - - - - - - - - - 6. 0 63 89. 2 |
33 - 96 - - - 1. 3 83 - 8 2 4 - - - - - - - - - - - 6. 0 67 91. 4 |
33 - 96 - - - 1. 3 83 - - - 10 10 0. 5 2 - - - - - - - - 6. 0 60 91. 6 |
33 - 96 6 - - 1. 3 83 - - - - - - - 0.8 2. 5 0. 8 - - - - - 6. 0 64 91. 0 |
33 - 96 - - - 1. 3 83 - - - - - - - 0. 8 2. 5 0. 8 8 4 - - - 6. 0 61 90. 7 |
33 - 96 - - - 1. 3 83 - - - - - 0. 8 1. 5 - - - 6 - 4 1. 0 - 6. 0 61 88. 7
|
33 - 96 7 10 - 1. 3 - - - 2. 5 - - 0. 3 - - - - - - - - 0. 5 6. 0 59 89. 3
|
Bölüm VI Gümüş Kaplama Sorun Giderme
1. Siyanür Kaplama Çözeltisi (genellikle Raf Gümüş Kaplama için) Parlak Gümüş Kaplama Kusurları
Tablo 2-26 Yaygın Gümüş Kaplama Kusurları ve Karşı Önlemler
| Hata içeriği | Nedenler | Karşı önlemler |
|---|---|---|
| Kaplama tabakasının zayıf yapışması | Önceden kaplanmış gümüş tamamen kaplanmamıştır. Taban veya alt kaplama katmanının pasifleştirilmesi | Kaplama öncesi gümüş ön kaplama çözeltisindeki gümüş, potasyum siyanür ve sodyum siyanür konsantrasyonlarını ve kaplanan parçaların yüzey aktivitesini kontrol edin. |
| Ag kaplama siyah veya yüzeyinde lekeler var | Kaplama çözeltisinde serbest potasyum siyanür veya serbest sodyum siyanürün yetersiz konsantrasyonu. | Serbest potasyum siyanür ve sodyum siyanür konsantrasyonunu standart değerlere ayarlayın. |
| Ag anot siyah deri filmiyle kaplıdır | Banyoda serbest potasyum siyanür veya serbest sodyum siyanür konsantrasyonu yetersiz. | Serbest potasyum siyanür ve sodyum siyanür konsantrasyonunu standart değerlere ayarlayın. |
| Kaplamalı parçaların yüzeyinde hidrojen gazı çökelmesi | Banyodaki serbest potasyum siyanür veya serbest sodyum siyanür konsantrasyonu, gümüş iyonlarının konsantrasyonuna kıyasla yüksektir. | Gümüş iyonlarının konsantrasyonunu artırın veya kaplama çözeltisinin bir kısmını çıkararak kaplama çözeltisinin miktarını azaltın. |
| Kaplama tabakasının pürüzlülüğü | Yüksek akım yoğunluğu | Akım yoğunluğunu uygun bir değere düşürün |
| Kaplamalı yüzeyde lekeler, çıkıntılar, çukurlar | Kaplama çözeltisindeki safsızlıklardan kaynaklanan hidrojen adsorpsiyonu. | Aktif karbonla filtrasyon |
| Kaplama tabakası pürüzsüz değil | Kaplama çözeltisinin kirlenmesi, yüksek akım yoğunluğu, kirli anot torbası (anot çamuru yüzüyor) | Banyoyu filtreleyin, anot torbasını temizleyin ve banyoyu temizleyin. |
| Kaplama tabakasının kalınlığı değil, anot pasivasyonu | Ürünün aşırı yüzey alanı | Uygun miktarda kaplanmış parça bulundurarak anot alanını artırın. |
2. Yüksek Hızlı Gümüş Kaplamanın Sorunları, Nedenleri ve Karşı Önlemleri
Tablo 2-27 Yüksek Hızlı Gümüş Kaplamanın Yaygın Sorunları ve Karşı Önlemler
| Hata içeriği | Nedenler | Karşı önlemler |
|---|---|---|
| Koyu ve kaba kaplama | Akım yoğunluğu çok yüksek, KCN çok düşük, Ag iyon konsantrasyonu çok düşük, CO32- Konsantrasyon çok yüksek, parlatıcı konsantrasyonu çok düşük. | Serbest siyanür iyonunu onaylayın ve ayarlayın, analiz edin ve ayarlayın, CO'yu uzaklaştırın (soğutun)32- , analiz edin ve ekleyin |
| Kademeli kaplama | Parlatıcı ve replasman inhibitörünün konsantrasyon oranı genellikle yüksek oranda olmasından dolayı koordineli değildir. | Kaplama solüsyonunu analiz edin ve seyreltin. |
| Kabarma | Yağ çözücü madde değişimi gerekiyor, ön kaplama tabakası tatmin edici değil, alt tabaka pasifleşmiş. | Kaplama solüsyonunu onaylayın ve değiştirin, ön kaplama solüsyonu kirliyse değiştirin ve son durulama ve kaplama odasını onaylayın. |
| Lekeler ve düzensiz parlaklık | Parlatıcı yetersiz, nozul tıkalı, anot çözeltisinde gümüş veya Pt/Ti anot çözeltisinde katı iyonlar. | Analiz edin ve ayarlayın, çıkarın ve değiştirin, çıkarın, yıkayın, yeşilimsi siyahsa değiştirin ve aktif karbon filtrasyonu yapın. |