ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ЭЛЕКТРОЛИТА И РЕЖИМА ЭЛЕКТРОЛИЗА НА СОДЕРЖАНИЕ ЗОЛОТА В ПОКРЫТИИ ЗОЛОТО—КОБАЛЬТ
Виноградова В. П., Шандалова Л. П., Стрюк В. В.
В настоящее время для декоративной отделки ювелирных изделий широко используют блестящее электролитическое покрытие золото — кобальт. Авторы получили зависимость содержания золота в покрытии золото — кобальт от рН электролита, плотности тока и от концентрации в электролите золота, а также примесей серебра, цинка, железа и меди, которые могут накапливаться в электролитической ванне в условиях промышленного производства позолоченных изделий из серебра и латуни.
Электроосаждение сплава проводили из электролита следующего состава, г/л:
Дицианоаурат калия | - 30 |
Сульфат кобальта (в пересчете на кобальт) | - 3,7 |
Лимоннокислый калий трехзамещенный | - 70 |
pH электролита | - 4,5 |
Для приготовления электролита расчетное количество лимоннокислого калия растворяли в дистиллированной воде (в 1/2 общего объема электролита). С помощью лимонной кислоты доводили рН электролита до 4,5 - 5,0. В полученный раствор цитрата калия, перемешивая, добавляли необходимое количество растворенного в дистиллированной воде сернокислого кобальта, после чего вводили расчетное количество золота в виде 5%-ного раствора дициано-(1)-аурата калия. Объем электролита доводили до требуемого и перемешивали. В процессе работы рН одних электролитов корректировали лимонной кислотой, рН других — ортофосфорной. Все химические продукты, которыми пользовались во время работы, имели степень чистоты не ниже «ч».
Серебро, железо, цинк и медь добавляли к электролиту золочения в виде дпцианоаргентата калия, нитрата серебра, цитрата железа (III), сульфатов цинка и меди (II).
Золочение латунных образцов вели в прямоугольной ячейке из оргстекла с двумя платиновыми анодами при перемешивании катодной штангой со скоростью 60 движ./мин, температуре электролита 19±4oС, плотности тока 0,5 - 1,5А/дм2. Соотношение анодной поверхности к катодной равнялось 4:1.
Золочение латунных образцов вели в прямоугольной ячейке из оргстекла с двумя платиновыми анодами при перемешивании катодной штангой со скоростью 60 движ./мин, температуре электролита 19±4oС, плотности тока 0,5 - 1,5А/дм2. Соотношение анодной поверхности к катодной равнялось 4:1.
Вес покрытия определяли, взвешивая образцы до и после золочения на микроаналитических весах марки ВЛМ-1 г с точностью ±0,02 мг. Содержание золота в покрытиях анализировали потенциометрическим методом [1]. Каждое приведенное ниже значение содержания золота в покрытиях является средним арифметическим из результатов четырех параллельных определений. Погрешность результатов анализов равна ±0,3% с надежностью 0,95.
Приведенный выше состав электролита обеспечивает нанесение ровных и блестящих покрытий сплавом золото—кобальт. Данные об изменении содержания золота в покрытии в зависимости от рН электролита, плотности тока, способа корректирования электролита и содержания в нем золота приведены в табл. 1.
Таблица 1
Содержание золота в покрытиях золото — кобальт, полученных из электролитов, корректируемых лимойной (а) и фосфорной кислотами (б)
Содержание золота в электролите, г/л | рН электролита | Дк, A/дм2 | Содержание золота в покрытии, % | |
---|---|---|---|---|
а | б | |||
10 | 4,5 | 0,5 - 0,7 | 98,3 | 99,5 |
10 | 4,5 | 1,5 | 98,3 | 99,5 |
10 | 4,0 | 0,5 - 0,7 | 98,2 | 98,6 |
10 | 4,0 | 1,5 | - | 98,6 |
4 | 4,5 | 0,5 - 0,7 | 98,0 | 99,0 |
4 | 4,0 | 0,5 - 0,7 | 97,9 | - |
2 | 4,5 | 0,5 - 0,7 | 98,0 | - |
По данным табл. 1 видно, что при корректировании электролита лимонной кислотой на содержание золота в покрытии мало влияет увеличение плотности тока до 1,5 А/дм2, уменьшение рН электролита и снижение содержания в нем золота до 2 г/л. При корректировании электролита фосфорной кислотой покрытия содержат больше золота по сравнению с покрытиями, получаемыми из аналогичного электролита, который корректируют лимонной кислотой. Это объясняется, по-видимому, тем, что при добавлении ортофосфорной кислоты к цитратному электролиту золочения снижается содержание кобальта в растворе вследствие осаждения фосфата кобальта [2].
Добавление к электролиту солей цинка, серебра и железа в указанных количествах не изменяло внешнего вида покрытий, добавление сульфата двухвалентной меди вызывало частичное разрушение цианистого комплекса золота, уменьшение скорости осаждения. При этом покрытия, содержащие менее 96,4 вес.% золота, утрачивали блеск и приобретали зеленоватый оттенок.
Таблица 2
Содержание золота в покрытиях, полученных из электролита золочения с примесями солей цинка, серебра, меди, железа при плотности тока 0,5 - 0,7 А/дм2
Вводимый катион | Количество введенного катиона, г/л | рН электролита | Содержание золота в покрытии, % |
---|---|---|---|
Zn2+ | 0,1 0,1 0,3 0,3 |
4,5 4,0 4,5 4,0 |
98,1 98,2 98,0 97,5 |
Ag+ | 0,1 0,2 |
4,0 4,5 |
97,6 98,2 |
Ag+ Fe3+ |
0,2 0,05 |
4,5 | 98,2 |
Ag+ Fe3+ |
0,2 0,1 |
4,5 | 98,0 |
Cu2+ | 0,1 | 4,5 | 93,7 |
В табл. 2 приведены данные о влиянии примесей на содержание золота в покрытиях, полученных из электролита, корректируемого лимонной кислотой. По данным табл. 2 видно, что влияние примесей зависит от рН электролита. При рН электролита 4,5 введение цинка, серебра и железа не вызывает изменения содержания золота в покрытиях. При рН электролита 4,0 добавление цинка и серебра в количествах соответственно 0,3 и 0,1 г!л снижает содержание золота в покрытиях до 97,5 вес.%. Резкое уменьшение содержания зо¬лота в покрытиях наблюдается при содержании в электролите меди в количестве 0,1 г/л.
В связи с тем, что в производственных условиях корректирование электролитов золочения производят ортофосфорной кислотой, авторы изучили влияние примесей сульфата двухвалентной меди в цитратно-фосфатном электролите при рН 4,5 на содержание золота в покрытиях золото — кобальт. Результаты эксперимента приведены в табл. 3.
Таблица 3
Влияние присутствия в электролите различных количеств сульфата меди на содержание золота в покрытиях золото — кобальт
Количество Cu2+, г/л | Дк, A/дм2 | Содержание золота в покрытии, % |
---|---|---|
0,02 | 0,5 - 0,7 | 97,6 |
0.10 | 0,5 - 0,7 | 96,6 |
0,20 | 0,5 | 93,2 |
0,20 | 0,7 | 95,4 |
0,20 | 1,5 | 97,2 |
Данные табл. 3 свидетельствуют о том, что в указанном электролите присутствие меди оказывает меньшее влияние на содержание золота в сплаве, чем в лимоннокислом электролите. Вместе с тем, наличие в электролите меди в количестве 0,02- 0,10 г/л заметно снижает содержание золота в покрытиях. Дальнейшее увеличение количества меди до 0,20 г/л практически не изменяет содержания золота в покрытии.
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1. При уменьшении концентрации золота в электролите от 10 до 2 г!л содержание золота в покрытии изменяется в пределах 99,5 - 98,0%;
2. Увеличение плотности тока от 0,5 до 1,5 А/дм2 и понижение рН электролита от 4,5 до 4,0 незначительно влияет на содержание золота в покрытиях;
3. При корректировании рН электролита ортофосфорной кислотой получаются покрытия с несколько более высоким содержанием золота, чем при корректировании рН лимонной кислотой;
4. Введение в электролит при рН 4,5 солей цинка (0,3 г/л), серебра (0,2 г/л) и железа (0,1 г/л) незначительно уменьшает содержание золота в покрытии. При понижении рН электролита до 4,0 влияние указанных добавок на содержание золота в покрытии усиливается;
5. Добавка к электролиту золочения сульфата двухвалентной меди (до 0,2 г/л) резко уменьшает содержание золота в покрытиях, особенно в тех, которые получены из электролита, корректируемого лимонной кислотой.
ЛИТЕРАТУРА
1. ОСТ 25 592—76. Покрытия гальванические золотом и сплавами на его основе для ювелирных изделий. Методы контроля состава.
2. Rayb E., Pahlke S., Wiehe H. P. — «Metall», 1971, 25, 735.