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 коьальт) .................... 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.

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.


Цвет золотых гальванических покрытий Высоколегированные покрытия золото-медь