О рассеивающей способности электролитов серебрения и нецианистых электролитов золочения

Рассеивающая способность является одной из важных характеристик электролитов. Известно, что высокая рассеивающая способность электролитов золочения обеспечивает более равномерное осаждение покрытий, позволяет в производственных условиях упрощать конструкции подвесок и рациональнее расходовать драгоценный металл.

В настоящей работе приведены результаты изучения рассеивающей способности (РС) трех электролитов золочения: сплавами золото — кобальт, золото — медь и золото — кадмий.

Расчет РС вели по методу Херинга и Блюма

где L — линейное отношение, равное отношению расстояний от анода до дальнего и ближнего катода;

М — распределение металла, равное отношению привесов на ближнем и дальнем катодах.

Для измерений использовали ячейку объемом 0,5 л, в которой линейные отношения изменялись в пределах 2-8. Катодами служили медные или латунные пластинки размером 55x40 мм, одна из сторон которых была изолирована. Анодом служила перфорированная пластинка из нержавеющей стали, установленная в ячейке параллельно катодам.

Как видно из (1), РС зависит от линейных отношений между анодом и катодами и, как известно, геометрических параметров самой ячейки.

Измерения рассеивающей способности начали с электролита золочения сплавом золото — кобальт 995°. Состав электролита и режим осаждения покрытий соответствовали приведенным в [1]. Было установлено, что РС нового (т. е. свежеприготовленного) электролита не совпадает с РС проработанного электролита (табл. 1), причем через проработанный электролит пропущено 2 а٠ч/л.

Таблица 1

Рассеивающая способность нового и проработанного электролитов (при осаждении сплавов Аu—Со)

Как видно по данным табл. 1, РС проработанного электролита в два-три раза выше, чем у нового, причем минимальные значения характерны для электролита, через который пропущено менее 0,8 а٠ч/л. В дальнейшем, по мере проработки электролита, его рассеивающая способность остается неизменной.

Аналогичный эффект, описанный в [2], получен автором при исследовании сравнительных свойств (выход по току — ВТ и пористости покрытий) цитратных электролитов золочения. Автор отмечает, что относительное изменение ВТ и, особенно, пористости наблюдается при пропускании количества электричества, равного 0,7 а٠ч/л. При дальнейшей проработке электролитов исследуемые параметры стабилизируются. В работе не сделаны выводы о причинах этого явления.

При измерении РС электролитов золочения сплавами Au—Cd и Au—Cu авторы данной работы столкнулись со следующими трудностями.

Как установлено ранее, состав этих сплавов в значительной степени зависит от катодной плотности тока. В связи с этим, следовало ожидать, что изменение линейных отношений между электродами в исследуемой ячейке повлечет за собой изменение состава осаждающего сплава. Поэтому при расчете РС электролита необходимо было учитывать различие между составом сплавов на различных электродах.

С этой целью произвели химический анализ сплавов [3], осажденных на каждом электроде, и рассчитали количество электричества, затрачиваемого на осаждение каждого металла.

Для расчета РС с учетом количества электричества, израсходованного на выделение каждого из металлов, пользовались следующими соотношениями:

где Q_б — количество электричества, израсходованное на осаждение сплава на ближнем катоде;

Q_д — то же на дальнем катоде

Известно, что для бинарного сплава

Где Р₁=Р_спл٠ n₁ P₂ = Р_спл (п — 1).

Отсюда

где А₁ и A₂ — электрохимические эквиваленты металлов, входящих в состав осаждающегося сплава;

n₁ — процентное содержание одного из компонентов в осажденном сплаве;

Р_спл — вес осажденного покрытия.

Подставляя (3) в (2), получим

где индексы «б» и «д» относятся соответственно к ближнему и дальнему катодам.

Подставляя (4) в (1), получаем выражение для рассеиваю¬щей способности электролитов с учетом составов сплавов.

В табл. 2 приведены экспериментальные данные по РС для электролита Au — Cu, вычисленные с учетом привеса сплавов и количества электричества.

Как показывают данные табл. 2, с увеличением отношения расстояний содержание золота в осадке на ближнем катоде уменьшается, а на дальнем возрастает. Эти результаты хорошо согласуются с данными о зависимости состава осаждающегося сплава Au—Cu от плотности тока [3]. С увеличением линейного отношения (L) плотность тока на ближнем катоде возрастает, и следовательно, содержание золота в покрытии уменьшается, а на дальнем плотность тока уменьшается, что приводит к повышению содержания золота в покрытиях.

Таблица 2

Рассеивающая способность электролита золочения сплавом золото — медь

Как показывают данные табл. 2, рассеивающая способность электролита, определенная по привесу металла, значительно отличается от рассеивающей способности, вычисленной по количеству электричества, которое израсходовано на осаждение сплава. Особенно велико различие для линейного отношения 1 : 2,1; в этом случае имеет место наибольшее расхождение составов осаждающихся сплавов.

Аналогичные данные для электролита золочения сплавом золото—кадмий представлены в табл. 3.

Таблица 3

Рассеивающая способность электролита золочения сплавом золото — кадмий

По данным табл. 3 видно, что состав осаждающегося на катодах сплава меняется в очень небольших пределах и поэ¬тому значения РС, вычисленные различными методами, также близки. Следовательно, РС этого электролита можно рассчи¬тывать по привесу металлов.

Как видно из (1) и табл. 1 и 2, рассеивающая способность зависит от линейных отношений между анодом и катодом. По данным авторов [4—6], этот недостаток можно устранить при выражении РС через логарифмический рассеивающий индекс.

Проведенные расчеты показали, что для случаев осаждения сплавов золота предлагаемый в [4—6] метод не дает однозначных результатов и его применимость ограничивается электролитом золочения сплавом золото — кобальт.

Таким образом, измерения рассеивающей способности электролитов золочения показали, что наиболее высокой рассеивающей способностью обладает электролит для осаждения покрытий золото — медь: 60% при отношении расстояний в ячейке 1:5,0. При таком же отношении рассеивающая способность электролита золото — кадмий равна 54%, а электролита золото — кобальт—24%. Для электролита золото — медь, в котором состав осаждающихся покрытий резко изменяется с изменением плотности тока, расчет рассеивающей способности целесообразно вести по количеству электричества, израсходованному на выделение металла.