شنبه تا پنجشنبه : 17 - 8
تهران - شهرک صنعتی باباسلمان
شهریار، شهرک صنعتی باباسلمان، خیابان صنعت
آبکاری طلا از نگاه متال فینیشینگ 2011
- مقالات علمی
- بازدید: 120457
آبکاری الکتریکی محلول ها
آبکاری طلا ازنگاه متال فینیشینگ 2011
طلاها و آلیاژهای طلای آبکاری شده برای کاربرد های مختلفی در صنعت های مختلفی استفاده می شود.اگر چه به طور کلی به 8 گروه تقسیم می شوند که تقریبا همه ی طلاهای آبکاری شده را در بر می گیرند.
گروه A: طلای تزئینی درخشان 24 عیار ( 2 تا 4 میلیونیوم از طلاها)،آویزان کردن و بشکه ای
گروه B: طلای آلیاژی تزیینی ( 2 تا 4 میلیونیوم از طلاها)، آویزان کردن و بشکه ای
گروه C: طلای آلیاژی تزیینی گران (20 تا 400 میلیونیم از طلاها)،آویزان کردن
گروه D: طلای نرم صنعتی/الکترونیکی با خلوص بالا (20 تا 200 میلیونیم از طلاها)، آویزان کردن و بشکه ای وانتخابی
گروه E: طلای سخت و درخشان وگران صنعتی/الکتریکی با خلوص %99.5 (20 تا 200 میلیونیم از طلاها)، آویزان کردن و بشکه ای و انتخابی
گروه F: طلای آلیاژی گران صنعتی/الکترونیکی (20 تا 400 میلیونیم از طلاها)،آویزان کردن وانتخابی
گروه G: آلیاژ صیقل داده شده و مرمت شده و به طور عمومی خالص و درخشان(5 تا 40 میلیونیم از طلاها)،آویزان کردن
گروه H:متفرقه، طلاها و آلیاژهای طلا شکل داده شده الکترونیکی برای تندیس سازی و کارهای هنری
در پی آسانتر کردن عنوان گروه های بزرگ و مختلف با محلول های آبکاری می توان طلا و آلیاژهایش را متعلق به 5 گروه دانست:
گروه1:محلول سیانیدی طلا با خاصیت قلیایی برای آبکاری طلا و آلیاژهایش،گروه های A-D و گاهی F-H
گروه2: محلول سیانیدی طلا خنثی برای آبکاری طلا با خلوص بالا; گروه D و G
گروه3: محلول سیانیدی طلای اسیدی برای طلای درخشان و سخت و آبکاری آلیاژهای طلا،گاهی اوقات گروه های E-G،B،C
گروه 4: محلول غیر سیانیدی، به طور معمول سولفیدی برای آبکاری طلا و آلیاژهایش،گاهی اوقات گروه های A-D و F-H
گروه 5: متفرقه
در حدود صدها فرمول برای آبکاری طلا ها با این 5 گروه محلول وجود دارد.
خواص فیزیکی،مهندسی و ظاهری مشخص می کند که کدوم گروه را برای کارمان باید در نظر بگیریم، اما در اقتصاد معمولا فاکتور های مثل روش آبکاری و فرمول های آن در نظر گرفته می شود. هزینه¬ی مربوط به هر اونس طلا فقط یکی از جنبه های مربوط به هزینه های اقتصادی می باشد که مشخص می کند ما از بین روش های آویزان کردن،بشکه ای،پیوسته و آبکار ی انتخابی کدام یک را انتخاب کنیم.برای هر کاربردی ضروری می باشد که این متغیر ها را مشخص کنیم.
1-هزینه ی حمام: این هزینه به حجم ضروری برای روش و غنی کردن طلا مربوط می شود
2-سرعت آبکاری: سرعت سایز تجهیزات و حمام و هزینه ها برای یک تولید مطابق میل تعیین می کند.
3-هزینه خارج کردن: این به عیار طلایی که استفاده می کنیم و شکل قطعه و روشی که استفاده می کنیم بستگی دارد.
4-هزینه های حفظ و کنترل: بعضی از حمام های پر بازده و سرعت بالا تقریبا یک رسیدگی و توجه و آنالیز مداوم نیاز دارند.
5- هزینه ی طول عمر حمام:حمام های سرعت بالا و به خصوص با خلوص زیاد و با قابلیت خوب خارج کردن باید به طور متناوب برای حفظ خلوص تعویض شوند، که این سبب از دست دادن برخی از ویژگی ها می شود.
6- هزینه های مالی برای نگه داری حمام
7-هزینه ی اولیه تجهیزات
8-هزینه های مازاد تجهیزات (که آن در حال استفاده می باشد یا نه) که هزینه ی آن بر ساعت یا بر روز می باشد.
گاهی اوقات یک روش دستی آویزان کردن یا بشکه ای می تواند مقرون به صرفه باشد و یا در زمان دیگر یک روش سرعت بالای کاملا اتوماتیک مناسب می باشد.
طلا امروزه به عنوان یک کالای آزاد با قیمت های مختلف هر روز تجارت یا بازرگانی می شود. برای رسیدن به موفقیت مراقبت و کنترل هزینه ها لازم است.
آبکاری طلای تزئینی (گروه A-C و گاهی G):
در بیشتر موارد، و نه در تمام موارد طلای آبکاری برای تزئینات جواهرات و ضمیمه¬های ساعت و بقیه مواردی که انسان برای تزینات استفاده می کند استفاده می شود. ضخامت طلا و آلیاژهای طلا معمولا بین 0.000002 تا 0.000005 اینچ می باشد و زمان آبکاری بین 5 تا 30 ثانیه می باشد.در قوانین رایج تجارت برای صنایع جواهر سازی مرسوم یا نیاز است که این رسوب طلای درخشان یا طلای شسته شده نامیده شود.این رسوبات معمولا روی نیکل آبکاری شده قرار می گیرند و روکش را درخشان می کنند.آنها به هیچ ریز دانه سازی وپرداختی نیاز ندارند.آنها در صدها رنگ متفاوت هستند،اما کلاس A و Bکه در جدولI نشان داده شده است نماینده ای از رنگ ها می باشند.
در همه ی حمام های رنگ کاری در جدول I باید از فولاد زنگ نزن 316 به عنوان آند استفاده شود.بهترین نسبت آند به کاتد 1:1 یا 3:1 می باشد. نسبت خیلی بالا زمانی است که از یک تانک به عنوان آند استفاده شود که تمایل دارد یک رنگ ناصاف و ضخیم از رسوب بدهد و در نهایت قطعه ها باید غالبا بسوزند. مطمئان نباید از همزدن استفاده کنیم تا یک رنگ یکنواخت بدهد.لغزش و تکان دادن کاتد بار رسوب گذاری طلا را افزایش می دهد اما سریعا طلای حمام را خالی کرده و تعادل را بهم می زند. طلا و آلیاژهای آهنی فلزی باید به طور متناوب افزوده شوند. حمام های شامل محلول های سفید و سبز و صورتی روشن باید با بازده تقریبا %6 درصد عمل کند. هر 11 ساعت اپراتور 5 گرم طلا به همراه مقداری آلیاژ باید اضافه کند.
همه ی شرایط عملیات باید تا جایی که ممکن است کنترل شود،هر تغییری در شرایط می تواند بر بازده ی طلا و آلیاژ و حمام تاثیر بگذارد. تغییرات در مقدار رسوب فلز می تواند رنگ ما را تغییر بدهد. فاکتور های دیگری که بر تغییر رنگ موثرند به شرح زیر می باشد:
1-پرداخت سطحی: پرداخت سطح فلز اساس رنگ ظاهر وسطح آن را تغییر می دهد،این امر به ویژه هنگامی که یک قطعه به طور قابل توجهی دارای مناطق روشن و تار و پودی می باشد مشاهده می شود. آبکاری در حمام باعث نمایان شدن دو رنگ مختلف می شود.
2-رنگ فلز پایه: رنگ فلز پایه رنگ رسوب طلا را تغییر می دهد تا جایی که آنقدر رسوب ضخیم شود تا اثر آن را از بین ببرد. احتمالا اغلب رسوب های آلیاژی بعد از محو شدن فلز پایه به اندازه 0.000002 نمایان می شوند.
3-چگالی جریان : کم بودن بیش از حد چگالی جریان باعث تمایل و علاقه رسوب طلا و غنی تر شدن آلیاژ می گردد، چگالی جریان بالا در ابتدا به نفع آلیاژ و محدود کننده رنگ می باشد. افزایش چگالی جریان باعث توسعه رنگ صورتی ،نارنجی و یا تن قرمز می شود.
4-سیانید آزاد:در محلول های محتوی سیانید آزاد به تغییرات مس بسیار حساس اند، سیانید کم باعث افزایش رنگ صورتی و سایه قرمز و سیانید بالا به طور قابل توجهی رنگ زرد را به وسیله ی عقب نگه داشتن مس افزایش می دهد.
5-دما: اثر آن شبیه به چگالی جریان می باشد، دمای کم به سمت طلای زرد و در دمای بالا به سمت رنگ های آلیاژی می رود،از دمای بالای 160 باید به دلیل شکست سریع سیانید و تیره شدن رنگ اجتناب شود به جز در مورد طلای صورتی روشن
6-PH : به ندرت لازم است تا PH آنها معمولا بین الی 10 تا 11 باقی می ماند،فقط صورتی ،صورتی روشن، یا قرمز طلایی تمایل به higher readings دارد.
آبکاری بشکه ای (گروه A و B )
طلا به شکل KAu(CN2),0.4g/l
سیانید آزاد به صورت NaCN,30g/l
دی سدیم فسفات 23g
دما, F100-120
آندها فولاد زنگ نزن
در جواهرات معمولی در آبکاری بشکه ای معمولا حدود 6 ولت لازم است، در پرداخت تزئینی به اندازه ی 0.000002 اینچ رسوب گذاری 3 الی 4 دقیقه طول می کشد. اگر قطعات کوچک و متراکم باشد برای بدست آوردن پوشش در آبکاری بشکه ای ممکن است تا 8 دقیقه زمان نیاز باشد.
این فرمول بالا ممکن است برای رسیدن به رنگ های متنوع تغییر هم بکند،رنگ نور همیلتون را می توان با اضافه کردن 1.5 تا 3.5 گرم نیکل بدست آورد و کاهش درجه حرارت نیز یک رنگ روشن تر و یکنواخت تر تولید می کند.
طلاهای عتیقه (گروه A و B )
هنر آبکاری قرن 19 ام تولید سطح پرداخت شده ای بود که دارای زر اندود جیوه روی مس و نقره می باشد که در آب و هوای مختلف و خاکهای مختلف عناصرشان را حفظ کردند،هر استاد آبکاری که پرداخت عتیقه ها را بهبود داده کارش ناب بوده است.
روش مدرن برای رسیدن به این اثر به شرح زیر است:
1-پرداخت سطح دوده زده ی سیاه
2- از بین بردن نقاط برجسته بر روی یک نقطه عمیقا فرو رفته یا سطح صاف در قطعه ملیله دوزی با مالش سنگ و بی کربنات سدیم توسط دست یا از بین بردن چرخش با پنبه چرم گاومیش،قلم مو تاپیکو. روش های دیگر هم امکان پذیر است.
3- طلای درخشان یا طلای آلیاژی بر روی مناطق برجسته شستشو شده ناقص رسوب می کند. فرمول های محلول برای حمام طلاهای عتیقه در جدولII نشان داده شده است.
یک پرداخت گرون نیازمند دو بار اویزون کردن می باشد، ام یک پرداخت زیبا عتیقه های روسی می باشد. این ممکن است با از بین بردن سبز- طلایی در جدول II و سپس درخشنده کردن با k24 یا طلای انگلیسی باشد.
در عتیقه های قدیم (1940-1950) به دلیل قیمت بالای طلا نیازی به دو بار آویزان کردن یا تکان دادن طولانی نبود .
| rose | pink | green | White No.2 | White No.1 | green | pink | yellow | Low cyanide english | 24K or English | |
| 6 | 0.82 | 2 | 0.325 | 0.4 | 1.25-2 | 1.25-2 | 1.25-2 | 1.25-2 | 1.25-2 | Gold as KAu(CN)(g/L) |
| 4 | 4 | 7.5 | 15 | 15 | 2 | 2 | 7.5 | 7.5 | 7.5 | Free K(CN) (g/L) |
| - | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | Dipotassium phosphate(g/L) |
| - | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | Dipotassium phosphate(oz/gal) |
| 15 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | Na(OH) (g/L) |
| 30 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | Sodium carbonate(g/L) |
| - | 0.2 | - | - | 1.1 | 0.025 | 0.025 | 0.025 | 0.025-1.4 | - | Nickel as KNi(CN) (g/L) |
| - | 2.7 | - | - | - | - | 1.1 | 0.13 | - | - | Cu as KCu(CN) (g/L) |
| - | - | 0.25 | - | - | 0.05 | - | - | - | - | Ag as KAg(CN) (g/L) |
| - | - | - | 2.1 | - | - | - | - | - | - | Sn(g/L) |
| 150-180 | 150-160 | 130-160 | 150-160 | 150-160 | 140-160 | 140-160 | 150-160 | 140-160 | 140-160 | Temperature |
| 20-50 | 30-40 | 10-30 | 30-50 | 30-60 | 10-40 | 20-50 | 10-35 | 10-40 | 10-40 | Current density (A/ft2) |
جدولII
|
Green highlights green- Black- smut |
Bright- yellow highlights Orange- Brown- Smut |
جدولII |
| 2 | 6 | Au as KAu(CN) (g/l) |
| - | Ag as KAg(CN) (g/l) | |
| - | 15 | NaOH(g/l) |
| - | 30 | Na2(CO3) (g/l) |
| 38 | - | Ammonium carbonate(g/l) |
| 15 | 4 | Na(CN) (g/l) |
| 70-90 | 160-180 | Temperature |
| None | None | Agitation |
| 10 | 30-40 | Current density |
طلای زینتی گران
( گروه c-1 و c-2 )
این لازم است که بین عیار واقعی فلز طلای آبکاری شده و رنگ ظاهری روکش آبکاری تمایز قائل شد. به طور عمومی عیار رسوب تزئینی با مقدار بسیار پائین تری در آزمون عیار سنجی نمایان می شود ، رنگ رسوب K14 در واقع20 به 21k می باشد. فرمول موجود در جدولш رنگ عیار رسوب را بیان می کنند ولی در واقع سنجش عیار بالاتر است.
| 3N | 2N | 1N |
24k yellow |
22k yellow |
جدول III |
| Gold(g/l) | |||||
| 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | Conducting salts(g/l) |
| 7-10 | - | nickel as nickel (g/l) | |||
| - | - | - | 1 | Cobalt as cobalt (g/l) | |
| 4-4.2 | 4-4.2 | 4-4.2 | 4-4.5 | Ph | |
| 90-100 | 100-120 | 120-140 | 80-90 | 90-100 | T |
| 10-20 | 10-20 | 10-20 | 10-20 | 10-20 | Current density |
| Required | required | required | required | required | Agitation |
آبکاری صنعتی/الکتریکی طلا:
طلا برای بسیاری از اهداف مختلف الکتریکی و الکترونیکی آبکاری شده است.اما امروزه آبکاری طلا برای سه کلاس خاص از اجزا به کار برده می شود. نیمه هادی، مدارهای اچ شده و ارتباطات/ اتصالات .الزامات مورد نیاز برای رسوب هر یک از این اجزا و روش آبکاری که استفاده می شود در جدول IV ذکر شده است.
| continuous | barrel | rack | surface | hardness | purity | جدول IV |
| yes | yes | yes | Matte | 60-80 | Semiconductors | |
| yes | no | yes | Bright | 120-180 | Printed/etched circuits | |
| yes | yes | yes | Bright | 120-180 | Contancs/connector |
محلول های آبکاری طلا که توسط غلتک های صفحه فلزی ساز استفاده می شود ممکن است به راحتی توسط محدوده ی PH طبقه بندی شود:
سیانید قلیایی 10<pH ،سیانید خنثی 9>PH >6،سیانید اسیدی 5>PH>3.5(در PH<3.5 سیانید طلا ناپایدار است وبه سرعت واکنش می دهد)؛غیرسیانید ها 10>PH>9،جدول V
حمام های آبکاری که در درجه ی اول در صنعت استفاده می شود را لیست کرده است.
| Non CN | Acid CN | Neutral CN | Alkaline CN | جدول V |
| - | Class D | - | Class D | Semiconductors |
| Class E | - | - | - | Printed circuits |
| classE | - | - | Class E | connectors |
آلیاژهای عیار پائین طلا (گروه 2 یا 3 (گروهF))،کاربردهای زیادی از آن ها در ایالات متحده یافت می شود.فلز آلیاژی به طور کلی تحت تاثیر خواص الکتریکی قرار می گیرد. مقدار خیلی کم آهن مثلا 1% مقاومت الکتریکی طلا را بیش از %1000 افزایش می دهد و مقدار مشابه از فلزات دیگر کمتر افزایش می دهند، اما هنوز هم اثرات بر روی طلا ها غیر قابل قبول است. حتی مقدار کمتر %1 آلیاژها از جوشکاری خوب یا اتصال تراشه ای نیمه رسانا به سطح طلا جلوگیری می کند.پوشش دو لایی کم عیار در جائیکه به وسیله ی پر عیار که در سطح بر روی آن قرار گرفته،اگر چه از نقطه نظر الکتریکی در بعضی از کاربردها قابل قبول است، تمایل داشته اند که مزایای اقتصادی را کم کند برای مهندسی خوب و طراحی های که نیاز به مقدار طلای کل کمتری دارند.
حمام های قلیایی سیانید ( گروه 1، گروه D):
جدولVI حمام های قلیایی سیانید را که هنوز استفاده می شوند را لیست کرده است. توجه کنید که برای رسوب مات دمای بالا رسوب بهتری می دهدو سرعت آبکاری نیز بیشتر است،اگر چه دمای بالا باعث تجزیه سریع تر سیانید آزاد وجمع شدن ناخالصی ها بین سیانید ها را باعث می شود.
حمام سیانید های قلیایی به ناخالصی های آلی بسیار حساس اند،که شکست سیانید آنها باعث جذب و خالی کردن ناخالصی های خطوط شستشو می باشد. برای نگه داشتن رسوب در ظاهر خوب و ساختار سالم عملکرد کربن ضروری است و محلول به طور متناوب فیلتر شود. مقدار کربن نباید از اندازه ای که برای برداشتن ناخالصی ها لازم بیشتر باشد. روش استفاده از فیلتر های ثابت به همراه کربن پذیرفته اما دارای بازده خوبی برای برداشت کامل و یکدست ناخالصی ها ندارد. اگر محلول ما قبل عملیات کاملا آلوده شده باشد این اهمیت دارد که برای پالایش و بازیابی هر چی طلای از دست رفته در عملیات در مصرف کربن و فیلتر صرفه جویی کنیم
بهترین روش برای عملکرد خوب کربن در محلول به شکل زیر است:
1-حرارت دادن محلول تا حدود F 150-160 2-انتقال دادن محلول به یک مخزن کمکی
3- اضافه کردن 1.4 تا 1.8 oz کربن به ازای هر گالن محلول 4-همزدن در زمان کمتر از 20 تا 30 دقیقه 5- فیلتر کردن محلول با خالی کردن مخزن مواد الی
| Bright | matte | جدول VI |
| 8-20 | 8-20 | Au as KAu(CN) (g/l) |
| 0.3-0.6 | - | Ag as KAg(CN) (g/l) |
| - | 22-45 | Dipotassium phosphate(g/l) |
| 60-100 | 15-30 | K(CN) (g/l) |
| 12 | 12 | PH |
| 60-80 | 120-160 | Temperature |
| Stainless steel | Stainless steel | Anodes |
| 1:1-5:1 | 1:1 | Anode/cathode ratio |
| None to moderate | Moderate to vigorous | Agitation |
| 3-8 | 3-5 | Current density (A/ft2) rock |
| 1-2 | 1-2 | Current density (A/ft2) barrel |
| 90-100 | 90-95 | Current efficiency(%) |
| 7 min at 6 A/ft2 | 8 min at 5 A/ft2 | Time to plate 0.0001 in |
| 1 oz gold/4 A-hr | 1 oz gold/4 A-hr | Replenishment |
محلول سیانید خنثی ( گروه 2، گروه D)
محلول های خنثی سیانید در ابتدا در صنعت نیمه رساناها استفاده می شد. مراقب های قابل توجهی برای جلوگیری از آلودگی محلول باید انجام بگیرد زیرا حتی چند قسمت در میلیون از مواد غیر آلی نامطلوب می تواند باعث شکست رسوب در فشرده سازی شود.
نوع غیر محلول ها در جدول VII لیست شده است. در آبکاری پالسی ممکن است از مزایای فرمول سرعت بالا استفاده شود،اغلب در %10 درصد چرخه کار موثر است. در حمام های مخصوص اضافه کردن ریزدانه ساز ها تخلخل ها را کاهش می دهد و بیشترین تراکم را به ما می دهد، کاهش اندازه دانه به طور عمومی ظاهر رسوب ما را بهبود می دهد.
| High-speed continuous plating | Rack and barrel plating | جدول VII |
| 10-20 sec | 12 min | Time to plate 0.0001 in |
| 15-30 | 8-20 | Au as KAu(CN) (g/l) |
| - | 80 | Monopotassium phosphate(g/l) |
| 90 | 70 | Potassium citrate (g/l) |
| 4.5-5..5 | 6.0-8.0 | PH |
| 120-160 | 160 | Temperature |
| Violent | Desired | Agitation |
| Platinum-clad cb | Platinum-clad cb | Anodes |
| 100-400 | 1-3 | Current density |
| 95-98 | 90 | Current efficiency |
| 1 oz gold/ 4A-hr | 1 oz gold/ 4A-hr | Replenishment |
اسید سیانید محلول های آبکاری( گروه 3 ، گروه E)
در جدول VIII اسیدهای سیانید محلول های آبکاری را لیست شده است. توجه شود که در آبکاری پالسی در حمام های سرعت بالا نمایان می شود اما آنها به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته اند.
| High-speed continuous plating | Rack and barrel plating | جدول VII |
| 10-20 sec | 12 min | Time to plate 0.0001 in |
| 15-30 | 8-20 | Au as KAu(CN) (g/l) |
| - | 80 | Monopotassium phosphate(g/l) |
| 90 | 70 | Potassium citrate (g/l) |
| 4.5-5..5 | 6.0-8.0 | PH |
| 120-160 | 160 | Temperature |
| Violent | Desired | Agitation |
| Platinum-clad cb | Platinum-clad cb | Anodes |
| 100-400 | 1-3 | Current density |
| 95-98 | 90 | Current efficiency |
| 1 oz gold/ 4A-hr | 1 oz gold/ 4A-hr | Replenishment |
