Способ декоративного электрохимического анодирования поверхности серебра

Изобретение относится к области электрохимических методов обработки металлических поверхностей, в том числе декоративной обработки. Способ включает обработку поверхности серебра в водном растворе тиосульфата натрия Na₂S₂O₃×5H₂O - 790 г/л при температуре 35±2 °C при использовании импульсных униполярных и биполярных токов прямоугольной формы следующих амплитудно-временных параметров: t_имп=0,1-10,0 мс, t_{отр.имп}=0,1-10,0 мс, длительность задержки импульса тока отрицательной полярности t_з=0,1-10,0 мс, t_паузы=0,1-10,0 мс, амплитудная плотность тока в импульсе положительной полярности i_имп=0-5 А/см², амплитудная плотность тока в импульсе отрицательной полярности i_{отр.имп}=0-5 А/см² и продолжительность обработки 0,5-15,0 минут, причем ток является униполярным, когда i_oтp.имп=0. Технический результат – формирование устойчивых к внешним воздействиям окружающей среды пассивных декоративных пленок на поверхности сплава серебра 925 пробы. 3 ил.

 

Изобретение относится к области электрохимических методов обработки поверхностей, а именно: к способам электрохимического оксидирования поверхности серебра с целью формирования пассивной декоративной пленки.

Известен способ декоративного оксидирования поверхности серебра 925 пробы [Грилихес С.Я. Электролитические и химические покрытия. Теория и практика / С.Я. Грилихес, К.И. Тихонов. - Л.: Химия, 1990. - С.268], при котором покрытия темно-синего, почти черного цвета получают при анодной обработке в электролите, содержащем (г/л): 25-30 Na₂S, 15-20 Na₂SO₄×10H₂O, 5-10 H₂SO₄, 2,5 мл ацетона, при анодной плотности тока 0,1-0,5 А/дм², температуре электролита 18-25°С и продолжительности обработки 3-5 мин - (аналог).

Предлагаемый способ реализуется в агрессивной среде, что приводит к значительному экологическому давлению на окружающую среду и вредно для обслуживающего персонала.

Известен способ электрохимического формирования пленок на поверхности серебра 925 пробы [Галанин С.И., Иванова О.А. Электрохимическое формирование декоративных цветных пленок па поверхности сплава серебра СрМ925 при использовании импульсных токов // Сборник научных трудов молодых ученых КГТУ, - 2003. - С.203-205], при котором обработка проводится в водном растворе на основе тиосульфата натрия с ацетатом натрия и уксусной кислотой с содержанием Na₂S₂O₃×5H₂O - 320 г/л; СН₃СООН - 60 г/л; CH₃COONa - 136 г/л при температуре 25±2°С при применении импульсных униполярных токов прямоугольной формы. При использовании способа формируются пленки желтого, коричневого, бурого, малинового, фиолетового, светло- и темно-серого, зеленого и черного цветов. Цвет пленки зависит от продолжительности электролиза, амплитудно-временных параметров импульсов тока и от состава электролита - (прототип).

Предлагаемый способ обладает рядом существенных недостатков и требует определенной доработки для использования его в промышленных условиях.

Во-первых, после извлечения изделия из электролита под воздействием атмосферного воздуха за несколько часов цвет пленок изменяется до коричневого. Причем, чем интенсивнее исходная окраска пленки (то есть чем больше ее толщина), тем темнее конечная. Потемнение пленки под воздействием среды предположительно связано с доокислением серы в окисных соединениях (SO, SO₂, SO₃): SO соответствует желтому, SO₂ - коричневому, SO₃ - бурому цвету пленки.

Во-вторых, свежеобразованная пленка имеет низкую механическую прочность. Однако с течением времени пленка высыхает и плотно сцепляется с поверхностью изделия. Чем толще пленка, тем проще она удаляется механически - простым протиранием. Относительно устойчивы только тонкие пленки, которые не снимаются при трении и при воздействии воды. Толстые пленки могут удаляться полностью или частично (локально).

Техническая задача изобретения - формирование устойчивых к внешним воздействиям пассивных декоративных пленок на поверхности сплава серебра 925 пробы.

Поставленная техническая задача достигается тем, что электрохимическое фактурирование производится в водном растворе тиосульфата натрия с содержанием Na₂S₂O₃×5H₂O - 790 г/л при температуре 35±2°С при использовании импульсных униполярных и биполярных токов прямоугольной формы (фиг. 1).

Суть предложенного способа поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен вид биполярного импульсного выходного тока: t_имп - длительность импульса тока положительной полярности (ИТПП); t_{отр.имп} - длительность импульса тока обратной полярности (ИТОП); t_з - задержка между окончанием ИТПП и началом ИТОП; t_паузы - пауза между окончанием ИТОП и началом последующего ИТПП; I_имп - амплитуда ИТПП; I_{отр.имп} - амплитуда ИТОП.

На фиг. 2 представлены режимы электрохимического анодирования поверхности серебра 925 пробы с целью формирования декоративных пленок: i_имп - амплитудная плотность тока в импульсе положительной полярности; i_{отр.имп} - амплитудная плотность тока в импульсе обратной полярности; b_пл – толщина формируемой пленки.

На фиг. 3 приведена цветовая гамма пленок, сформированных при использовании импульсов тока.

Импульсы тока подавались от генератора импульсов с независимой регулировкой всех амплитудно-временных параметров (АВП) в следующих пределах: t_имп=0,1-10,0 мс; t_отр._имп=0,1-10,0 мс; t_з=0,1-10,0 мс; t_паузы,=0,1-10,0 мс; i_имп=0-5 А/см² и i_{отр.имп}=0-5 А/см² (режим униполярный при i_{отр.имп}=0). Продолжительность обработки τ_обр=0,5-15 мин.

Суть способа заключается в следующем.

Электрохимическое анодирование поверхности металлов и сплавов эффективно осуществляется в области транспассивного растворения, когда процессы анодного растворения и образования пассивной декоративной пленки конкурируют между собой с превалированием второго процесса. В этом случае в достаточно узком диапазоне потенциалов и плотностей токов возможно создание условий для формирования устойчивых к внешним воздействиям цветных пленок на поверхности с явно выраженным визуальным декоративным эффектом. Использование импульсных токов при формировании пленок позволяет поддерживать границу раздела «анод-электролит» в необходимой области анодных потенциалов в течение всего времени обработки. Цвет пленки определяется ее толщиной и составом.

ПРИМЕРЫ КОНКРЕТНОГО ИСПОЛНЕНИЯ

На фиг. 2 приведены примеры формирования различных цветных пленок на поверхности серебра 925 пробы (92,5% - серебро, 7,5% - медь) при различных амлитудно-временных параметрах импульсов тока.

Цвет пленок определялся с использованием следующих программ - ColorPicker Eyedropper, ColorHexa - Color Information and Conversion. Принципом работы программы ColorPicker Eyedropper является обнаружение и фиксация цвета на изображении и его распознавание. Отсканированные изображения пленок загружались в интернет-браузер, с помощью программы идентифицировался код цвета HEX, который вводился в программу ColorHexa - Color Information and Conversion. Данная программа позволяет определить название цвета и его обозначение в цветовых координатах RGB.

Электролит - водный раствор тиосульфата натрия Na₂S₂O₃×5H₂O - 790 г/л при температуре 35±2°С.

После просушки сформированные пленки не стираются и не изменяют свой цвет под воздействием внешней среды.

Цветовая гамма пленок, сформированных при использовании импульсов тока на режимах, указанных в фиг. 2, приведена в фиг. 3.

Способ анодирования поверхности сплава серебра 925 пробы, отличающийся тем, что обработку ведут в водном растворе тиосульфата натрия Na₂S₂O₃⋅5H₂O - 790 г/л при температуре 35±2 °C при использовании импульсных униполярных и биполярных токов прямоугольной формы следующих амплитудно-временных параметров: t_имп=0,1-10,0 мс, t_{отр.имп}=0,1-10,0 мс, длительность задержки импульса тока отрицательной полярности t_з=0,1-10,0 мс, t_паузы=0,1-10,0 мс, амплитудная плотность тока в импульсе положительной полярности i_имп=0-5 А/см², амплитудная плотность тока в импульсе отрицательной полярности i_{отр.имп}=0-5 А/см² и продолжительность обработки 0,5-15,0 минут, причем ток является униполярным, когда i_oтp.имп=0.