Электролит серебрения

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в приборостроении, ювелирной и радиоэлектронной промышленности. Электролит содержит, г/л: азотнокислое серебро 25-30, железистосинеродистый калий 60-80, роданистый калий 100-120, углекислый калий 20-30, 5-(4'-аминофенил)-10,15,20-(4'-сульфофенил)порфин 0,05-0,1. Техническим результатом изобретения является повышение отражательной способности и уменьшение шероховатости серебряных покрытий. 1 табл.

 

Изобретение относится к электрохимической технологии, а именно к гальванотехнике и может быть использовано в приборостроении, ювелирной и радиоэлектронной промышленности.

Для осаждения серебряных покрытий в промышленном производстве используют, преимущественно, цианидные электролиты серебрения, существенным недостатком которых является высокая токсичность. Среди нецианистых наибольшее распространение получили электролиты, содержащие железистосинеродистый калий. Такие электролиты значительно менее опасны, чем цианидные, а по рассеивающей способности не уступают им.

Известен электролит, содержащий азотнокислое серебро, железистосинеродистый калий, углекислый калий, перекись водорода, трилон Б и рубеановодородную кислоту [А.с. №829727 СССР, МКИ D25D 3/46. Электролит серебрения / Симакова Александра Николаевна, Трапезникова Татьяна Николаевна. Заявитель Предприятие П/Я Г-4598. - №2753992, заявл. 17.04.1979; опубл. 15.05.1981]. Электролит обеспечивает получение серебряных покрытий с отражательной способностью 80%.

Его недостатком является сложный состав и постепенное разложение перекиси водорода, что приводит к необходимости постоянного контроля состава и корректировки электролита.

Известен электролит, в состав которого входят: растворимое соединение серебра, 5,5-диметилгидантоин в качестве комплексообразователя, электропроводящая соль щелочного металла, щелочной реагент, блескообразующая добавка - 3-пиридинсульфоновая кислота, депассивирующая добавка, выбранная из N-алкилпирролидонов с числом атомов углерода в алкильном радикале от 2 до 5 [Патент 2323276 РФ, МПК D25D 3/46. Электролит серебрения / Синяков Анатолий Евгеньевич (RU), Дон Григорий Михайлович (RU), Игумнов Михаил Степанович (RU), Шевченко Владимир Иванович (RU); заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество "Драгцветмет" (ЗАО "Драгцветмет") (RU). -№2006109056/02; заявл. 23.03.2006; опубл. 27.04.2008, Бюл. №12].

Недостатком электролита является низкая скорость осаждения серебра, не превышающая 0,29 мкм/мин при плотности тока 0,4 А/дм².

Известен кислый электролит серебрения, содержащий нитрат серебра, сульфаминовую кислоту и тиомочевину, используемые в качестве реагентов, обеспечивающих стабильность электролита, структуроформирующие добавки в виде желатины, неионогенного поверхностно-активного вещества и один или несколько видов продуктов из меркаптосоединений [Патент 2536127 РФ, МПК D25D 3/46. Кислый электролит для серебрения / Терешкин Валентин Александрович (RU), Григорьева Лилия Николаевна (RU), Фантгоф Жанетта Николаевна (RU)); заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Санкт-Петербургский Центр "ЭЛМА (Электроникс Менеджмент)" (RU). - №2010108653/02; заявл. 09.03.2010; опубл. 20.12.2014, Бюл. №35]

Недостатками электролита являются высокая кислотность (рН от 0 до 3) и необходимость подогрева до 35-45°С.

Наиболее близким к изобретению по составу является железистосинеродисто-роданистый электролит серебрения, содержащий следующие компоненты, г/л:

Серебро (в пересчете на металл)	25-30
Железистосинеродистый калий	40-60
Роданистый калий	80-120
Углекислый калий	35-40

Плотность тока 0,3-1,0 А/дм², температура 18-20°С (Буркат Г.К. Электроосаждение драгоценных металлов. СПб.: Политехника. 2009. с. 21). Электролит имеет высокую рассеивающую способность, стабилен в работе, обеспечивает скорость осаждения серебра до 0,64 мкм/мин при плотности тока 1 А/дм², однако получаемые из него покрытия имеют низкую отражательную способность.

Техническим результатом изобретения является повышение отражательной способности и уменьшение шероховатости серебряных покрытий.

Указанный результат достигается тем, что в состав электролита, содержащий серебро, железистосинеродистый калий, роданистый калий, углекислый калий, введена добавка 5-(4'-аминофенил)-10,15,20-(4'-сульфофенил)порфина при следующем соотношении компонентов, г/л:

Азотнокислое серебро	25-30
Железистосинеродистый калий	60-80
Роданистый калий	100-120
Углекислый калий	20-30
5-(4'-аминофенил)-10,15,20-(4'-сульфофенил)порфин	0,05-0,1.

Азотнокислое серебро (AgNO₃) - неорганическое соединение, соль металла серебра и азотной кислоты, бесцветные ромбические кристаллы, хорошо растворимые в воде. Растворимость в воде 249,6 г /100 г при 25°С, 449 г при 60°С.

Железистосинеродистый калий (K₄[Fe(CN)₆) комплексное соединение двухвалентного железа. Растворимость в воде 31,5 г /100 г при 25°С, 48,3 г при 50°С.

Роданистый калий (KSCN) - химическое соединение, калиевая соль тиоциановой кислоты. Растворимость в воде 239 г /100 г при 25°С, 317 г при 47,3°С.

Углекислый калий (K₂СО₃) - средняя соль калия и угольной кислоты, хорошо растворимая в воде. Малотоксичен, относится к III классу опасности. Растворимость в воде 112,3 г /100 г при 25°С, 125,7 г при 60°С.

5-(4'-аминофенил)-10,15,20-(4'-сульфофенил)порфин растворим в воде.

Электролит получают по известной технологии (Буркат Г.К. Электроосаждение драгоценных металлов. СПб.: Политехника. 2009. с. 21-22).

Отдельно растворяют требуемые количества азотнокислого серебра, железистосинеродистого калия и углекислого калия, все растворы доводят до кипения, затем сливают вместе и кипятят еще 1,5-2 ч. В момент, когда начинает выпадать красно-бурый осадок, добавляют небольшое количество перекиси водорода для ускорения образования комплексного соединения серебра. Затем электролит охлаждают и анализируют на содержание серебра, при необходимости разбавляют водой, после чего последовательно растворяют в нем необходимое количество роданистого калия и 5-(4'-аминофенил)-10,15,20-(4'-сульфофенил)порфина.

Процесс осаждения проводят при плотности тока 0,2-0,8 А/дм², рН 9-10, температуре 18-22°С с использованием растворимых серебряных анодов. Катодный и анодный выход по току в разработанном электролите близок к 100%. Из данного электролита получают блестящие мелкокристаллические покрытия с шероховатостью Ra=0,16-0,25 мкм и отражательной способностью до 80%>при толщине 6 мкм.

Железистосинеродистый калий обеспечивает связывание ионов серебра в прочный комплекс, что обеспечивает формирование осадка с мелкозернистой структурой и высокую рассеивающую способность электролита. Роданистый калий облегчает растворение серебряных анодов, углекислый калий способствует поддержанию рН раствора. 5-(4'-аминофенил)-10,15,20-(4'-сульфофенил)порфин обладает высокой адсорбционной способностью и блокирует активные центры на поверхности растущего серебряного осадка, что обеспечивает уменьшение шероховатости и повышение отражательной способности покрытия.

Состав электролитов, режимы осаждения и полученные результаты приведены в таблице.

Из представленных в таблице данных видно, что введение в состав электролита серебрения добавки 5-(4'-аминофенил)-10,15,20-(4'-сульфофенил)порфина обеспечивает повышение качества поверхности серебра, а именно, уменьшение шероховатости и повышение отражательной способности покрытия. Электролит стабилен в работе и обеспечивает нанесение качественного покрытия в течение длительного периода эксплуатации.

Электролит серебрения, содержащий азотнокислое серебро, железистосинеродистый калий, роданистый калий, углекислый калий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 5-(4'-аминофенил)-10,15,20-(4'-сульфофенил)порфин при следующем соотношении компонентов (г/л):

Азотнокислое серебро	25-30
Железистосинеродистый калий	60-80
Роданистый калий	100-120
Углекислый калий	20-30
5-(4'-аминофенил)-10,15,20-(4'-сульфофенил)порфин	0,05-0,1