Что такое пассивация серебра талисман
Что помогает сохранять покупателям любимые серебряные изделия в хорошем состоянии, а производителям — соответствовать запросам целевой аудитории? Конечно, технологии! Они, в частности, подарили ювелирному миру родированное серебро. Это красиво, глянцево, ярко, привлекательно, нарядно. И это нравится покупателям. Не говоря уже о том, что такой вариант обработки благородного металла делает его похожим на другой благородный металл — белое золото.
Однако есть такие горячо любимые потребителями серебряные украшения, которые потеряют свою индивидуальность, прелесть, авторскую задумку, если к ним применить родиевое покрытие. Таким украшениям нужен другой способ антикоррозионной защиты пассивация.
Что за богатство, что за добро -золото солнца, луны серебро! С. Балакин
Более 3000 лет назад, предположительно в Греции, зародилось искусство, к которому присоединялись и продолжают присоединяться ежедневно тысячи женщин. Нет, это не ювелирное искусство, хотя оно также начинало формироваться в этот период истории. Это make-up — искусство макияжа. Но если для одних косметика — возможность подчеркнуть свою красоту, для других — потеря естественной привлекательности. Сразу приходят на ум фильм-сказка режиссера Александра Роу «Морозко» и неподражаемая Инна Чурикова в роли Марфуши с ее броским make-up. Без нарумяненных щек и угольных бровей, естественная, она была бы куда привлекательнее для будущих женихов.
Похожая ситуация с ювелирным металлом — серебром. Серебряный сплав 925-й пробы, наиболее часто применяемый в ювелирной промышленности, в естественном виде, то есть без покрытий, по-своему привлекателен. Для него характерна теплая гамма оттенков -сплав может слегка отливать охристыми цветами, но в этом его прелесть. Готовые серебряные ювелирные украшения со временем, в процессе ношения, соприкасаясь с телом человека и окружающей средой, склонны к потускнению, так как серебро активно вступает в реакцию с серой, которая окисляет металл и формирует на его поверхности темный тонкий слой сульфида серебра (Ag2S). Но если при производстве украшений использовалась качественная лигатура и процесс литья шел без отклонений — серебро на выходе получается чистое, красивое, первозданное, и легкий налет времени ему только идет.
Родирование
Родируют серебряные изделия электрохимическим способом в гальванических ваннах с анодами из платинированного титана, заполненных, как правило, сульфатным (1-5 г/л родия в пересчете на металл, 20-50 г/л серной кислоты) или фосфатным электролитами (2 г/л фосфата родия, 60-75 г/л фосфорной кислоты).
Родий был открыт в 1803 году английским ученым Уильямом Гайдом Волластоном. В России свой родий появился только в 20-х годах ХХ века. Дело в том, что способы извлечения и очистки платиноидов зарубежными учеными держались в секрете, и пока наши специалисты полностью не изучили свойства металла, родий был привозным.
Институт по изучению платины и других благородных металлов открылся в России в 1918 году, и уже к 1925-му из уральской платины был получен первый родий отечественного производства. И в этом заслуга Л.А. Чугаева и его научной группы — выдающихся ученых-химиков.
Металлические поверхности, покрытые родием, не тускнеют даже в атмосфере вольтовой дуги. Поэтому первыми процесс родирования стали применять техники — родием покрывали рефлекторы прожекторов и технические зеркала прецизионных измерительных инструментов. В ювелирную отрасль процесс пришел спустя несколько десятилетий — вырос потребительский спрос на серебро и белое золото, соответственно появилась потребность в покрытии этих металлов родием для предотвращения скорого износа изделий и увеличения их эстетического потенциала.
Однако «эпидемия» родирования серебряных украшений настигла отечественных производителей не так давно. Оптовые и розничные покупатели были рады и серебру без покрытий, но в один момент все изменилось — мода продиктовала: «Родирование, только родирование!» Немало крови выпила эта мода у небольших производств — в технологический процесс пришлось включить сложные, дорогостоящие операции со своими плюсами и минусами.
Но одна из основных причин покрытия серебра родием помимо всеобъемлющего модного тренда — защита серебра от потускнения. И если потемнение серебра уместно на украшениях с глубокой фактурой, символами, надписями, отчеканенных или филигранных, а также изделиях с зернью, то на модных литых минималистских украшениях с гладкими поверхностями — нет.
Но не только родий может защитить серебро от потускнения. С этим справляется и процесс пассивации серебра, но о нем забыли. А если знали и использовали, то незаслуженно отказались. Ведь свою защитную функцию пассивация выполняет хорошо.
Пассивация
Пассивация — процесс формирования на поверхности металла тонких оксидных или солевых пленок, которые защищают его от внешней коррозии. Защитные пассивационные пленки образуются на поверхности металла как естественным, так и искусственным путем. Серебро же нуждается в искусственной антикоррозионной защите в химических и электрохимических растворах пассивирования. Сущность процесса заключается в нанесении на поверхность изделий химически стойкой защитной пленки, позволяющей повысить декоративные качества и коррозионную стойкость серебряных изделий. Процессы химического и электрохимического бесцветного пассивирования происходят в растворах и электролитах, основным компонентом состава которых является хромовокислый калий. Однако, как показывает практика, для пассивации достаточно и химического метода нанесения покрытий.
Существуют различные составы химических пассивационных растворов. Так, в книге 1979 года «Электролитические покрытия металлами» Н.Т. Кудрявцева приведен раствор, состоящий из бихромата калия (100 г/л) и воды (до литра). Температура процесса — 85-90 °С. Время нанесения покрытия — 20-30 минут. В «Справочнике по гальванопокрытиям в машиностроении» 1991 года П.С. Мельникова приведен следующий раствор пассивирования серебра: цианид калия — 80-90 г/л, каптакс — 8-12 г/л, вода (до литра). Температура — 20-30 °С. Время нанесения — 3-5 минут. В книге «Ручное изготовление ювелирных украшений» В.П. Новикова и В.С. Павлова 1992 года выпуска приведен такой состав: хромовый ангидрит (0,5-1,5 г/л) и смачивающие вещества ОП-7, ОП-10 (5-7 г/л). Рабочая температура процесса — 90-95 °С. Время нанесения покрытия -10-15 минут.
Но во всех этих растворах есть свои минусы, одни обеспечивают коррозионную стойкость, но слишком токсичные, другие — наоборот. И только в 2012 году учеными Ивановского государственного химико-технологического университета Анатолием Викторовичем Балмасовым и Василием Евгеньевичем Семеновым был запатентован усовершенствованный, наименее токсичный раствор химической пассивации, обеспечивающий поверхности серебра повышенную коррозионную стойкость.
Раствор для химической пассивации серебра и его сплавов, запатентованный учеными из Иванова, содержит комплексообразователь этаноламин, каптакс, висмутол II и воду при следующем соотношении компонентов: этаноламин — 50-100 мл/л, каптакс — 5-10 г/л, висмутол II — 1-2 г/л, вода — до литра. Режим пассивации: температура — 25 °С, время обработки — 20 минут. Отмывка изделий от раствора осуществляется проточной водой, после чего следует сушка украшений в потоке теплого воздуха. Поверхность пассированных изделий приобретает светлый вид и визуально не отличается от исходного цвета серебра.
Если крупные предприятия могут позволить себе приготовление собственных гальванических электролитов и растворов, небольшим производствам это не под силу, поэтому, как в случае с нанесением благородных покрытий, в продаже есть пассивационные химические составы. По отзывам производителей ювелирных украшений, хорошо себя зарекомендовал раствор химической пассивации Tenaris. Время нанесения покрытия — 10 минут, рабочая температура — 45 °С. Перед процессом пассивации, как и в случае с вышеуказанными растворами, изделия обезжиривают электрохимическим способом, промывают, активируют в кислоте и снова промывают.
Гальваника — это процесс нанесения покрытия на объект тонким слоем металла способом электрохимического осаждения. Наиболее распространенным способом нанесения гальванопокрытий является полное погружение в ванны.
Пассивация «замораживает» серебряные украшения. Благодаря этому они не теряют своего внешнего вида.
Один + один
Процесс гальванического родирования прекрасно выполняет свою функцию — обеспечивает серебру антикоррозионную защиту, на начальных этапах ношения защищает изделие от царапин. К тому же родирование изменяет цвет серебра, металл становится похожим на сталь, а эти металлические оттенки в моде уже не первый год. Но если сравнивать родирование с пассивацией, то процесс нанесения родия на серебро более дорогой — стоимость раствора для родирования выше стоимости раствора для пассивации примерно в 12 раз. Помимо этого родирование — более трудоемкий процесс.
Основное преимущество пассивации в том, что процесс не электрохимический, а химический: здесь не нужен ток — достаточно опустить обезжиренное и активированное украшение в подогретый раствор и через указанное время извлечь его оттуда. Кроме того, пассивация не меняет естественной красоты и цвета серебра, защищает его от воздействия соединений серы. Пассивация «замораживает» серебряные украшения. Благодаря этому они не теряют своего внешнего вида и прекрасно хранятся на складе или витрине, а покупатель, в свою очередь, может насладиться чистым цветом металла без намека на потускнение.
Но, как и в случае с родированием, пассивационная пленка очень тонкая — 1-3 мкм. Однако если происходит ее разрыв при ношении, визуального изменения не будет, к тому же изделие начинает желтеть и темнеть в местах разрыва не сразу, чего не скажешь о повреждении родиевого покрытия — когда под стертым стальным оттенком начинает просачиваться светлый серебряный металл.
Основная задача гальванических покрытий на благородных металлах — донести дизайнерскую задумку до потребителя. Вряд ли концепт, вложенный в украшение, прочтется на изделии с незапланированными потемнениями, налетом и желтизной.
Нежное, светлое, притягательное, с сиянием, подобным лунному, серебро. И не всегда актуально маскировать его истинную природу.
Источник
Что такое пассивация? Описание, особенности и применение пассивации
Обогнал время. В 1836-ом году нашелся физик, определивший причину пассивации металлов . Зрил в корень Майкл Фарадей. Это английский экспериментатор. Он предположил, что пассивация связана с окислым налетом на поверхности металлов .
На заявление Фарадея не обратили внимание. Больше повезло Владимиру Кистяковскому. Это уже отечественный физик. Он высказался в поддержку английского коллеги из прошлого спустя 100 лет.
На фото физик Владимир Кистяковский
Кистяковский развил взгляды Фарадея, оформив в общеизвестную теорию. Однако, есть и вторая теория пассивации… Впрочем, для начала разберемся с самим понятием.
Что такое пассивация?
Процесс пассивации – это снижение химической активности металла . Имеется в виду склонность к коррозии. Не секрет, что изделия на основе железа , никеля , хрома , алюминия и еще ряда металлов вступают в реакцию с кислородом атмосферы и воды.
Во взаимодействии участвуют атомы, соприкасающиеся с ней, то есть, поверхностные. Итогом реакции становится ржавчина. Понятием принято обозначать окиси железа , но налет образуется и на прочих металлах .
Исключением являются благородные элементы , к примеру, золото и платина . Они химически инертны, поэтому и ценятся. Ржавчина не разъедает их, драгоценности хранятся миллионы лет.
Пассивация металлов – это образование той же «ржавчины», но немного в другом виде. Поверхности покрывают не только оксидными пленками, но и фосфатными, сульфатными, хлоридными.
Их состав зависит от того, с каким металлом ведется работа. Химическая пассивация является резким уменьшением скорости его коррозии. С одной стороны, пленка на поверхности – итог разрушения материала. С другой, покрытие защищает нижние слои металла. Чтобы продлить его жизнь достаточно пленки толщиной в несколько десятков нанометров.
На фото процесс пассивации
Альтернативный взгляд на пассивацию поверхности сводится к абсорбции ею кислорода. Он погружается в поверхностные поры металла. При этом, увеличивается валентность его атомов. Это снижает их химическую активность. Кстати, кислород можно взять не только из атмосферы или воды. Далее, ознакомимся со средами для пассивации.
Среды для пассивации
Разные металлы по-разному реагируют на окислительные среды. Так, пассивация железа осуществляется в концентратах серной и азотной кислот . Это сильные окислители.
Металл вступает в кратковременное взаимодействие с ними, но скорость реакции резко падает с образованием поверхностной пленки или же повышения валентности верхних атомов.
Пассивация азотной кислотой малой насыщенности для железа неэффективна, как и для алюминия, никеля, хрома . Слабые же окислители пассивируют, к примеру, магний и титан .
Коррозию последнего блокирует даже речная вода. Воздействовать ею на металл можно двумя способами. Первый – простой контакт, обмазывание или окунание поверхности.
Второй способ называется электрохимическим. В этом случае через раствор для пассивации пропускают ток. Под его действием защитная пленка получается равномерной.
Именно такую формирует, к примеру, пассивация меди. Ток пропускают через хромосодержащие растворы. Именно в них медь приобретает наибольшую стойкость к коррозии.
Медь после пассивации
Пассивация алюминия связана с бихроматом калия , точнее, его раствором. Требуется малая добавка фтороводорода. Для удовлетворительных результатов достаточно простой химической блокировки поверхности.
Как видно, окислительные растворы для пассивации бывают комплексными. Возьмем, к примеру, 200 граммов дихромата натрия и 10 миллилитров серной кислоты . Это «рецепт» смеси для пассивации цинков.
Пропорции взяты из расчета на 1 литр воды. Но, важно и время выдержки металла в растворе. Так, 5-секундное погружение даст радужную пленку с зелеными всполохами. Полуминутная пассивация цинка приводит уже коричневому , бурому налету.
Подготовка к пассивации
Что понимают под термином «пассивация металлов» разобрали. Из вышесказанного понятно, что окислитель должен взаимодействовать с поверхностью обрабатываемого изделия .
Но, как взаимодействовать, если металл грязный? Реакция пройдет между окислителем и сторонними элементами, а не атомами сплава . Поэтому, пассивация хрома, железа и прочих металлов проводится после их очистки.
Она сводится к мытью или ошкуриванию. Последнее, как правило, делают наждачной бумагой . Уже после готовится электролит, или простой окислительный раствор.
В случае электролитического процесса в подготовительные работы входит отлаживание нужной силы тока. Успешно пассивация латуни, хрома, железа и прочих металлов проходит при 12-градусной величине напряжения.
На фото оборудование для пассивации металлов
То есть, поток электронов в растворе должен быть неспешным. Под действием тока, кстати, на поверхность металлов можно завести любые атомы. Можно сделать золотое , платиновое , палладиевое напыления. Потребуются катод и анод.
Пассивация электрохимическая осуществляется на специальных аппаратах. Они имеются в свободной продаже. Установки компактны, но дорогостоящи. Модели дешевле 100 000 рублей продают редко.
Как правило, стоимость аппаратов начинается от 200 000. Ценник обусловлен многофункциональностью техники. Кроме пассивации машины , как правило, выполняют обезжиривание поверхностей, удаляют с них окислы, полируют и даже ставят маркировки.
Применение пассивации
Понятно, что пассивация продлевает век металлических изделий , но каких и в каких случаях. Начнем с машин. В них часто присутствуют элементы, подверженные коррозии. Если эти элементы в зоне видимости, они подлежат покраске.
Нельзя допустить, чтобы из-под декоративно-защитного слоя проступила ржавчина. Поэтому, перед покраской осуществляется пассивация. Ряд растворов для нее не только дает пленку на поверхности деталей, но и обезжиривает их.
Некоторые пассиваторы, не смотря на свою эффективность, под запретом. В Евросоюзе, к примеру, запретили оксид хрома. Он токсичен. Однако, прочие пассиваторы уступают опасному соединению в эффективности.
Европейские производители автомобилей и предметов домашнего обихода вынуждены искать действенные альтернативы. Одна из них – сложные фториды циркония . Это дорогостоящие вещества, что влияет на цену конечной продукции.
На фото наглядно виден результат пассивации
Пассивация стали осуществляется на паровых турбинах. Оксид хрома здесь не нужен. Интерес в другом. Возникает вопрос, зачем нужна пассивация нержавеющей стали, она ведь нержавеющая.
Однако, и такой сплав может разрушаться, если постоянно контактирует с агрессивными средами. В качестве последних могут выступить детали из иных видов стали , подверженных коррозии, или элементы сварки.
На швах, порой, остаются частички железа. Этого достаточно, чтобы ржаветь начала даже нержавеющая сталь. Вот и проводятся зачистка и последующая пассивация швов, а иногда, и всех изделий .
Работает метод пассивации и в зуботехническом деле. В частности, обработке подвергаются импланты. Их нижняя часть – винты, вмонтированные в челюстную кость . На винты наносится пломбировочный материал, а сверху – коронка.
Прибегают к имплантированию, когда зуб удален, не осталось даже корней. Так вот, нижний винт выполняется из надежных, но не драгоценных сплавов. Чтобы избежать их разрушения в челюсти, что может привести к заражению, проводят пассивацию.
Пассивация серебра, стали , латуни и прочих металлов часто проводится с декоративной целью. Уже говорилось, что кратковременная выдержка в окислительном растворе дает тонкую, радужную пленку.
На фото гаечный ключ без применения пассивации металла
Она блестит и переливается. В итоге, краны, ручки дверей, сливы ванн и раковин выглядят привлекательно. К тому же, защитная пленка исключает возможность аллергии на изделие. Во многие сплавы , к примеру, добавляют никель.
Примерно четверть людей не переносят его, наблюдают покраснения кожи и испытывают ее зуд. Подобная реакция бывает на сплавы для бижутерии . Поэтому, добросовестные производители пассивируют украшения .
Кстати, суть понятия сводится к «пассивности». Именно от этого существительного образован термин. Цель метода – сделать металлы химически пассивными, заставить их отказаться от вступления во взаимодействия с прочими веществами.
Источник
