Золотое покрытие

Позолота — это метод нанесения тонкого слоя золота на поверхность другого металла, чаще всего меди или серебра (для позолоты серебра ), путем химического или электрохимического покрытия . Покрытие относится к современным методам покрытия, например, тем, которые используются в электронной промышленности , тогда как золочение — это декоративное покрытие объекта золотом, которое обычно включает в себя более традиционные методы и объекты гораздо большего размера.

Химия золотого покрытия

Существует пять признанных классов химии золотого покрытия:

Щелочной цианид золота для покрытия золотом и золотыми сплавами.
Нейтральный цианид золота для гальванического покрытия высокой чистоты.
Кислотное золочение для блестящего твердого золота и золотых сплавов.
Нецианидные, обычно на основе сульфитов или хлоридов, для покрытия золотом и золотыми сплавами.
Разнообразный

Ювелирные изделия

Позолота серебра используется при изготовлении ювелирных изделий . Толщина позолоты на ювелирных изделиях указывается в микронах (или микрометрах). Толщина в микронах определяет, как долго прослужит позолота. Ювелирная промышленность обозначает различные качества позолоты в следующей терминологии.

Золото блестящее / Золото размытое - толщина слоя золота менее 0,5 микрона.
Позолоченный – толщина слоя золота больше или равна 0,5 микрона.
Тяжелое позолоченное покрытие / Vermeil - толщина слоя золота больше или равна 2,5 микрона.

Позолоченные серебряные украшения все еще могут потускнеть, поскольку атомы серебра диффундируют в слой золота, вызывая медленное постепенное выцветание его цвета и, в конечном итоге, вызывая потускнение поверхности. Этот процесс может занять месяцы и даже годы, в зависимости от толщины золотого слоя. родий . Для противодействия этому эффекту используется барьерный металлический слой – это может быть никель или Медь, которая также мигрирует в золото, делает это медленнее, чем серебро. Медь обычно дополнительно покрывается никелем. Позолоченное серебряное изделие обычно представляет собой серебряную подложку с нанесенными поверх нее слоями меди, никеля и золота.

Космические приложения

Золото, нанесенное методом испарения или гальванопокрытия, было рекомендовано НАСА для термоконтроля приборов космических кораблей из-за его отражательной способности 99,4% в инфракрасном диапазоне. ^{[ 1 ]}

Электроника

Покрытие золотом часто используется в электронике для создания коррозионно -стойкого электропроводящего слоя на меди , обычно в электрических разъемах и печатных платах .

При прямом нанесении покрытия золотом на медь атомы меди имеют тенденцию диффундировать через слой золота, вызывая потускнение его поверхности и образование оксидного и/или сульфидного слоя.

слой подходящего барьерного металла , обычно никеля Перед позолотой на медную подложку часто наносится . Слой никеля обеспечивает механическую поддержку слоя золота, повышая его износостойкость . Это также уменьшает влияние пор, присутствующих в слое золота.

Слои никеля и золота можно наносить электролитическим или химическим способом. При выборе метода электролитического или химического покрытия необходимо учитывать множество факторов. К ним относятся то, для чего будет использоваться депозит, конфигурация детали, совместимость материалов и стоимость обработки. В различных применениях электролитическое или химическое покрытие может иметь ценовые преимущества.

На более высоких частотах скин-эффект может привести к более высоким потерям из-за более высокого электрического сопротивления никеля; Полезная длина никелированной дорожки может быть сокращена в три раза в диапазоне 1 ГГц по сравнению с непокрытой дорожкой. Используется селективное покрытие, при котором слои никеля и золота наносятся только на те участки, где это необходимо и не вызывает вредных побочных эффектов. ^{[ 2 ]}

Позолота может привести к образованию золотых усов .

Соединение проводов между позолоченными контактами и алюминиевыми проводами или между алюминиевыми контактами и золотыми проводами при определенных условиях приводит к образованию хрупкого слоя золото-алюминиевых интерметаллидов , известного как пурпурная чума .

Типы

В электронной промышленности используется несколько видов позолоты: ^{[ 3 ]}

Мягкое покрытие из чистого золота используется в полупроводниковой промышленности . Слой золота легко припаивается и приклеивается проволокой . находится Твердость по Кнупу в диапазоне от 60 до 85. Гальванические ванны должны быть защищены от загрязнений.
Мягкое чистое золото осаждается из специальных электролитов . целые печатные платы Покрывать можно . Эту технологию можно использовать для нанесения слоев, пригодных для склеивания проводов.
Яркое твердое золото на контактах , твердость по Кнупу 120–300 и чистота золота 99,7–99,9%. Часто содержит небольшое количество никеля и/или кобальта ; эти элементы мешают соединению кристаллов, поэтому гальванические ванны нельзя использовать для полупроводников.
Яркое твердое золото на печатных плат выводах наносится с использованием более низкой концентрации золота в ваннах. Обычно также содержит никель и/или кобальт. Краевые разъемы часто изготавливаются путем погружения на контролируемую глубину только края плат.

Проблемы с пайкой

Пайка позолоченных деталей может быть проблематичной, так как золото растворяется в припое . Припой, содержащий более 4–5% золота, может стать хрупким. Суставная поверхность выглядит тусклой.

Золото реагирует как с оловом , так и со свинцом в жидком состоянии, образуя хрупкие интерметаллиды . При использовании эвтектического припоя 63% олова – 37% свинца соединения свинца и золота не образуются, поскольку золото преимущественно реагирует с оловом, образуя AuSn.
₄ соединение. Частицы AuSn
₄ диспергируются в матрице припоя, образуя преимущественные плоскости спайности , значительно снижая механическую прочность и, следовательно, надежность получаемых паяных соединений.

Если слой золота не растворяется в припое полностью, то в твердом состоянии могут протекать медленные интерметаллические реакции при перекрестной миграции атомов олова и золота. Интерметаллиды обладают плохой электропроводностью и низкой прочностью. Продолжающиеся интерметаллические реакции также вызывают эффект Киркендалла , приводящий к механическому разрушению соединения, аналогичному разрушению связей золото-алюминий, известному как пурпурная чума .

Слой золота толщиной 2–3 мкм полностью растворяется за одну секунду при типичных условиях пайки волновой пайкой . Слои золота толщиной менее 0,5 мкм (0,02 тыс .) также полностью растворяются в припое, обнажая основной металл (обычно никель) для припоя. Примеси в слое никеля могут препятствовать прилипанию к нему припоя. Химическое никелирование содержит фосфор. Никель с содержанием фосфора более 8% не паяется. ^{[ нужна ссылка ]} Электроосажденный никель может содержать гидроксид никеля . Кислотная ванна необходима для удаления пассивирующего слоя перед нанесением золотого слоя; неправильная очистка приводит к тому, что никелевая поверхность становится трудно паяемой. Может помочь более сильный флюс , поскольку он способствует растворению оксидных отложений. Углерод — еще один примесь никеля, затрудняющий пайку.

См. также

Дэниел Дэвис-младший - изобретатель, который первым начал заниматься позолотой как бизнесом.
Ювелирные изделия с золотым наполнением

Ссылки

^ «Золотое покрытие | Дополнительный продукт НАСА» . spinoff.nasa.gov . Проверено 22 апреля 2024 г.
^ «Никель-золотое покрытие медных печатных плат» . Полярные инструменты. 2003. Архивировано из оригинала 7 декабря 2022 г. Проверено 28 марта 2007 г.
^ Вайсберг, Альфред М. (1997). «Золотое покрытие» . Журнал отделки изделий. Архивировано из оригинала 11 апреля 2017 г. Проверено 3 апреля 2013 г. [1] Архивировано 30 ноября 2022 г. в Wayback Machine.

Внешние ссылки

СМИ, связанные с позолотой, на Викискладе?

[1] «Золотое покрытие | Дополнительный продукт НАСА» . spinoff.nasa.gov . Проверено 22 апреля 2024 г.

[2] «Никель-золотое покрытие медных печатных плат» . Полярные инструменты. 2003. Архивировано из оригинала 7 декабря 2022 г. Проверено 28 марта 2007 г.

[PF-3] Вайсберг, Альфред М. (1997). «Золотое покрытие» . Журнал отделки изделий. Архивировано из оригинала 11 апреля 2017 г. Проверено 3 апреля 2013 г. [1] Архивировано 30 ноября 2022 г. в Wayback Machine.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]