Раствор иммерсионного золочения: Иммерсионное золочение FunChrome Gold Immersion

alexxlab | 14.06.1990 | 0 | Разное

Содержание

Иммерсионное золочение под пайку. Рекомендации

Необходимость использования иммерсионного золочения для пайки обусловлена рядом причин. В первую очередь, это альтернатива металлургическим покрытиям под пайку. И хотя горячее лужение (HASL-процесс) или оплавление гальванического сплава олово-свинец обладают лучшей паяемостью, они оставляют на плате наплывы, мешающие нанесению пасты и установке мелких компонентов. Кроме того, мощный термоудар, который испытывают платы при лужении и оплавлении, травмирует их, снижает ресурс по обеспечению надежности межсоединений. Но увеличение плотности компоновки печатных узлов за счет использования BGA-компонентов с малым шагом выводов и чип-компонентов в микрокорпусах потребовало плоских монтажных поверхностей. Именно это обусловило применение финишных покрытий, обеспечивающих сочетание хорошей паяемости и плоской поверхности для установки и пайки высокоинтегрированных компонентов. В числе плоских финишных покрытий иммерсионное золочение – не единственное покрытие.

Но пока что оно занимает лидирующие позиции по распространенности в изделиях ответственного применения (таблица) [1].

Таблица. Распространенность финишных покрытии на мировом рынке печатных плат
 20002003200520082011
HASL-процесс65%62%54%45%25%
ИК-оплавление3%2%2%1%1%
Органическое покрытие (бытовые изделия)10%11%12%12% 12%
Иммерсионное золото по никелю14%16%19%26%30%
Иммерсионное олово с барьерным подслоем1%3%8%11%28%
Другие покрытия7%6%5%5%4%
Всего100%100%100%100%100%

Само покрытие представляет собой композицию из меди контактной площадки, подслоя химически осажденного никеля и иммерсионно осажденного золота.

Тонкий слой золота толщиной 0,05-0,1 мкм несет единственную функцию – защитить никель от окисления для последующей пайки. При пайке оно быстро растворяется в припое, при этом обнажается свежая поверхность никеля для смачивания припоем.

Всякий иммерсионный процесс состоит в реакции замещения одного металла другим из раствора. Поэтому толщина иммерсионного золота в данном случае принципиально не может быть большой: как только поверхность никеля будет закрыта золотом, ее взаимодействие с раствором для реакции замещения прекратится. Это значит, что все участки поверхности никеля будут обязательно покрыты золотом, пока они свободны для реакции замещения, а также что, несмотря на чрезвычайно малую толщину иммерсионно осажденного золота, его сплошность гарантируется самим механизмом процесса.

Иммерсионное золото можно было бы осаждать и прямо на медь контактной площадки, но их взаимная диффузия приводила бы к быстрой потере паяемости из-за превращения тонкого слоя золота в интерметаллоид CuXAuY, который не растворяется в припое. Барьерный подслой никеля толщиной 3-6 мкм предотвращает этот процесс диффузии и потерю паяемости.

Иммерсионное золото с подслоем никеля (Electroless Nikel/Immersion Gold, ENIG) позволяет проводить несколько циклов перепаек и гарантирует паяе-мость в течение 6 месяцев [3]. Это покрытие имеет плоскую контактную поверхность и хорошо смачивается припоем при правильном подборе флюса.

Иммерсионное золото можно также использовать как покрытие под накрутку, покрытие для контактов нажимного типа, для разъемов с нулевым усилием сочленения (контактирование без трения), для разъемных соединителей при условии их сочленения/расчленения не более пяти раз [3].

Последовательность процесса нанесения иммерсионного золота с подслоем химического никеля [2]:

  • кислая очистка;
  • микротравление;
  • активация;
  • химическое осаждение подслоя никеля;
  • нанесение иммерсионного золота.

Кислый очиститель удаляет масла, окислы, отпечатки пальцев с медных поверхностей. Он не оказывает воздействия на паяльную маску, краски, эпоксифенольные подложки. Микротравитель равномерно подтравливает медную поверхность, что дает отличную адгезию с никелем при его последующем осаждении.

Активатор – коллоидный палладиевый. Такой активатор полностью катализирует медную поверхность, не затрагивая диэлектрики. Использование активатора гарантирует получение плотного никелевого осадка при последующей обработке платы в ванне химического никелирования. Раствор химического никелирования дает качественное полублестящее покрытие сплавом никель-фосфор с хорошей пластичностью и отличной адгезией к медной поверхности контактной площадки (рис. 1) [2].

Рис. 1. Покрытие никель-фосфор, полученное из раствора химического никелирования КЕМ НИ 6000 (увеличение 10 000)

Из раствора иммерсионного золочения должен получаться плотный, мелкокристаллический, блестящий золотой осадок 24-каратного золота (рис. 2) [2].

Рис. 2. Плотное 24-каратное покрытие золотом, полученное из раствора иммерсионного золочения КЕМ А 3000

Исследования, проведенные в [4] и подтвержденные практикой работы ПТК ПП ГРПЗ, показали, что явление «черная контактная площадка» связано с чрезмерной коррозией никеля в процессе иммерсионного осаждения золота. Если кристаллическая структура осажденного никеля имеет вид, отличный от нормального (рис. 1), с большими меж-кристаллитными прослойками, как показано на рис. 3, это означает, что не вся поверхность никеля участвует в обменных реакциях с раствором золочения, а сами инородные прослойки, не покрытые золотом, являются причиной зарождения очагов коррозии (рис. 4).

Рис. 3. Кристаллическая структура химически восстановленного никеля с большими межкристаллитными прослойками

Рис. 4. Черная поверхность никеля (изображение увеличено)

Что провоцирует образование чрезмерно больших межкристаллитных прослоек?

Известно, что при образовании кристаллической структуры все инородные для кристалла компоненты вытесняются в пространство между кристаллами – в межкристаллитные прослойки. В данном случае фосфор, сопровождающий реакцию химического восстановления никеля, может образовывать с никелем твердый раствор, а может и вытесняться в межкристаллитное пространство. Мелкокристаллическая структура никеля с межкристаллитными прослойками образуется при содержании фосфора до 7%. При большем содержании фосфора – от 7 до 12% -структура никелевого слоя приобретает аморфную форму, а значит, не имеет кристаллической структуры и межкристаллитных прослоек. В этом случае реакция замещения никеля золотом происходит равномерно по всей поверхности с хорошей укрывисто-стью, что предотвращает процессы окисления никеля. Из этого возникает первая рекомендация: чтобы предотвратить образование «черной контактной площадки» при химическом никелировании, следует обеспечивать максимальную концентрацию фосфора.

Поверхностные процессы окислительно-восстановительных реакций, так или иначе, связаны с градиентами электрохимических потенциалов. Поэтому всякая неоднородность поверхности, включая краевые эффекты, недопустима для равномерной укрывистости золотом. И всякое локальное непрокрытие влечет опасность возникновения «черной контактной площадки». Отсюда вторая рекомендация: поверхности, подлежащие иммерсионному золочению, должны быть максимально сглажены, этого можно достичь при выполнении операции микротравления.

Процесс восстановления золота сопровождается растворением никеля, то есть это процесс коррозии никеля. При большой скорости реакции процесс замещения может оказаться несбалансированным, коррозия никеля может стать преобладающей, и под золотом уже образуется черная, пока не заметная глазу поверхность никеля. Предлагаемые рынком готовые процессы и растворы для иммерсионного золочения [5] предусматривают в своем составе компоненты, притормаживающие окислительно-восстановительный процесс. Третья рекомендация: нужно использовать надежных проверенных поставщиков химических процессов и материалов.

Общие рекомендации по обеспечению устойчивости процесса иммерсионного золочения:

  1. Большинство производителей используют комбинированный позитивный метод, предусматривающий применение металлорезиста в виде олова для избирательного травления меди. Для последующего нанесения маски и иммерсионного золочения его удаляют. Важно, чтобы его удаление и последующая промывка были полными, иначе остатки металлорезиста могут стать причиной локальной коррозии меди с распространением ее на последующие слои никеля. Для тентинг-метода нужно предусмотреть тщательное проявление и отмывку фоторезиста, не допуская наличия вуали.
  2. Подготовка поверхности под иммерсионное золочение, как уже было сказано выше, является основополагающей операцией обеспечения необходимой морфологии наносимых потом покрытий никеля и золота. Гарантированные результаты дают растворы микротравления [2, 5]. При микротравлении поверхность меди активируется за счет удаления верхнего «отравленного» слоя и получает микрошероховатость, обеспечивающую хорошую адгезию никеля. Равномерная активация поверхности меди способствует равномерному осаждению палладия за счет реакции замещения, а это, в свою очередь, обеспечивает равномерное осаждение никеля. Важно, что за этим должна следовать тщательная отмывка металлизируемой поверхности для предотвращения попадания палладия в раствор никелирования, что привело бы к разрушению раствора.
  3. При осаждении никеля важно предотвратить высокую скорость осаждения, что порождает толстые и глубокие межкристал-литные образования – причины коррозии.90 °C. В процессе работы раствор никелирования требует постоянного пополнения никелем и восстановителем. Поэтому ванны никелирования целесообразно оснастить системой автоматического дозирования и управления рН и температурой.
  4. Для обеспечения стабильности процесса никелирования в составе раствора предусмотрено наличие стабилизатора. Контроль содержания стабилизатора должен являться частью ежедневного обслуживания ванны химического никелирования. Активное перемешивание раствора способствует доставке стабилизатора к металлизируемой поверхности, компенсирующей его дефицит.
  5. Равномерность и скорость осаждения золота обеспечивается поддержанием его концентрации в растворе и температурой раствора. Слишком высокая температура ведет к неравномерному осаждению золота и нежелательному ускорению окислительно-восстановительных реакций. Слишком низкая температура замедляет процесс осаждения. Низкая концентрация золота обуславливает неоднородность покрытия с непрокры-тиями, под которыми никель не получает защиты от окисления и коррозии.
    Время погружения плат в ванну золочения должно быть достаточным для получения сплошной пленки, но не более. Излишнее пребывание плат в ванне золочения несущественно увеличивает толщину золота, но за счет неизбежных диффузионных процессов приводит к коррозии никеля.
  6. Иммерсионное золочение производится на монтажных поверхностях – в окнах паяльной маски. Нужно добиваться полного проявления, отмывки и отверждения маски, так, чтобы в окнах не было ее остатков, которые будут потом нарушать морфологию осадков. Не до конца отвержденная маска будет разрушаться в агрессивных горячих растворах химического никелирования и осаждаться на поверхности контактных площадок. Адгезия покрытий будет ослаблена.
  7. Некоторые поставщики паяльных масок не гарантируют их устойчивость к горячим растворам никелирования, поэтому они рекомендуют использовать иммерсионное золочение до нанесения паяльной маски. Это категорически недопустимо! Открытая поверхность диэлектрического основания плат, имеющего значительную пористость, впитывает ионногенные продукты растворов, которые не могут быть полностью удалены даже при тщательной промывке. Их остатки в виде ионов металлов и галогенов приводят к существенному снижению качества электрической изоляции плат и потере их надежности. Не до конца отмытые ионогенные остатки растворов снижают сопротивление изоляции в условиях повышенной влажности. Остатки химических загрязнений в условиях повышенной влажности провоцируют осмотические явления, приводящие к отслоению паяльной маски и влагозащитного покрытия.
    Ионогенные загрязнения создают на поверхности платы под маской электролит, в котором развиваются электрохимические процессы, завершающиеся образованием электропроводящих мостиков – «дендри-тов» и соответственно – коротких замыканий. Повышенные потери в диэлектрике платы, обусловленные присутствием химических загрязнений, снижают уровни СВЧ-сигналов (стандарт IPC 4252). Кроме того:
    • Обработка открытой поверхности плат в агрессивных растворах будет приводить к разрушению адгезионного слоя фольги и, как следствие, к отслоению тонких проводников и образованию под ними пазух, в которых скапливаются загрязнения.
    • Адгезия паяльной маски к проводникам, покрытым иммерсионным золотом, намного ниже, чем к медным проводникам. В процессе эксплуатации маска может отслаиваться. Поэтому паяльная маска должна наноситься только на развитую поверхность медных проводников (IPC-SM-839), получаемую с помощью механической обработки или микротравления, но не на тонкий блестящий слой золота.
    • В процессе нанесения паяльной маски на иммерсионное золото и ее термодубления поверхность золота «отравляется» парами органических соединений, входящих в состав паяльной маски, что ухудшает смачиваемость монтажной поверхности контактных площадок припоем и снижает надежность паяного соединения.
  8. На завершающей стадии обработки плата должна быть тщательно отмыта с контролем качества отмывки и высушена, а затем помещена в вакуумную упаковку.

 

Заключение

Иммерсионное золочение – процесс, требующий высокой технологической культуры. Приведенные рекомендации – лишь часть особенностей технологии золочения, которую использовали авторы.

Литература
  1. Review EIPC Winter Conference. Toulouse, France. 28-29 January 2010.
  2. Шкундина С., Семенов П., Ващук Г. Отраслевой стандарт открывает дорогу к использованию новых химических процессов и высококачественных материалов // Производство электроники. 2010. № 1.
  3. IPC-4552. Specification for Electroless Nikel / Immersion Gold (ENIG) Plating for Printed Circuit Boards. July 2002.
  4. Milad G., Martin J. Electroless Nickel / Immersion Gold, Solderability and Solder Joint Reliability as Functions of Process Control // Circuitree. 2000. № 10.
  5. Шкундина С. Новые процессы и материалы в производстве печатных плат // Технологии в электронной промышленности. 2009. № 4.

Золочение

Золотые покрытия можно наносить непосредственно на медь, медные сплавы, серебро и никель. Наилучшие результаты при золочении металлов обеспечивает нанесение золота на никель. Введение в состав золотых осадков кобальта, меди, серебра, сурьмы, индия и некоторых других металлов, дает возможность получать золотые сплавы различных цветов, и имеющих улучшенные эксплуатационные свойства. Такие сплавы характеризуются мелкокристаллической структурой, низкой пористостью, повышенным блеском и высокой износостойкостью. Золотосеребряные сплавы – “зеленое” золото или золотомедные – “розовое” золото наносят только на подслой золота, серебра или сплавов золота. Из электролита “розовое” золото можно осаждать золотомедные сплавы значительной толщины и обладающие наибольшей твердостью среди всех двойных сплавов на основе золота. К тому же цвет получаемых покрытий при массовой доле золота в сплаве, равной 85%, почти не отличим от цвета металлургического золота 585-й пробы.

Для нанесения золотых покрытий методом гальванического золочения в основном используются цианистые электролиты золочения, которые большинству показателям обеспечивают наилучшие результаты, по сравнению с не цианистыми электролитами. Основным компонентом в таких электролитах является анион золота, исключающий возможность контактного вытеснения золота медью и другими металлами, а осаждение золота на поверхности детали происходит в результате восстановления металла из цианауратного комплекса. Цианистые электролиты золочения можно разделить на три основные группы: щелочные, нейтральные и кислые.

Щелочные электролиты содержат золото, в пределах 8-12 г/л, свободный цианистый калий или натрий 20-80 г/л, и соль щелочного металла, для повышения электропроводности раствора, 70-100 г/л. Процесс золочения и осаждения золота в щелочных электролитах проводят при катодной плотности тока в диапазоне 0,1–1,1 А/дм2, температуре электролита 60-80оС и постоянном перемешивании. Режимы осаждения в щелочных электролитах несколько ограничены по сравнению с кислыми и нейтральными электролитами золочения, и помимо этого, их основным недостатком является накопление в растворе карбонатов, которые нужно периодически удалять. Щелочные электролиты золочения применяют в основном для получения первичного подслоя золота перед осаждением более толстых золотых покрытий.

Нейтральные электролиты золочения работают при рН = 6,0 – 8,0 и имеют низкое содержание свободного цианида, в пределах 1-2 г/л. Данные электролиты обладают низкой рассеивающей способностью, но имеют более высокий выход по току, чем щелочные электролиты и позволяют получать более низко пористые золотые покрытия. Но использование нейтральных электролитов золочения очень ограничено, так как в процессе работы в них накапливаются соли неблагородных металлов, что отрицательно сказывается на качестве получаемых золотых покрытий. Нейтральные электролиты золочения используются в основном для покрытия сплавами золото-медь и для нанесения покрытий большой толщины 20 мкм и более. Основными недостатками нейтральных электролитов золочения является их нестабильность и необходимость частой регенерации.

Кислые электролиты золочения работают при рН = 3 – 6, не содержат свободных цианидов, отличаются безвредностью и стабильностью, и имеют самое большое распространение, позволяя проводить процесс золочения при комнатной температуре 20-25оС и достаточно больших плотностях тока, до 1,5 А/дм2, что является их основным преимуществом. И, несмотря на то, что данные электролиты имеют более низкий выход по току, чем щелочные и нейтральные электролиты золочения, они позволяют получать более высоко блестящие золотые покрытия.

Комментарий. Перемешивание электролита и повышение концентрации золота в электролите позволяет значительно повысить выход по току, однако увеличение содержания золота в электролите способствует повышению потерь драгоценного металла, поэтому максимальная концентрация его в электролитах не превышает 15 г/л.

Помимо этого, кислые электролиты золочения не содержат свободных цианидов и работают, также как и нейтральные электролиты, с нерастворимыми анодами (в качестве анода используется титановая пластина или сетка с иридиевым или платиновым покрытием). К недостаткам кислых электролитов золочения можно отнести их относительно низкую рассеивающую способность и более высокие внутренние напряжения получаемых осадков. Благодаря хорошим физико-химическим свойствам широкую популярность получили лимоннокислые электролиты золочения.

Состав электролита блестящего золочения:

Дицианаурат калия (K Au(CN2)2) – 20-22 г/л

Комплексное соединение кобальта с ЭДТА -25-27 г/л

Плотность тока до 4,5 А/дм2; рН = 6,5-7,5; температура 20-32оС.

Состав электролита блестящего золочения (повышенной твердости):

Дицианаурат калия (KAu(CN2)2) 4 г

Сернокислый никель (NiSO4) – 1 г/л

Триэталонамин (C6H13NO3) – 10 г/л

Плотность тока до 1,5 А/дм2; рН = 3,0-4,5; температура 40-50оС

Оборудование для золочения использующееся в производственных цехах и лабораториях представляет собой регулируемый источник питания постоянного тока с высокой стабильностью, малым уровнем пульсаций, выдающий выходной ток до 20 А и обеспечивающий возможность малого “шага” регулировки до 0.05 А. Для золочения металлов и нанесения золотых покрытий используются нерастворимые аноды: титановая пластина или сетка с иридиевым или платиновым покрытием.

Для покрытия небольших по размеру деталей в гальванотехнике применяется золочение без тока: так называемый метод иммерсионного золочения. Покрытия, полученные методом иммерсионного золочения мало пористы, а время выдержки в электролите, в зависимости от толщины покрытия, составляет от нескольких секунд до нескольких минут. Ванны для иммерсионного золочения обычно изготавливают из стали или стекла.

Состав электролита иммерсионного золочения:

Золото (в пересчете на металл) – 1,2 г/л

Фосфат натрия (Na3PO3) – 7,5 г/л

Сульфат натрия (Na2SO4)- 0,15 г/л

Железосинеродистый калий (K3{Fe(CN)6})- 15 г/л

Карбонат калия (K2CO3) – 4 г/л

Температура электролита 70оС. Средняя скорость осаждения 1,5 мкм в час.

Выделение золота из отработанных электролитов золочения наиболее часто проводят контактным методом. Для этого, в отработанный электролит добавляют предварительно освинцованную мелкую цинковую стружку (освинцовывание проводят путем опускания стружки на 1 -2 минуты в раствор, содержащий 100 г/л уксуснокислого свинца). Для осаждения золота раствор выдерживают в течении 10-12 дней при комнатной температуре, добавляя в него каждые 2-3 дня, немного цинковой стружки (для проверки полноты осаждения золота, в отработанный электролит золочения на 5-7 мин добавляют порцию блестящей не освинцованной цинковой стружки; если стружка не темнеет, процесс восстановления закончен). Далее электролит фильтруют, оставшийся осадок с остатками стружки промывают, переносят в фарфоровую или стеклянную чашку и просушивают. После этого, осадок обрабатывают соляной кислотой (плотностью 1,19 г/см3), тщательно промывают и затем обрабатывают, нагретой до 35-40оС, азотной кислотой (плотностью 1,4 г/см3), в результате чего, осадок приобретает цвет металлического золота. Для ускорения осаждения золота, электролит дополнительно разрушают путем добавления в отработанный раствор избытка серной кислоты. Восстановление золота в подкисленном растворе также проводят цинковой стружкой.

Страница не найдена – Время электроники

Кажется мы ничего не нашли. Может быть вам помогут ссылки ниже или поик?

Архивы
Архивы Выберите месяц Февраль 2022 Январь 2022 Декабрь 2021 Ноябрь 2021 Октябрь 2021 Сентябрь 2021 Август 2021 Июль 2021 Июнь 2021 Май 2021 Апрель 2021 Март 2021 Февраль 2021 Январь 2021 Декабрь 2020 Ноябрь 2020 Октябрь 2020 Сентябрь 2020 Август 2020 Июль 2020 Июнь 2020 Май 2020 Апрель 2020 Март 2020 Февраль 2020 Январь 2020 Декабрь 2019 Ноябрь 2019 Октябрь 2019 Сентябрь 2019 Август 2019 Июль 2019 Июнь 2019 Май 2019 Апрель 2019 Март 2019 Февраль 2019 Январь 2019 Декабрь 2018 Ноябрь 2018 Октябрь 2018 Сентябрь 2018 Август 2018 Июль 2018 Июнь 2018 Май 2018 Апрель 2018 Март 2018 Февраль 2018 Январь 2018 Декабрь 2017 Ноябрь 2017 Октябрь 2017 Сентябрь 2017 Август 2017 Июль 2017 Июнь 2017 Май 2017 Апрель 2017 Март 2017 Февраль 2017 Январь 2017 Декабрь 2016 Ноябрь 2016 Октябрь 2016 Сентябрь 2016 Август 2016 Июль 2016 Июнь 2016 Май 2016 Апрель 2016 Март 2016 Февраль 2016 Январь 2016 Декабрь 2015 Ноябрь 2015 Октябрь 2015 Сентябрь 2015 Август 2015 Июль 2015 Июнь 2015 Май 2015 Апрель 2015 Март 2015 Февраль 2015 Январь 2015 Декабрь 2014 Ноябрь 2014 Октябрь 2014 Сентябрь 2014 Август 2014 Июль 2014 Июнь 2014 Май 2014 Апрель 2014 Март 2014 Февраль 2014 Январь 2014 Декабрь 2013 Ноябрь 2013 Октябрь 2013 Сентябрь 2013 Август 2013 Июль 2013 Июнь 2013 Май 2013 Апрель 2013 Март 2013 Февраль 2013 Январь 2013 Декабрь 2012 Ноябрь 2012 Октябрь 2012 Сентябрь 2012 Август 2012 Июль 2012 Июнь 2012 Май 2012 Апрель 2012 Март 2012 Февраль 2012 Январь 2012 Декабрь 2011 Ноябрь 2011 Октябрь 2011 Сентябрь 2011 Август 2011 Июль 2011 Июнь 2011 Май 2011 Апрель 2011 Март 2011 Февраль 2011 Январь 2011 Декабрь 2010 Ноябрь 2010 Октябрь 2010 Сентябрь 2010 Август 2010 Июль 2010 Июнь 2010 Май 2010 Апрель 2010 Март 2010 Февраль 2010 Январь 2010 Декабрь 2009 Ноябрь 2009 Октябрь 2009 Сентябрь 2009 Август 2009 Июль 2009 Июнь 2009 Май 2009 Апрель 2009 Март 2009 Февраль 2009 Январь 2009 Декабрь 2008 Ноябрь 2008 Апрель 2008 Март 2008 Февраль 2008 Январь 2008 Декабрь 2007 Ноябрь 2007 Октябрь 2007 Сентябрь 2007

Оборудование для производства печатных плат и гальваники

Гальванотехника в электронике, производстве печатных плат и изделий с использованием драгоценных металлов


9-10 декабря 2003 года в г. Москве прошел научно-практический семинар

Семинар состоялся и был проведен с участием и при поддержки следующих организаций

РОССИЙСКОЕ И МОСКОВСКОЕ ХИМИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВА им. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА
РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА 
РОССИЙСКОЕ ОБЩЕСТВО ГАЛЬВАНОТЕХНИКИ И ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ
НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО ЭЛЕКТРОХИМИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На семинаре выступили ведущие специалисты отечественных и зарубежных фирм, предприятий и ВУЗов, занимающихся разработкой процессов и производством оборудования для печатных плат. В работе семинара приняли участие сотрудники фирмы ЗАО «Химснаб» (г. Казань) и их зарубежные партнеры, представители фирмы «Юмикор» (Дегусса, Германия) – президент фирмы «Юмикор» Томас Энгерт и дипломированный химик Норберт Шульце. В программе конференции прозвучали следующие доклады. 

Процесс травления печатных плат и регенерация травящего раствора фирмы ELO-CHEM
Блутштейн С.Г., Ахмедьянов Р.А. (ЗАО «Химснаб», г. Казань)

Операция травления меди является одной из важнейших в технологии производства печатных плат. Процесс травления печатных плат обычно связан с образованием большого количества отходов, возникновением в процессе травления опасных и сложных с точки зрения утилизации соединений. Современный уровень развития производства и требования по охране окружающей среды выдвигают все возрастающие требования по экологической безопасности к оборудованию для печатных плат. 
Фирма ELO-CHEM представляет оборудование для производства печатных плат – систему регенерации и травления меди ELO-CHEM EZ 3000, которая позволяет осуществить одновременно травление и регенерацию меди из одного щелочного раствора. Применяемый фирмой ELO-CHEM специальный раствор «CTS-Recycling-Etch» принципиально соответствует известным травильным веществам на основе аммиака. Однако, используемый обычно хлорид меди здесь заменен на сульфат меди. Хотя это и влечёт за собой уменьшение скорости травления, но даёт возможность осуществления прямого электролиза травильного вещества, во время которого не выделяется газообразный хлор. Потеря скорости почти полностью компенсируется благодаря присадке ELO-Fast 40. 
Травильная машина и модуль EZ 3000 образуют два цикла регенерации физически независимых друг от друга. В первом цикле регенерации происходит накопление меди в травильном растворе. Травящий раствор циркулирует между травильной машиной и модулем EZ 3000. При этом постоянно происходит реактивация травильного раствора за счет подачи кислорода воздуха и аммиака. 
Во втором цикле регенерации осуществляется электролитическое восстановление меди, из отработанного травильного раствора. Мощность модулей регенерации EZ 3000 фирмы ELO CHEM составляет приблизительно 2,5 кг меди в час, чистота получаемой меди составляет 99,7%. Скорость травления – 40 мкм в минуту с ускорителем ELO-FAST 40, без ускорителя 25 мкм в минуту. 
Оба цикла отделены друг от друга в пространственном отношении и протекают независимо друг от друга. Функционирование процесса травления и регенерации меди, логически связаны между собой. 
Совместное протекание регенерации I и регенерации II координируется двумя измерителями плотности. Устройство измерения плотности регенерации I контролирует плотность травильного раствора на данный момент времени. Как только заданное значение плотности в травильной машине повысилось, автоматически включается регенерация II (электролиз). 
Второе устройство измерения плотности контролирует уровень концентрации меди в травильном растворе в электролизёре. 
Совместное протекание процессов измерения плотности, повышение уровня концентрации меди в электролизёре и разбавление травильного вещества в травильной машине происходит до тех пор, пока идёт процесс регенерации всей меди, из отработанного раствора травления. Если констатируется, что установленное значение плотности в травильной машине стало ниже заданного, электролиз автоматически выключается. 
При больших объемах производства для обеспечения постоянной производительности процесса травления в травильных машинах фирма ELO-CHEM предлагает использовать буферную установку с модулями регенерации. Буферная установка фирмы ELO-CHEM предназначена для подготовки свежего травильного раствора с низким уровнем концентрации меди и его подачи в травильные машины, для поддержания концентрации меди в травильной машине на общем постоянном уровне, регенерации использованного раствора.
Для малых по объему производств фирмой ELO-CHEM разработаны небольшие установки регенерации EZ 200-1000. Данные установки обладают такими же характеристиками, что и модуль регенерации EZ 3000. Производительность небольших установок регенерации составляет 0,2 – 1.0 кг меди в час, в зависимости от модели. 
За счёт жестко поддерживаемых параметров травления данная система с травильным раствором на основе сульфата меди заменяет широко распространенные щелочные и кислые растворы травления на основе хлорида меди и позволяет одновременно травить платы, изготавливаемые как по позитивному, так и по негативному методам. 

Системы регенерации фирмы ELO-CHEM обладают следующими достоинствами: 

-соответствуют всем действующим требованиям по экологии (полное отсутствие отходов и вредных выбросов),
-использование одного раствора в замкнутом цикле до 3-х лет, 
-возможность травления печатных плат как с сухим пленочным фоторезистом, так и с покрытием ПОС, или оловом на одной травильной установке, 
-возможность регулирования основных параметров процессов, таких как рН, уровень концентрации меди, 
-восстановление меди вследствие прямого электролиза травильного раствора -полная автоматизация процесса регенерации, 
-экономия затрат на покупку свежих химикатов, их утилизацию, возможность продажи восстановленной меди. 

Процесс травления печатных плат с регенерацией травящего раствора фирмы ELO-CHEM используется ведущими предприятиями по изготовлению печатных плат Европы, Азии и Америки. В России данная технология внедрена и успешно применяется на предприятиях в Москве, Чебоксарах и Ульяновске.

Работы фирмы Юмикор (Дегусса, Германия) в области печатных плат, электронике и покрытий драгметаллами.
Томас Энгерт, Норберт Шульце («Юмикор», Германия)

Фирма Юмикор (Дегусса до 2002 года, ОMG до 2003 года) давно известна в мире, как компания, занимающаяся на разработкой технологических процессов и производством химических реактивов предназначенных в основном для нанесения гальванических покрытий из драгоценных металлов и занимает там одно из лидирующих мест. Данные покрытия широко используются как финишное покрытие при изготовлении печатных плат, в гальванопластике и производстве ювелирных изделий. Одними из основных направлений в металлизации печатных плат фирмы Юмикор следует выделить следующие:

– гальваническое и химическое палладирование,
– нанесение гальванического золота,
– химическое никелирование и иммерсионное золочение,
– нанесение химического олова,
– нанесение покрытий сплавом медь-олово-цинк (Miralloy).

В последнее время фирма занимается разработкой технологических процессов для нанесения гальванических покрытий из меди. 
Современные тенденция развития оборудования для печатных плат, технологии производства печатных плат, обуславливает все более высокую степень интеграции новых структурных элементов. Следствием этого является появление на печатных платах всё более тонких структур и уменьшение расстояний между контактами. 
Одними из основных причин защиты чувствительной поверхности печатных плат является то, что в нормальных условиях медная поверхность печатных проводников не является устойчивой к коррозионному воздействию, имеет место процесс окисления поверхности, а также после хранения печатных плат, поверхность должна сохранять способность к паянию и бондеризации. 
Покрытия химического никеля и иммерсионного золота занимают прочное положение в производстве печатных плат, как защитно-декоративное покрытие. Благодаря хорошим способностям при паянии и бондеризации – также и после хранения – достигается высокая степень стабильности процесса. 
Фирма Юмикор предлагает процесс нанесения защитного покрытия: химическое никелирование NIRUNA и иммерсионное золочение AURUNA. 
Процесс осаждения химического никеля и иммерсионного золота носит название «процесс NIRUNA». С его помощью можно наносить покрытия на точнейшие проводниковые структуры, толщиной 50 мкм. Химически осаждённые покрытия никеля и золота отличаются оптимальной защитой от коррозии и по сравнению с гальваническим процессом обнаруживают только минимальные колебания величины толщины покрытия. После хранения они также хорошо повергаются паянию, допустимо также многократное паяние, и, кроме того, покрытия можно подвергать бондеризации алюминиевой проволокой. 
Прежде всего, медная поверхность подвергается специальной активации и в заключении наносится покрытие NIRUNA 811 (химический никель / фосфор) толщиной 3 – 5 мкм. Осаждение никеля на меди происходит селективно. Вследствие специальной активации можно избежать кристаллизации на базовом материале или лаке для паяния. В заключении на слой химического никеля наносят покрытие AURUNA 510 или 511 (иммерсионное золото) толщиной 0,05 – 0,2 мкм. Данной толщины достаточно для обеспечения поверхности, готовой для паяния и бондеризации алюминиевой проволокой. 
Одним из перспективных направлений в области нанесения защитно-декоративных покрытий фирмы Юмикор, является нанесение покрытия сплавом носящим название Miralloy. Название образовано от английских слов MIRROR + ALLOY, т. е. зеркало + сплав (зеркальный сплав). Данное покрытие создано на основе меди-олова и меди-олова-цинка, и в зависимости от их соотношения имеет различный цвет от белого до желтого и различную твердость покрытия. Покрытие обладает износостойкостью, твердостью, хорошим блеском, хорошей степенью выравнивания и распределения металла, устойчивостью к коррозии, окружающей среде, совместим с благородными металлами. Также покрытие Miralloy обладает антиаллергенными свойствами, что служит отличной заменой никелевым покрытиям, которое является сильным аллергеном. 

Область применения покрытие Miralloy:

– В качестве защитного покрытия
· Проводящие ток элементы
· Техника с использованием высоких частот
· Технологии соединительных элементов
· Контактные штифты
· Крышки для батареек
– В качестве декоративного покрытия
· Молнии, кнопки
· Галантерейные изделия
· Корпуса для часов
· Украшения, медали
· Колпачки для флаконов

Химическое золочение – Справочник химика 21

    Для химического золочения изделий из железа, никеля, кобальта, золота, серебра, платины, меди, магния и их сплавов предлагается [98] такой состав, г/л  [c.192]

    Для химического золочения может быть использован раствор, не содержащий цианистых соединений, что весьма существенно для золочения некоторых непроводящих материалов. В этом случае тщательно очищенное изделие (процесс обработки аналогичен процессу [c.85]


    Составы растеоров (г/д) контактного н химического золочения [c.224]

    Температура 92-9б°С, pH = 4,5-i-5,0. золочения. Для химического золочения [c.76]

    В радиоэлектронной и ракетной промышленности нашли применение составы для химического золочения, представленные в табл. 38 [49]. [c.192]

    Составы для химического золочения деталей в радиоэлектронной и ракетной промышленности [c.193]

    Предложен раствор для химического Золочения, не содержащий цианистых соединений [92]  [c.192]

    Химическому золочению можно под- в течение 10-15 мин, затем фильтруют, [c.76]

    Использование лигандов, дающих с ионами металла более устойчивые комплексы. Именно таким путем удалось составить растворы химического золочения и серебрения удовлетворительной стабильности. [c.86]

    Химическим золочением в патентной и производственной литературе часто называют и широко используемое иммерсионное осаждение золота, поэтому не все описанные рецепты золочения обеспечивают протекание автокаталитического процесса и получение покрытия на диэлектриках. Имеется критический обзор ряда растворов золочения [20]. [c.162]

    X а р и т о н ю к А. М Опыт химического золочения деталей. ГОСИНТИ, 1964. [c.206]

    В цианисто-щелочном растворе в присутствии борогидрида натрия можно получить более толстые покрытия и с большей скоростью осаждения, чем в растворе с гипофосфитом натрия Рекомеидуется следующий состав раствора для химического золочения изде-1ий нз меди никеля и ковара (г/л) дицианоаурат калия 6, гидроксид калия 7, цианистый калий 6,5, борогидрид натрия 0,4, температура 95—98 °С, скорость осаждения золота 2—3 мкм/ч. толщина покрытия может достигать 10 мкм [c.85]

    В литературе приводится довольно значительное количество различных составов для химического золочения. Подавляющее количество растворов химического золочения включает в себя цианистые соединения, что, естественно, повышает требования по технике безопасности при работе о ними. [c.191]

    Учитывая, что даже при самых благоприятных условиях срок эксплуатации растворов химического золочения все же невелик, особенно большое значение приобретает вопрос о регенерации отработанных растворов и промывных вод. В них, помимо основного компонента — золота, будут также присутствовать примеси составляющих сплава, на который наносили покрытие, восстановитель (для указанного выше случая — сернокислый гидразин и продукты его разложения). Применение для извлечения золота ионообменной смолы типа АВ-17 сопровождается сорбцией не только этого металла, но и примеси никеля, так что при последующем сжигании смолы получают сплав, содержащий около 10 % N1. Для регенерации 10 л раствора, содержащего 2 г/л Аи и 1,7 г/л N1, требуется около 67 г смолы [153]. Чтобы достигнуть возможно более полного извлечения золота, раствор последовательно пропускают через несколько колонок, заполненных смолой. Безвозвратные потери золота при этом составляют около 0,1 %. В очищенном от золота растворе разложение оставшегося сернокислого гидразина проводят при 90—95 °С, погрузив в него никелевую пластину. Скорость разложения восстановителя составляет около 50 г/(м -ч). Для повышения экономичности процесса регенерации предложено использовать активированные угли марки ЦНИЛХИ, отличающиеся большей селективностью по отнощению к золоту по сравнению с никелем [72, с. 91]. [c.226]


    В литературе приводится значительное количество рецептов химического золочения Химическое золочение осуществляется в растворе дицианоаурата калия KAu( N)2 к которому в качестве восстановителя добавляют гипофосфнт или борогидрид натрия По ГОСТ 9 047—75 рекомендуется следующий состав раствора для осаждения золота на медь и ее сплавы (г/л) золото (в виде дицианоаурата калия) 2—3, натрий лимоннокислый (трехзамешенный) 45— 50 аммоний хлористый 70—75, гипофосфит натрия 8—10, pH 7 5, температура раствора 80—85 °С, плотность загрузки 1—2 дм /л, скорость осаждения 1 мкм/ч Покрытие получается блестящим, но лучшие результаты получаются при использовании в качестве подслоя химически осажденного никеля [c.85]

    Курноскин Г. А., Флеров Ю. В., Шульпин Г. П. Химическое золочение в электронной технике. М. ЦНИИ Электроника , 1985. 42 с. (Обзоры по электронной технике. Сер. 7. Технология, организация производства и оборудование. Вып. 12.) [c.286]


Технология покрытия золотом, способы и техника золочения

Золото – благородный металл, обладающий эстетической привлекательностью и многими ценными свойствами. Поскольку в чистом виде оно имеет высокую стоимость, оптимальным решением становится нанесение тонкого слоя золота на поверхность изделий. Существуют разные техники золочения – их выбор зависит от размера предмета и преследуемых целей.

Сферы применения золочения

Золочение находит применение во многих сферах нашей жизни – выполняют его в защитных, декоративных, защитно-декоративных целях. В частности, покрытие 18-ти и 24-х каратным золотом позволяет придать статусный вид украшениям из серебра или металлических сплавов, а также помогает вернуть красоту золотым изделиям, потерявшим свою изначальную привлекательность.

Золочение декора и бытовых предметов облагораживает интерьер квартир и домов – процедуре подвергаются дверные ручки, вилки и ложки, краны, рамки картин, металлические детали светильников и пр.

Все возрастающий интерес вызывает золочение молдингов, хромированных вставок, автомобильных решеток, ручек, брелоков для ключей. Практикуется покрытие дисков золотом 24 карата, 18Kt/750, 14Kt/585.

Покрытие белым, розовым, зеленым золотом находит применение в случае с музыкальными инструментами, наградами, спортивными аксессуарами. Отдельного внимания заслуживает золочение гравировки, портсигаров, зажигалок, фляжек, деталей оружия и пр.

Тончайший слой золота напыляют на автомобильные, оконные и витражные стекла для контроля теплообмена в зимний и летний период. Золочение используется в стоматологии. Его широко применяют в микроэлектронике.

Технология подразумевает выполнение следующих основных этапов:

  • выбор способа золочения и подготовка всего необходимого для его проведения;
  • обезжиривание и протравливание поверхности;
  • нанесение покрытия;
  • финишная обработка.

Помимо напыления благородного металла в чистом виде (24 карата, 999 проба) практикуется покрытие желтым, белым, розовым, красным и зеленым золотом. В качестве легирующих добавок соответственно выступают кобальт, родий, медь, серебро (никель). Вместо 24-каратного металла осуществляется покрытие золотом 18, 14, 12, 10, 9, 8 карат – цифра означает весовые единицы чистого золота в 24 частях сплава.

Технология покрытия предметов сусальным золотом

Покрытие золотом пластика, дерева, металла и прочих материалов осуществляется с помощью тончайших листов – толщина сусального (облицовочного) золота составляет 0,13-0,67 микрон. В старину сусальное золото изготавливали вручную, сегодня используется специальное оборудование. В зависимости от толщины листа выделяют свободное и трансферное (на шелковой бумаге) сусальное золото. С первым работать очень сложно – малейшее дыхание мешает процессу. Хранится готовый материал в книжечках – каждый из 60-ти листов перекладывается бумагой. Нанесение сусального золота – процесс кропотливый. Технология основывается на способности раскатанного с лист золота притягиваться к поверхности на молекулярном уровне. Существует две техники золочения сусальным золотом: клеевая (на полимент) и масляная (на лак мордан). В первом случае получается глянцевая, а во втором – матовая поверхность. Клеевой способ используется при проведении внутренних работ.

Амальгамное золочение

Амальгамный (огневой) метод золочения– еще один старинный способ нанесения драгоценного металла. Он характеризуется высокой степенью долговечности, но сам процесс чрезвычайно токсичен и сегодня не используется. Сутью метода является молекулярное проникновение в основу растворенного в ртути драгоценного металла (в процессе обжига ртуть испаряется, а золото остается). Примером такой работы является купол Исаакиевского собора в Петербурге.

Гальваническое золочение

Процесс золочения гальваническим методом сегодня используется чаще всего. Он применим в случае, если осуществляется обработка токопроводящих изделий. Электролитом становится раствор солей золота. В него погружают деталь – при прохождении тока положительно заряженные частицы, высвободившиеся из солей металла, оседают на поверхности изделия и образуют ровный слой золота.

Еще лучший результат удается получить с помощью селективного способа электрохимического золочения. Применение такой техники позволяет в десятки раз повысить скорость осаждения металла на изделии. Износостойкость и твердость золотого покрытия увеличивается более чем в 3 раза. Проникновение золота происходит на молекулярном уровне. Гальванические методы находят применение при золочении сувенирной продукции, ювелирных изделий, зубных протезов и пр.

Техника иммерсионного золочения

Этот вид золочения не подразумевает приложения внешнего тока. При погружении детали в раствор из менее электроотрицательного металла происходит процесс иммерсионного осаждения. После прекращения контактного обмена он завершается. Технология включает несколько этапов – начинается работа с кислой очистки поверхности и микротравления, а заканчивается химическим осаждением слоя никеля и последующим нанесением иммерсионного золота. Технология находит применение при производстве печатных плат, выводов элементной базы, корпусов, микросхем и прочей продукции где требуется ультразвуковая сварка или пайка.

Способы химического золочения

В домашних условиях золочение декора, покрытие золотом ложек, декоративных цветов и прочих металлических предметов осуществляется путем натирания их поверхности пастой хлорного золота или погружения в раствор с цинковым контактом. В первом случае золото растворяют в смеси азотной и соляной кислот (1:3). Соотношение золота и раствора – 1г/10 мл. Жидкость выпаривают, соблюдая меры безопасности. Полученное хлорное золото соединяют с плавленым (отмученным) мелом, винным камнем и кровяной солью. После нанесения кисточкой пасты предмет оставляют на определенное время. Затем его промывают и полируют. Смешав хлорное золото с эфиром выполняют узоры и надписи.

Чтобы приготовить раствор для золочения из хлорного золота, с ним соединяют дистиллированную воду (ее температура должна составлять около 50-60 градусов), поташ и соль. Обезжиренный, протравленный кислотой и промытый в воде предмет погружают в раствор и прикасаются к нему цинковой палочкой. После завершения процесса осаждения золота предмет промывают и полируют. Чтобы вникнуть в детали технологии стоит посмотреть мастер класс по золочению.

Золочение карандашом

Еще одним «домашним» методом является использование гальванокарандаша в котором анодом служит наконечник, а катодом – поверхность изделия. Принцип осаждения аналогичен гальваническому способу покрытия, но используемое оборудование исключает использование ванны с раствором.

Благородный металл не только украшает изделия, но и выполняет защитные функции. Процесс золочения стоит доверить профессионалам – отсутствие опыта и использование опасных компонентов часто приводит к нежелательным последствиям.

Смотрите также:

  • 10000

     Содержание статьи: Виды золочения дома Гальванический способ Раствор для электролита Готовые решения для гальваники Технология золочения придает свежий и праздничный…

    Tags: золочения, золочение, раствор, покрытия, металла

  • 10000

    Золотой цвет – символ богатства и роскоши. Этот благородный металл имеет высокие декоративные свойства и химическую стойкость. Это обеспечивает золоту…

    Tags: золочение, золочения, золотом, покрытие, металла

  • 10000

    С ценами на услуги золочения можно ознакомиться в конце этой статьи. Позолота – процедура, которая заключается в нанесении гальваническим или…

    Tags: золота, покрытия, золочение, используется

металлизация и финишные покрытия — Публикации А-Контракт

Мы уже рассмотрели [1] одну из наиболее крупных составляющих производственных затрат, управление которой в значительной мере зависит от разработчика, – базовый материал платы. Взглянув на диаграмму удельной стоимости этапов производства (рис.1), которая уже приводилась в статье [1], мы увидим, что вторая позиция, также вносящая большую долю в себестоимость платы и тоже относящаяся к компетенции разработчика, это процессы металлизации и финишных покрытий.

Рис.1. Распределение затрат при производстве 4слой ной печатной платы [2]

Металлизация отверстий – выбор невелик

Для двухслойных и многослойных плат обеспечение электрической связи между слоями платы осуществляется при помощи металлизации отверстий. В качестве металла используется медь. Наиболее распространенный процесс – химическое осаждение меди из растворов, содержащих соль двухвалентной меди, восстановитель, комплексообразователь, буферные (регулирующие рН) и другие добавки. После сверления отверстий и их подготовки при помощи катализа торов, очистки, промывки начинается процесс металлизации, занимающий обычно 10 и более часов. Режимы работы оборудования, составы химических реагентов, обеспечивающие необходимое качество и требуемый выход годной продукции, подбираются технологом.

Производство жестких печатных плат регламентируется различными рекомендациями и стандартами, в частности, стандартами IPC6012 и IPCTM650. В этих документах подробно расписаны характеристики плат в зависимости от их класса и типа, условия проведения испытаний и проверок. Согласно стандартам IPC, электронные блоки по уровню надежности делятся на три класса:

  • класс 1, “основной”, когда внешний вид не является приоритетом, а выход блока из строя не является критичным для функционирования системы;
  • класс 2, “специальный”, когда во внешнем виде допускаются некоторые дефекты, а выход из строя нежелателен, но не критичен;
  • класс 3, “высокой надежности”, когда внешние дефекты неприемлемы, выход из строя является неприемлемым.

Требования, предъявляемые к изделиям 1 класса надежности, самые мягкие, 3 класса – наиболее жесткие. Стандарт IPC6012 регламентирует среднее и минимальное значения толщины слоя металла на стенке отверстия; установленные им значения приведены в табл.1.

Таблица 1. Толщина меди на стенках металлизированного отверстия для разных классов надежности изделия [3]

Как видим, в таблице определены два значения толщины металлизации: номинальное и минимальное. Это необходимо потому, что при самых лучших реактивах и самой тщательной настройке процесса осаждения абсолютная равномерность толщины металла недостижима.

Рис.2. Металлизированное отверстие на чертеже (а) и в реальности (б)

На рис.2а представлено изображение ожидаемого профиля медной стенки на срезе отверстия, а на рис.2б – реальный вид отверстия на срезе тест-купона. Тест-купон представляет собой специально выделяемую зону технологической заготовки – панели из нескольких будущих плат, иногда – из нескольких типов плат. В этой зоне высверлены отверстия, по диаметру совпадающие с отверстиями в платах. Отверстия проходят процесс металлизации вместе со всей заготовкой, и затем на них проводится контроль металлизации (рис.3), результаты которого попадают в отчет.

Рис.3. В таком виде заказчику предоставляется тестовый купон, если он требует этого для подтверждения результатов контроля. Срез купона по линии диаметров отверстий залит в цилиндр из прозрачного пластика.

В стандартах IPC содержатся рекомендации по тест купонам для разных этапов производства, но точную их конфигурацию каждое производство определяет для себя самостоятельно.

На рис.4 представлена часть отчета с производства с указанием точек, для которых проводится контроль толщины металлизации на срезе тест-купона; точки обозначены буквами A-F для сквозных отверстий и A-C – для слепых.

Рис.4. Фрагмент отчета, выпускаемого по результатам контроля металлизации отверстий. Заголовки таблицы даны в переводе автора, размеры приведены в микрометрах.

Контроль сквозных и слепых отверстий ведется раздельно, на рисунке показана строка результатов контроля сквозного отверстия. Максимальная толщина металла на стенке отверстия не регламентируется, но фиксируется в отчете для последующего вычисления среднего значения толщины металлизации.

Итак, назначая класс надежности изделия, разработчик фактически выбирает значение толщины металлизации для контроля в пределах, указанных в стандарте. С точки зрения экономии затрат на данном этапе он должен учитывать, что стоимость производства с повышением класса растет; так, для класса 3 она в среднем в 2,5 раза выше, чем для класса 2. При этом не следует забывать, что производство платы по классу 3 могут реально гарантировать лишь немногие из производителей, основная их масса работает по 1 и 2 классам.

Иногда разработчику необходимо увеличить толщину металлизации в некоторых отверстиях – например, по результатам расчета токовой нагрузки. Данная ситуация с точки зрения производства является нестандартной, и согласование таких требований полностью зависит от опыта технолога и его решимости отойти от норм, указанных в стандартах. На стоимости платы это может сказаться кардинально, поэтому в таких случаях лучше применить уже давно известное решение: в цепях, по которым протекают большие токи, проектировать не одно, а несколько отверстий и таким образом приводить токовую нагрузку в расчете на одно отверстие к величине, позволяющей оставаться в пределах стандартизированной толщины металлизации.

Финишные покрытия: разнообразие, преимущества, проблемы

В отличие от металлизации отверстий, для принятия решения по которой у разработчика почти нет альтернативы, выбор финишного покрытия платы заметно шире. Напомним, что основное назначение финишного покрытия состоит в защите контактных площадок от окисления меди при большом временнoм промежутке между изготовлением платы и монтажом элементов, то есть в обеспечении их сохранности для процесса пайки. Рассмотрим самые популярные финишные покрытия.

HASL (Hot Air Solder Leveling) – погружение в при пой с выравниванием горячим воздухом. Плату с подготовленными площадками, покрытую флюсом, окунают в ванну с расплавленным припоем, после чего охлаждают и очищают. Состав припоя – 62-63% олова и 36-37% свинца, иногда присутствует 1-2% серебра (без учета примесей других металлов). Припой покрывает площадки, излишки же сдуваются потоком воздуха – “воздушным ножом”. Толщина покрытия обычно лежит в пределах 5-20 мкм.

Поверхность площадок с таким покрытием имеет хорошую смачиваемость, паяное соединение компонентов – отличные показатели по прочности; возможен неоднократный ремонт (перепайкой компонентов), плата сохраняет паяемость достаточно долго. Недостатки технологии хорошо известны. Прежде всего это невозможность ее применения для плат, на которые устанавливаются компоненты с мелким шагом – минимальная величина зазора для них составляет порядка 0,15 мм. Причин две: риск замыкания между площадками и неудовлетворительная плоскостность последних. Далее, в HASL процессе платы подвергаются высокотемпературному удару, из-за чего такое покрытие не рекомендовано для тонких плат (толщиной меньше 0,6 мм). Также HASL не рекомендован при производстве плат на основе керамики или тефлона ввиду высокого риска повреждения материала.

Альтернативный вариант технологии HASL – облуживание бессвинцовым припоем (lead free HASL, Lf HASL). Бессвинцовый припой содержит порядка 97-99% олова, в качестве небольших добавок присутствуют медь, серебро, иногда германий, никель. Такой состав требует еще более высокой температуры расплава, соответственно, платы подвергаются еще более сильному тепловому удару. Поэтому данное покрытие при меняют для плат, изготовленных из высокотемпературных материалов. Достоинства и недостатки аналогичны использованию покрытия HASL. По стоимости различия между стандартным и бессвинцовым оплавлением практически нет.

Органическое защитное покрытие (Organic Solderability Preservative – OSP) является одним из недорогих и простых способов защитного покрытия с хорошим уровнем паяемости. Покрытие наносится в виде пленки на всю поверхность платы. Плату после очистки и микротравления окунают в ванну с раствором на основе бензотриазола или фенилимидазола. В заключение следует полоскание и сушка плат, весь процесс обычно занимает около 15 мин.

Достоинство OSP состоит в том, что при монтаже вывод компонента паяется непосредственно к меди. В результате мы имеем покрытие, процесс нанесения которого относительно прост и дешев, а площадки имеют отличные показатели по плоскостности и неплохую паяемость. В качестве недостатков следует упомянуть неравномерность покрытия контактных площадок на разных участках платы из-за ее неидеальной плоскостности. Там, где слой покрытия будет тонок, возникает риск окисления меди; там, где слой избыточно толст, можно ждать проблем со смачиваемостью при пайке. OSP малопригодно к ремонту, а при электроконтроле щупы тестера разрушает его в точках касания. Срок жизни покрытия короткий, дли тельное хранение невозможно.

Следующая группа – иммерсионные покрытия. В процессе нанесения таких покрытий платы, перемещаясь по технологической линии, проходят несколько этапов погружения в ванны с различными растворами. Реакция замещения одного металла другим останавливается, как только на поверхности образуется пленка, препятствующая обмену. Поэтому толщина такого покрытия не может быть большой. Платы в этом процессе не подвергаются температурному удару, имеют хороший уровень паяемости.

Первый вариант – иммерсионное золото по под слою никеля (Electroless Nickel / Immersion Gold – ENIG). Золото предотвращает окисление никеля и обеспечивает превосходную паяемость, а никель служит барьером между медью и слоем золота, предотвращая их взаимную диффузию. Технология имеет преимущество в виде плоских площадок для компонентов с мелким шагом, обеспечивает значительный срок хранения.

Но процесс производства сложен, требуется несколько этапов очистки, активатор на основе палладия; суммарное время нанесения покрытия – порядка одного часа. Все это обусловливает высокую стоимость ENIG. Тем не менее, сегодня его могут выполнять большинство производителей в Азии, Европе и Америке.

Для ENIG в литературе описана проблема “черной площадки”, когда паяные соединения имеют недостаточную прочность из-за плохого контроля при нанесении никеля, который подвергся коррозии. Такие площадки после демонтажа элементов имели крайне низкий уровень паяемости, что ухудшало качество пайки компонентов, вплоть до невозможности монтажа. Однако производители смогли найти нужные составы растворов и детально отработать технологию процесса, так что в настоящее время неприятность такого рода встречается довольно редко. На рис.5а, 5б, 5в представлено схематическое изображение этапов нанесения покрытий.

Рис.5. Этапы нанесения покрытий [4]: а – HASL, б – OSP, в – ENIG. Последовательность процесса – сверху вниз

Можно убедиться, что нанесение иммерсионного золота – действительно достаточно сложный процесс.

Иммерсионное олово (Immersion Tin – ImmSn) и иммерсионное серебро (Immersion Ag – ImmAg). Эти покрытия можно рассматривать как альтернативу ENIG. Их технология не включает создание барьера из никеля, что упрощает процесс создания покрытий, сокращая время нанесения примерно до 30 мин и уменьшая стоимость процесса по сравнению с ENIG. При монтаже получается надежное паянное соединение. Однако при всех своих достоинствах покрытия довольно капризны: для олова потенциальной проблемой является рост “усов”, что порождает риск выхода блока из строя вследствие замыкания цепей, серебро же активно впитывает серу из окружающей среды и быстро становится непригодным для пайки компонентов. Условия хранения и транспортировки плат с такими покрытиями усложнены и требуют дополни тельного контроля, срок хранения меньше, чем плат с оплавлением припоем. К тому же не каждый производитель имеет на производстве отдельную линию для нанесения таких покрытий.

В последние годы все большей популярностью начинает пользоваться покрытие химический никель / химический палладий / иммерсионное золото (Electroless Nickel / Electroless Palladium / Immersion Gold – ENEPIG). Это покрытие можно назвать дальнейшим развитием технологии ENIG путем введения слоя палладия в дополнение к слою никеля. Оно имеет важное преимущество перед другими: на платах с покрытием ENEPIG можно не только паять компоненты по стандартной технологии, но и производить разварку золотой или алюминиевой проволокой. Но и стоимость этого вида покрытия заметно выше по сравнению с другими.

Также следует упомянуть вариант относительно ред кого покрытия – иммерсионное золото по серебру, без применения слоя никеля (Autocatalic Silver Immersion Gold – ASIG). Данная технология, в первую очередь, рассчитана на область СВЧ-устройств. Основные преимущества: меньшие потери при высоких частотах и возможность раз варки золотом. Этот техпроцесс относительно новый, стоимость его выше, чем у других покрытий, поэтому пока он используется немногими производителями.

В заключение следует рассмотреть покрытия, которые не участвуют в процессе пайки, а требуются для других задач. Основное широко известное покрытие такого рода – гальваническое золочение по под слою никеля. Оно требуется, когда медные площадки на плате предназначены не для пайки, а для работы в условиях механической нагрузки. Известный пример – краевой разъем видеокарты, которую вставляют в слот AGP или PCIe в материнской плате. По применяемым материалам техпроцесс похож на процесс нанесения ENIG, а отличие его от иммерсионного золочения в том, что наращивание золота ведется при помощи пропускания тока через покрываемые площадки. Делается это при помощи добавления на заготовке платы технологической шины, соединенной с площадками, которые погружены в раствор, и подключенной к источнику питания. Это позволяет поддерживать процесс до достижения слоем золота толщины до 2 мкм. На финишном этапе при вырезании платы из заготовки площадки разъема отделяются от шины. Получаемое покрытие более долговечно под механической нагрузкой по сравнению с иммерсионным золотом, однако почти непригодно для пайки. Стоимость покрытия напрямую зависит от площади нанесения и толщины золота.

Стандарт IPC6012 рекомендует обеспечивать толщину золота на краевом разъеме порядка 0,75 мкм для 2 класса надежности и 1,27 мкм для 3 класса. По такой же технологии возможно селективное золочение площадок под контакты клавиатуры, а также под разварку выводов компонентов.

Немного статистики

Время от времени проводится оценка популярности покрытий, существуют разные оценки от разных производителей и экспертов; общую картину можно себе представить, например, по рис.6.

Рис.6. Распространенность различных типов защитных покрытий печатных плат с общими объемами выпуска; данные 2011 года [5]


Лидерство пока остается за покрытием OSP, поскольку оно применяется в производстве массовых относительно недорогих устройств: мобильных телефонов, блоков питания для бытовой техники и т. п. – там, где цена играет основную роль, а ремонт устройства нежелателен или маловероятен. Оба варианта HASL, свинцовый и бессвинцовый, также занимают значительную долю рынка, так как их надежность позволяет использовать их в блоках специального назначения – в военной и авиакосмической отраслях, в медицине.

Заслуживает внимания небольшая популярность ENIG по сравнению, например, с иммерсионным серебром. Стоит также отметить, что, если построить такую диаграмму только для плат, спроектированных по 3 классу надежности, то картина может быть другой, поскольку при их изготовлении широко применяются покрытия HASL и ENIG.

***

Какой вывод может сделать разработчик? В целом такой же, какой сделан относительно базового материала печатной платы: необходимо иметь четкое представление о требованиях проекта и выбирать параметры платы в соответствии с ними. Если задача стоит в получении устройства с низ кой ценой, а требования по надежности продукции невысоки, то, в первую очередь, надо присмотреться к недорогим покрытиям, например, OSP, а плату изготавливать по 2 классу. В случае изделий специального назначения, где надежность стоит на первом месте, не следует забывать о старом проверенном оплавлении припоем ПОС61, а когда это невозможно, то обращаться к выбору одной из технологий иммерсионного покрытия.

Литература:

  1. Рябушкин В. Что надо знать разработчику печатных плат: выбор базового материала // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2015. № 6. С. 182-186.
  2. www.goldphoenixpcb.com.
  3. IPC6012, www.ipc.org
  4. www.linkedin.com/pub/craigmyers/4/6a7/b98.
  5. PCB magazine, May 2012; www.magazines007.com.
  6. Печатные платы. Справочник. В двух книгах / Под ред. Кумбза К.Ф.; пер. с англ. под ред. д. т.н., проф. А.М.Медведева.

Раствор для иммерсионного золочения –

Подробная информация о продукте

Описание

Упаковка

Наборы по 1 или 4 кварты (часть A и часть B) в контейнерах, отвечающих требованиям ООН 05 по качеству, если не указано иное

Характеристики

  • Хорошая химическая стойкость
  • Отличная адгезия
  • Коррозионная защита в меди и никель
  • Очень припаяемые отложения
  • Очень приятельные отложения

Особенности и преимущества

  • Cyanide Free Complaturation
  • Пластины Чистого золота быстро
  • мелкозернистая структура золота
  • Обладает необычайной устойчивостью к влаге и соляному туману
  • Отличная способность к пайке
  • Процесс прост в эксплуатации и обслуживании
  • Однородные и гладкие поверхности с хорошо контролируемой толщиной и превосходной однородностью

Общее описание

Immersion Gold CF представляет собой двухкомпонентную систему, подходящую для получения тонких золотых пленок на металлических поверхностях методом химического погружения.Состав без цианида обеспечивает пониженную токсичность и улучшенную совместимость по сравнению с составами с цианидом. Immersion Gold CF использует разность потенциалов ЭДС для покрытия золотых пленок с хорошей адгезией. Immersion Gold CF наносит золото на никель с высоким и низким содержанием фосфора, а также на медь.

Безопасность и документация

Информация по безопасности

Загрузить паспорт безопасности части A и части B. Свяжитесь с NANO3D SYSTEMS LLC для получения сертификата анализа

СПЕЦИФИКАЦИЯ (Rev.1 020419)

ELPI-EL3G-100A-01

Immersion Gold Plating Solution

Plating Formula:

AU Металлический контент (часть B) – 0,5 т.е. oz / gal

pH (Часть B)                              –                              9

Для приготовления 4 л раствора для иммерсионного золочения используйте 3535 мл части A и 250 мл части B. Перемешайте. Весь материал растворяется, когда гальванический раствор работает при температуре 70-75 o C.

СРОК ГОДНОСТИ :    Срок годности этого раствора 12 месяцев.

УПАКОВКА : Для комплекта для иммерсионного золота CF в кварте упаковка включает 1-квартовую бутылку из натурального пластика части A и бутылку из натурального пластика на 4 унции части B. Часть А и натуральная полибутылка на 8 унций части В. Большие упаковки также доступны по запросу.

Дополнительная информация

Свойства:

3 70-75 O C C C C C C C C C
Соотношение смеси 3,535 мл Часть A, 250 мл Часть B
Содержание золота 0.5 TR OZ / GAL
Толщина покрытия 0,25 μ максимум
pH 80113 PH 8.6-9,0 (ниже с лимонной кислотой)
Рабочая температура
Покрытие Оценить Ni (низкое фосфора) 0.025 μ / мин Ni (высокий фосфор) 0,01 μ / мин Cu 0,04 μ / мин
Танк Стекло
Перемешивают Непрерывный, Обязательный

ПРИМЕНЕНИЕ: Никель и медь должны быть очищены в разбавленной соляной кислоте (примерно 10%) перед нанесением покрытия.Для достижения наилучших результатов рН следует отрегулировать и поддерживать в диапазоне 8,6-9,0. Часть А следует добавить в резервуар для покрытия, а затем часть В при перемешивании. Дайте двум частям смешаться в течение 5-10 минут перед использованием.

Иммерсионное золочение Вопросы и ответы, проблемы и решения


образование … веселье … алоха дух

Звоните прямо! (сайт без регистрации)

—–

Непрекращающаяся дискуссия, начавшаяся еще в 1998 году…

1998 г.

В. Всем привет.Может ли кто-нибудь объяснить, почему пара плоскогубцев покрывается золотом при погружении в ванну с золотом, хотя они не были подключены к выпрямителю.


1998

А.


1998 г.

A. Это явление известно как иммерсионное покрытие. Плоскогубцы, которые вы используете, могут быть покрыты другим металлом, например хромом, или могут иметь железную основу. Поскольку золото является очень благородным металлом (то есть очень неактивным), оно предпочитает находиться в твердом металлическом состоянии, а не в ионной форме, которая может быть обнаружена в ванне с золотом. Железо или хром являются активными металлами по сравнению с золотом, поэтому эти металлы растворяются (ионизируются) в ванне, заменяя ионы золота, которые становятся твердыми (золотая пластина).Следующее химическое уравнение показывает, как работает основной процесс в ванне с цианистым калием и золотом:

3KAu(CN)2 + Fe(тв.) = 3Au(тверд.)+ K3Fe(CN)6

Это также можно рассматривать как электрический процесс (как и все химические реакции), когда электроны передаются от железа к золоту. Атомы золота в ионной форме имеют электроны, отсутствующие на их внешних электронных орбитах (эти недостающие электроны висят вокруг иона цианида-CN), что придает ионам золота положительный электрический заряд.Электроны на орбите вокруг атомов железа предпочитают находиться на орбите вокруг положительно заряженных атомов золота. Это означает, что электронная орбита золота обеспечивает более низкое энергетическое состояние для электронов, чем орбита железа, и, согласно законам термодинамики, процессы всегда движутся к самому низкому энергетическому состоянию. Таким образом, без применения внешнего источника электроэнергии в золотой ванне создается электрическая цепь.

При правильной настройке вы можете создать золотую батарею – похожую на свинцово-кислотную батарею, но с другим химическим составом и намного дороже.



Необходимое оборудование для электрогравиметрических измерений для анализа раствора иммерсионного золота

2002 г.

В. Здравствуйте, друзья,

Я сделаю иммерсионное золочение к концу этого года. Итак, мне нужно оборудование для анализа содержания золота (от 1,5 до 3,5 г/л). Кто-то порекомендовал мне использовать электрогравиметрический метод для анализа этого содержания золота.- Извините, этот запрос предложений устарел
     Просмотреть текущие запросы предложений

—-
Ed.примечание: этот веб-сайт хорошо работает для технических предложений , но хуже для коммерческих рекомендаций , потому что он слишком анонимен, и люди иногда изображают из себя довольных клиентов, которые на самом деле являются подставными лицами для определенных продуктов. Поэтому мы просим, ​​если кто-то предложит бренд, пожалуйста, предложите два или три 🙂



Иммерсионное золото – не смачивающий Бессвинцовый припой

2006 г.

В. Мы вставляем соединитель Gold Pin Thru Hole в печатную плату с покрытием Immersion Gold.
Разъем припаивается вручную с использованием бессвинцового водорастворимого припоя.
Наша проблема заключается в том, что около 20% выводов не смачиваются до верха печатной платы.
Неважно, как долго вы держите паяльное жало на грифе или сколько флюса используете.
Думаю, мы используем достаточно большую насадку для обогрева. Это самый большой, который будет работать в пределах зоны пайки. Припой на выводах мгновенно плавится при контакте с наконечником, поэтому я думаю, что тепла достаточно.


2007 г.

A. Во-первых, ваш вопрос не подкреплен описанием вашего процесса. Как определили, что золото отслаивается от слоя EN? Было ли это с помощью тестовой ленты?

Как правило, если отслоение происходит на краю контактной площадки, ближайшем к паяльной маске, вполне вероятно, что в углублениях паяльной маски могут быть загрязнения. Убедитесь, что после промывки после покрытия EN используется деионизированная вода. Это важно, если ваш процесс является непрерывным, когда сразу после процесса EN плата попадает в резервуар для иммерсионного золота.



Чтобы свести к минимуму усилия по поиску и предложить несколько точек зрения, мы объединили ранее отдельные темы на этой странице. Пожалуйста, извините за повторение, несоблюдение хронологического порядка или то, что может показаться читателям неуважительным к предыдущим ответам – этих других ответов могло не быть на странице в то время 🙂



25 ноября 2009 г.

В. Здравствуйте, у меня проблема с отслоением Au/Ni. Мой процесс – это иммерсионное золото, используемое для промышленных печатных плат.



Электролитическое золочение – напыление методом погружения на неэлектрифицированный корпус

8 января 2020 г.

В. У меня есть детали, в которые вмонтированы герметичные стеклянные штифты. Штифты припаяны к золотой пластине. Я пропускаю детали через никель Вуда при 30 ASF, сульфамат никеля при 5 ASF, а затем цианид калия при 5 ASF. После позолоты корпуса из нержавеющей стали 304 обесцвечиваются от иммерсионного золота. Это иммерсионное золото вызывает проблемы на последующих этапах, когда мы приступаем к сварке узлов во фланец.

Читая эту ветку, я заметил упоминание о гальванической реакции в гальванической ванне. Может ли это быть причиной иммерсионного золота? Не связано ли это с загрязнением никелем в гальванической ванне?

Я могу сделать заднюю полоску из светлого золота и удалить иммерсионное золото, но это требует много дополнительного времени, и трудно убедиться, что все золото удалено из корпуса.


январь 2020 г.

А.Привет Бенджамин. Эта ветка блуждает между темой процесса иммерсионного золочения и темой непреднамеренных золотых отложений, поэтому я не сразу понял вашу ситуацию … которая, по-видимому, заключается в том, что вы делаете электролитическое золочение на штифтах, но золотой раствор непреднамеренное погружение в корпус из нержавеющей стали.

Гальванический ток не может течь между предметами, которые электрически изолированы друг от друга, и я предполагаю, что корпус из нержавеющей стали будет изолирован от контактов.Так что я не думаю, что это все. Скорее, это реакция вытеснения, при которой некоторое количество металла в корпусе переходит в раствор, когда золото выходит из раствора. Штифты из нержавеющей стали или коварные? Поэтому ты делаешь “Никель Вуда”? Просто исходя из книжных знаний, а не из опыта, я ожидаю, что корпус из нержавеющей стали останется пассивным и не поддастся иммерсионным отложениям, если к нему не будет подаваться электричество во время процесса удара никеля; но, возможно, ваш цикл предварительной обработки несколько активирует его.
Finishing.com стал возможным благодаря …
этот текст заменяется на bannerText

Отказ от ответственности. На этих страницах невозможно полностью диагностировать проблему чистовой обработки или опасность операции. Вся представленная информация предназначена для общего ознакомления и не является профессиональным мнением или политикой работодателя автора. Интернет в значительной степени анонимен и непроверен; некоторые имена могут быть вымышленными, а некоторые рекомендации могут быть вредными.

Если вы ищете продукт или услугу, связанную с отделкой металлов, проверьте следующие каталоги:

О нас/Контакты    –    Политика конфиденциальности    –    © 1995-2022 отделка.com, Пайн-Бич, Нью-Джерси, США

Иммерсионное золочение в сравнении с химическим золочением


образование … веселье … алоха дух

Звоните прямо! (сайт без регистрации)

—–

2002 г.

В. Есть ли существенная разница между химическим золотом и иммерсионным золотом, и если да, то не могли бы вы дать мне определение? Я не специалист по отделке, но имею дело с компонентами, монтируемыми на печатные платы.


РУКОВОДСТВО ДЛЯ НОВИЧКОВ:

«Погружение» в данном контексте не означает «погружение», в отличие от чистки кистью или распыления.Он имеет особое значение, связанное с тем, как (или почему) происходит нанесение покрытия, то есть посредством процесса химического замещения.

2002 г.

А. Привет, Роджер.

Под «химическим осаждением» профессионалы отрасли подразумевают «автокаталитическое покрытие». Таким образом, ваш вопрос заключается в том, в чем разница между операциями/растворами химического замещения и автокаталитических операций/растворов.

Раствор для иммерсионного покрытия работает по принципу смещения поверхностного слоя подложки более благородным металлом, находящимся в растворе.На уроках естествознания старшеклассники помещают железные гвозди в стаканы с сульфатом меди и смотрят, как внешний слой железа переходит в раствор и заменяется ионами меди, выходящими из раствора.

Иммерсионное покрытие имеет несколько недостатков. Во-первых, толщина ограничена несколькими атомами: как только поверхность покрыта новым покрытием, раствор больше не «видит» подложку, поэтому атомы подложки больше не могут растворяться и, следовательно, ионы благородных металлов больше не осаждаются. Вторая проблема заключается в том, что вы не можете иммерсионно осадить неблагородный металл на более благородный металл; например, вы не можете иммерсионно нанести медь на золото, потому что встроенная батарея, управляющая иммерсионными реакциями, подключена неправильно.В-третьих, иммерсионные отложения могут демонстрировать плохую адгезию; сейчас я только догадываюсь о причине, но это может быть связано с тем, что субстрат растворяется по мере протекания реакции.

Автокаталитические растворы представляют собой своего рода «подпружиненные» реакции, которые вызываются восстановителями в растворе, но такие реакции восстановления будут происходить только в присутствии катализатора; но осаждаемый металл является одним из таких катализаторов. Таким образом, вы начинаете реакцию либо с помощью электричества, либо путем нанесения на подложку, которая также является катализатором для раствора; затем реакция продолжается до тех пор, пока покрываемая поверхность остается в растворе, продолжая катализировать реакцию.


2003 г.

A. Процессы иммерсионного покрытия, как правило, имеют худшую адгезию, чем процессы гальванического покрытия. Возможно, это связано с тем, что процесс нанесения покрытия не измеряется и не контролируется внешним источником электроэнергии; скорее, атомы покрытия оседают на подложке с выбранной ими скоростью, часто не медленно выстраивая твердую кристаллическую структуру, а мгновенно превращаясь из ионов в металл порошкообразной формы. Как упоминалось ранее, другой возможной причиной может быть растворение субстрата; представьте себе атом золота, который только что заменил атом меди и хорошо с ним связан, когда нижележащий атом меди, на котором он образовался, затем растворяется.


Привет, Дэвид. Спасибо за ответ. Ваш ответ побудил меня заглянуть немного глубже…

В главе 10 “Решения для иммерсии” книги Reid & Goldie “Gold Plating Technology” .
есть несколько интересных страниц, посвященных прогнозированию того, будет ли конкретная операция иммерсионного покрытия образовывать адгезионные, блестящие и сплошные покрытия на основном металле. Одним из нескольких факторов является то, насколько два металла близки друг к другу по напряжениям полуэлемента.

С уважением,


Тед Муни, П.

5 марта 2009 г.

В. Я выполняю гальванопластику растительного материала (листья, цветы), а затем гальванизирую его золотом непосредственно на медь, но с очень плохими результатами. Я не могу использовать никель перед золочением, так как делаю антиаллергенные украшения.

Я полагаю, что мой ответ относится к химическому золочению, непосредственно поверх медного гальванического органического объекта, если это уместно.

Нужно ли мне делать оба шага? Сначала сделать иммерсионное золочение, а потом автокаталитический процесс? Или достаточно автокатализатора?

Если бы это было так, многие мои проблемы с качеством отделки были бы решены.


9 марта 2009 г.

А. Привет, Эрнандо. Золото непосредственно на меди теоретически не является хорошей идеей, потому что они диффундируют вместе. Лучшим подходом было бы покрытие кобальтом вместо никеля или идеально белое бронзовое покрытие вместо никеля. Тем не менее, в некритических и комнатных температурах приложений, таких как покрытие ювелирных изделий, также есть много свидетельств того, что эта теоретическая проблема часто не является серьезной реальной проблемой.

С уважением,


Тед Муни, ЧП
Стремление жить Алоха
отделка.
15 декабря 2011 г.

A. Привет, Эрнандо.

Существуют запатентованные решения для иммерсионного золочения, предназначенные для нанесения покрытия непосредственно на медь, а также автокаталитические ванны с золотым покрытием, так что можно делать то, что вы хотите. Но я не знаю, насколько хорошо этот двухслойный золотой процесс прилипнет к вашей меди. Так как приложение не критичное, попробовать конечно стоит. Но на вашем месте я бы не стал продавать миллионы, пока не убедился в реальной долговечности продукта.


12 апреля 2011 г.

A. Привет, Хариш.

Мы приложили ваш запрос к ветке, объясняющей общую ситуацию. Если вы можете описать компонент, который вы хотите покрыть металлическим покрытием, включая окружение, которое он увидит, почему вы хотите покрыть его металлическим покрытием и из чего он сделан, мы надеемся, что сможем предложить дополнительные рекомендации. Для декоративного золочения характерно никелирование или белая бронзовая пластина под золото, иначе оно может не блестеть. Позолота может быть альтернативой золочению без электричества.


3 января 2012 г.

В. Привет, мистер Тед,
В своем первом ответе вы сказали, что:

«толщина ограничена несколькими атомами: как только поверхность покрыта новым покрытием, раствор больше не «видит» подложку. , так что атомы субстрата больше не могут растворяться, и, следовательно, больше не откладываются ионы благородных металлов”

Я считаю, что это утверждение верно. Тем не менее, я столкнулся с изменениями толщины иммерсионного золота. (Я использую процесс ENEPIG).


Привет, Джоэл. Если вы посмотрите на запись ниже от Шьяма Сандера, он страдает соотношением сторон 18: 1 с одной стороны на другую 🙁

Я курирую сайт и вношу предложения, когда это позволяет мой ограниченный конкретный опыт или мои книжные знания … но есть много процессов, о которых я мало знаю, и ENEPIG [химический никель – химический палладий – иммерсионное золото] является одним из них.


Февраль 2012 г.

А.Привет Дэвид.

Мобильный бизнес, скорее всего, будет заниматься гальванопокрытием. Он должен быть самым простым и наименее дорогим. Он будет работать на большинстве подложек, толщина будет легко контролироваться, и будет легче наносить покрытие из сплава для разных цветов, твердости и карата. Единственный реальный недостаток, который может не относиться к вашему мобильному бизнесу, заключается в том, что толщина в любой области пропорциональна току, протекающему в этой точке (см. Закон Фарадея). Это означает, что вы практически не можете нанести покрытие на внутреннюю поверхность труб малого диаметра, а при покрытии резервуаров внутренние углы будут иметь значительно меньшую толщину, чем внешние углы.


28 февраля 2012 г.

В. Привет, Тед, и спасибо… да, я буду гальванизировать и буду придерживаться этого (и понимать основы этого процесса из школьной физики!). Я также понимаю то, что, как я думаю, вы описываете как метод погружения, когда компонент и раствор эффективно создают батарею, которая «теряется» после того, как на изделии образуется тонкая пленка покрытия, но как работает автокаталитическое покрытие?

Также из-за сложности проникновения в мертвые зоны и углы при электрообработке, возможно ли сначала использовать иммерсионный или автокаталитический процесс, чтобы обеспечить покрытие всего объекта (хотя и тонкое), а затем использовать гальваническое покрытие наращивать толщину на более доступных (более открытых) частях при желании?

Дэвид

Дэвид Кейпл [возвращается]
– Хитфилд, Восточный Суссекс, Великобритания
^
28 февраля 2012 г.

А.Привет еще раз.

Прежде чем перейти к автокаталитическому золочению, позвольте мне сначала поговорить об автокаталитическом никелировании , потому что оно существует уже давно, широко используется, очень хорошо изучено и предлагается достаточным количеством поставщиков, поэтому общий принцип не коммерческая тайна.

Раствор никеля химическим способом (автокаталитический раствор никеля) будет содержать гипофосфит никеля или боргидрид никеля. Гипофосфит и боргидрид являются сильными восстановителями, но они работают только в присутствии катализатора.Катализатором может быть стальная поверхность, цинковая поверхность или (что важно!) никелевая поверхность. Тот факт, что поверхность никеля является каталитической, объясняет, почему ее называют автокаталитической, а не просто каталитической. Нанесение покрытия не прекращается после нанесения очень тонкого слоя никеля, а продолжается. Химический никель имеет некоторые врожденные проблемы: он может спонтанно образовывать металлическое покрытие — представьте себе частицу случайного никеля, прилипшую к стенке резервуара и увеличивающуюся, увеличивающуюся и увеличивающуюся; и он истощается или загрязняется – поскольку гипофосфит или боргидрид восстанавливают никель до металла, он окисляется до нежелательных и трудно удаляемых загрязнителей.

Назад к автокаталитическому золочению. Это довольно новая технология, возможно, один или два поставщика, и гораздо менее понятная. И кто может позволить себе автокаталитическое напыление золота на стенку резервуара? Короче говоря, я не слишком много знаю об этом, вам нужно получить технический паспорт от поставщика (попробуйте Technic), но я серьезно сомневаюсь, что это сыграет роль в вашем джобберском сервисе. Более вероятным сценарием было бы использование химического никеля для коррозионной стойкости и покрытие золотом для цвета.



25 июля 2012 г.

В. Я хочу знать, требуется ли в процессе химического осаждения золота на печатных платах фильтрация раствора и механическое перемешивание? Если да, пожалуйста, скажите мне, сколько требуется. Я хочу нанести золото толщиной около 2 микрон равномерно с обеих сторон.
В настоящее время выполняется химическое осаждение золота с помощью химии Sonex, но есть разница в толщине: одна сторона получает 1,8 микрона, а другая сторона получает 0,1 микрона, при обработке при механическом перемешивании и фильтрации раствора.



ENEPIG На поверхностях без печатных плат

12 января 2016 г.

В. Есть ли у кого-нибудь опыт работы с покрытиями ENEPIG на поверхностях, не являющихся печатными платами? Обычно ENEPIG, который представляет собой версию ENIG с высокой степенью свариваемости, представляет собой отделку печатных плат. Я экспериментирую с идеей этой отделки на поверхности без печатных плат и хотел узнать, есть ли у кого-нибудь опыт в этом. Мой интерес к этой отделке был бы более экономичной альтернативой золочению. Обычно приложения, с которыми я имею дело (электролитическое золото в электронной промышленности), требуют более толстого золота, чем толщина ENEPIG 2 микродюйма.


15 января 2016 г.

A. Химическое никелирование Химическое палладиевое иммерсионное покрытие золотом для приложений, не связанных с печатными платами (печатными платами), как недорогая альтернатива золочению? Нет ничего дешевого, когда вы включаете палладий и золото в одно и то же предложение. На самом деле нет ничего менее дорогого, чем химический никель, за которым следует иммерсионное золото.

давайте рассмотрим альтернативы.

ECIG (золото, полученное путем химического погружения в медь) примерно так же дорого, как ENIG, но с оговоркой, что медь диффундирует в золото.
Finishing.com стал возможным благодаря …
этот текст заменяется на bannerText

Отказ от ответственности. На этих страницах невозможно полностью диагностировать проблему чистовой обработки или опасность операции. Вся представленная информация предназначена для общего ознакомления и не является профессиональным мнением или политикой работодателя автора. Интернет в значительной степени анонимен и непроверен; некоторые имена могут быть вымышленными, а некоторые рекомендации могут быть вредными.

Если вы ищете продукт или услугу, связанную с отделкой металлов, проверьте следующие каталоги:

О нас/Контакты    –    Политика конфиденциальности    –    © 1995-2022 отделка.com, Пайн-Бич, Нью-Джерси, США

Золото для прямого погружения в качестве окончательной отделки для печатных плат и корпусов

Шигео Хасимото, Масаюки Кисо, Юкинори Ода, Хорши Отаке C.Uyemura & Co., Ltd. Центральная исследовательская лаборатория, Осака Япония

Джордж Милад, Дон Гудачаускас
Uyemura International Corporation
Southington CT

В этом исследовании исследуется процесс DIG (Direct Immersion Gold).Прямое иммерсионное золото — это процесс, при котором золото наносится непосредственно на медь в качестве отделки поверхности печатных плат и корпусов. При изучении реакции осаждения в ванне для мгновенного золочения методом химического восстановления было подтверждено, что медь не осаждается совместно с золотом, а также что основной движущей силой осаждения является автокаталитическая реакция. Кроме того, изучалось влияние шероховатости поверхности меди и времени осаждения на характеристики осаждения и паяемости.Было определено, что шероховатость поверхности меди влияет на способность к растеканию припоя, и что характеристики паяного соединения были превосходными, когда толщина пленки находилась в диапазоне от 30 до 80 нм. Кроме того, хорошие характеристики соединения проводов были подтверждены наплавленными покрытиями, нанесенными автокаталитическим электролитом с нейтральным pH в ванне для химического золочения поверх флэш-золота.

Введение

Электронные компоненты обычно монтируются на корпусах и печатных платах с помощью припоя.Бессвинцовый припой был исследован в качестве альтернативного припоя материалам на основе олова/свинца. Хотя доступно множество композиций бессвинцовых припоев, использование припоев Sn/Ag/Cu широко распространено в печатных платах и ​​корпусах из-за их прочности и надежности паяных соединений. Поскольку пиковая температура оплавления припоя Sn/Ag/Cu находится в диапазоне от 240 до 260°C и выше, чем у эвтектического припоя Sn/Pb, существует опасение, что надежность поверхностного монтажа ухудшится.В этом исследовании для отделки поверхности печатных плат и корпусов вводится золото прямого погружения (называемое DIG) в качестве жизнеспособного покрытия поверхности, которое способно наносить тонкий и равномерный слой золота непосредственно на медные поверхности. Характеристики, необходимые для успешной отделки поверхности Direct Immersion Gold, следующие:

  • Минимальная коррозия медной поверхности при наплавке (одна из причин образования пустот после поверхностного монтажа).
  • Слой золотого покрытия
  • имеет отличное покрытие.
  • Медь не откладывается вместе с золотом.

Было определено, что было бы трудно достичь признака 1) и признака 2) вышеупомянутых характеристик с помощью реакции осаждения золота вытеснением (погружением). Поэтому была разработана ванна для химического золочения, которая в основном осаждает золото за счет автокаталитической реакции.

По признаку 3) Совместное осаждение меди; Теоретическая оценка была проведена путем исследования потенциала окисления восстановителя, содержащегося в ванне DIG, и потенциала осаждения меди.Также путем проведения оже-анализа на месторождении было подтверждено, что медь не загрязняет слой золота. Кроме того, путем измерения количества растворенной меди и сравнения его с количеством осажденного золота стало ясно, что процентная доля автокаталитической реакции составляет >80% от общей реакции осаждения по сравнению с реакцией погружения.

Золотое покрытие, полученное в ванне для дигилирования, исследовали с помощью измерения анодного электрического тока. Путем сравнения слоя покрытия, нанесенного в ванне для золочения вытесняющего (иммерсионного) типа, и слоев покрытия, нанесенного в ванне для золотого покрытия прямого погружения при разном времени покрытия, было продемонстрировано, что золото прямого погружения обеспечивает превосходное покрытие по сравнению со стандартным иммерсионным золотом.Кроме того, покрытие золотым покрытием тестовых образцов, покрытых менее 10 минут, значительно отличалось от покрытий, покрытых более 10 минут.

Испытательные образцы для определения характеристик отложений наносили на 20 минут, чтобы получить слой золота толщиной приблизительно 50 нм. Было показано, что это дает оптимальное покрытие золотом, что подтверждается оценкой СЭМ.

Чтобы изучить взаимосвязь между состоянием шероховатости поверхности меди и характеристиками осаждения золота DIG, были проведены оценки надежности паяных соединений на подложках, покрытых золотом прямого погружения, с микрошероховатостью поверхности меди, отрегулированной различными условиями травления меди.Надежность паяного соединения оценивалась путем изучения растекания шариков припоя, испытаний на сдвиг шарика и образования интерметаллидов (IMC) как для эвтектического припоя Sn/Pb, так и для припоя Sn/Ag/Cu.

Соединение золотым проводом широко используется в качестве метода монтажа микросхем. Образцы для испытаний для определения характеристик соединения золотых проволок были приготовлены путем нанесения 50 нм DIG, как указано выше. Кроме того, был также приготовлен испытательный образец золота толщиной 500 нм путем нанесения дополнительного слоя поверх 50-нм DIG.Этот новый слой был нанесен методом сильного осаждения с нейтральным рН, автокаталитического химического процесса.

Процедуры испытаний и результаты

Подтверждение реакции осаждения:

Чтобы определить реакцию окисления «DIG R», который является восстановителем золота прямого погружения, был измерен потенциал покоя с использованием золотого электрода и медного электрода. Стандартный электрод представлял собой Ag/AgCl, а рабочий электрод представлял собой пластину из меди и золота.Температура измерения составляла 85°C.

Измерительный раствор:

  • Раствор A): Раствор DIG без солей золота.
  • Раствор B): раствор DIG без солей золота и восстановителя
    «DIG R»

Метод испытания и результаты показаны на рис. 1

Рис. 1. Измерение потенциала остальных растворов для покрытия методом DIG

По результатам данного метода испытаний следует отметить, что при сравнении раствора с «ДИГ-Р» и без него (сравнение раствора А и Б) потенциал покоя поверхности золотого электрода и медного электрода колеблется к отдыху благородному потенциалу.Это колебание потенциала демонстрирует возможность того, что «DIG-R» окисляется на поверхности золотого электрода и медного электрода. Кроме того, этот потенциал был почти равным на поверхности медного электрода и золотого электрода. Этот тип флуктуации потенциала показывает, что току коррозии меди трудно проникнуть, даже если медь погружена в раствор для покрытия. Если во время гальванического покрытия трудно генерировать ток коррозии меди, то степень растворения меди в соответствии с реакцией гальванопокрытия снижается.Кроме того, поскольку реакция окисления восстанавливающего агента почти равна потенциалу покоя меди, легко увидеть, что медь трудно осаждаться вместе с золотом.

Кроме того, путем проведения испытания гальванического покрытия с использованием 10-литровой испытательной ячейки и измерения количества осажденного золота и количества растворенной меди в растворе для гальванического покрытия было установлено, что основной реакцией осаждения является автокаталитическая реакция. Золотую ванну прямого погружения регулировали во время нанесения покрытия путем анализа величины концентрации золота с помощью атомно-абсорбционной спектрометрии, а цианид золота и «DIG-R» пополняли в соответствии с количеством израсходованного золота.Плакированные медью ламинированные платы (FR-4) использовались в качестве тестовых подложек печатных плат. Коэффициент загрузки ванны составлял 2 дм2/л, а тестовые подложки менялись двумя способами, каждые двадцать минут и каждые 8 ​​часов. Зависимость между количеством осажденного золота и концентрацией растворения меди в гальваническом растворе показана на рис. 2.

Рис. 2. Измерение коэффициента вытеснения меди в растворе для золотого покрытия DIG

Из этого результата было подтверждено, что концентрация растворенной меди в растворе золота прямого погружения ниже по сравнению с концентрацией растворения меди, которую можно рассчитать теоретически, предполагая, что реакция осаждения в гальванической ванне является реакцией 100% вытеснения (погружения).Также было подтверждено, что степень растворения меди различается в зависимости от продолжительности цикла замены испытуемых печатных плат. Исходя из этих результатов, мы предполагаем, что основной реакцией для ванны DIG является автокаталитическая реакция. Этот результат подтверждает измерение потенциала покоя.

Кроме того, при проведении качественного оже-анализа золотой пленки, нанесенной на испытательные образцы, которые были покрыты электролитическими ваннами, содержащими 50 мг/л меди, результаты показали, что медь не осаждается совместно с золотом (см.3 Оже-анализ).

Рис. 3 Элементный анализ отложений DIG по Оже

  1. Характеристики месторождения

Стандартный процесс металлизации методом DIG, используемый для оценки месторождения золота, показан в таблице 1.

Таблица 1 Стандартный процесс DIG

Для подтверждения оптимального времени покрытия взаимосвязь между покрытием золотом и временем покрытия была исследована с помощью измерения анодного электрического тока.Этот метод измерения покрытия золотом осуществляется с использованием 5% сульфата натрия с 0,1% винной кислоты в качестве электролита и измерения анодной плотности тока при подаче электрического потенциала 70 мВ на электрод сравнения Ag/AgCl. Подложки для испытаний были приготовлены путем нанесения электролитно-кислотного медного покрытия (20 мкм) на покрытые медью ламинатные плиты и доведения площади поверхности до размеров 1 см X 1 см с помощью липкой ленты. Результаты измерения взаимосвязи между временем покрытия DIG и плотностью анодного тока показаны на рис.4. Сравнение с обычной реакцией 100% вытеснения (погружения) в ванне химического золочения показано на рис.5. Кроме того, зависимость между временем прямого иммерсионного золочения и толщиной слоя золочения показана на рис.6.

Рис. 4 Влияние времени покрытия на покрытие золотом

Рис. 5. Сравнение золотого покрытия обычной вытесняющей ванны и ванны DIG

Рис. 6 Скорость осаждения золота в ванне с золотом прямого погружения

В условиях анодного электролиза, используемых в этой оценке, золото не растворяется, а растворяется только медь.

Таким образом, мы понимаем, что можно сравнить коэффициент покрытия поверхности золотом, измерив плотность анодного тока. Результаты, представленные на рис. 4, демонстрируют, что коэффициент покрытия поверхности не сильно увеличивается после первых десяти минут нанесения покрытия. В этом исследовании время нанесения покрытия было отрегулировано таким образом, чтобы можно было нанести на испытуемые подложки слой золотого покрытия толщиной 50 нм (20 минут).

Рис. 7 SEM месторождения золота DIG с течением времени

СЭМ-фотографии поверхности купонов с переменным временем покрытия показаны на рис.7. Поскольку толщина слоя золотого покрытия, нанесенного с помощью прямого иммерсионного золота, составляет 50 нм, шероховатость поверхности меди оказывает большое влияние на характеристики покрытия золотом. Для исследования взаимосвязи между шероховатостью поверхности меди и характеристиками слоя золочения были приготовлены тестовые купоны с относительно жесткой полировкой полировкой после электролитно-кислотного меднения. Паяльная маска была нанесена на тестовые купоны, и с помощью специального процесса травления меди CZ (Mec Company Ltd.) были изготовлены тестовые образцы с различной шероховатостью поверхности путем регулировки количества травления меди CZ до 0, 1, 2 и 3 мкм. .Ванна с SPS (персульфатом натрия) и ванна с серной кислотой/перекисью водорода использовались в качестве процесса мягкого травления перед покрытием DIG для регулировки шероховатости поверхности. Используя испытательные образцы с различной шероховатостью поверхности меди и различными условиями мягкого травления в процессе предварительного покрытия, было подтверждено влияние шероховатости поверхности меди на характеристики паяного соединения. Связь между каждым режимом мягкого травления и шероховатостью поверхности показана на рис.8. Для измерения шероховатости поверхности использовали лазерный микроскоп (KEYENCE Corporation VK-8550).

В результате более гладкая (более ровная) поверхность меди была получена при травлении в ванне типа серная кислота/перекись водорода по сравнению с травильной ванной с персульфатом натрия.

Direct Immersion Gold наносили в течение 20 минут на подложки для испытаний на шероховатость медной поверхности, показанные на рис. 8. Степень растекания припоя оценивали с использованием этих испытательных купонов. Результаты испытаний представлены на рис.9. Кроме того, на рис.10.

Рис. 8 Влияние мягкого травления на шероховатость поверхности

Метод испытания для измерения степени растекания припоя был следующим:

На испытательный образец был нанесен флюс типа

R (Alpha metal Co. R5003, тип R), а на образец были помещены шарики припоя (эвтектика Pb/Sn и Sn/4,0%Ag/0,5%Cu) диаметром 0,75 мм, которые затем помещали на горячую плиту (230°C для эвтектического припоя Pb/Sn, 260°C для бессвинцового припоя) на 40 секунд.При соответствующей температуре шарик припоя плавился и растекался по образцу. Коэффициент растекания припоя был рассчитан следующим образом:

Коэффициент распределения припоя = (площадь распределения припоя) / (исходный объем шарика припоя)

Рис. 9 Влияние шероховатости поверхности на степень растекания припоя

Рис. 10. Влияние материала шариков припоя на степень растекания припоя

Результаты показывают, что степень растекания припоя была больше, когда поверхность меди была более шероховатой.Кроме того, результаты бессвинцового припоя были хуже (меньшее растекание) по сравнению с эвтектическим припоем Pb/Sn. Необходимо понимать эту характеристику при использовании бессвинцового припоя.

Процедура испытания шарика припоя

на сдвиг была следующей. После того, как покрытие DIG было нанесено на тестовую подложку, эвтектика Pb/Sn и шарики припоя Sn/Ag/Cu диаметром 0,75 мм были припаяны к контактным площадкам диаметром 0,6 мм. Условия оценки показаны в таблице 2, а результаты испытаний показаны на рис. 11.

Таблица 2 Условия сдвига шариков припоя

Sn/Pb: 63/37 Senjyukinzoku, SaprkballS, 0,76 мм
Sn/Ag/Cu: 95,5/4,0/0,5 Сендзюкинзоку, Эко-припой S, 0,76 мм

Условия оплавления

Припой Sn/Pb: 230°C, 40 сек, нагревательная пластина на воздухе
Sn/Ag/Cu: 260°C, 40 сек, нагревательная плита на воздухе
Флюс: Alphametal R5003 (тип R)

Оборудование и условия испытаний

Дата#4000
Скорость сдвига: 4000 мкм/с
Высота инструмента: 50 мкм

 

Рис. 11. Влияние материала шарика припоя на результаты испытания шарика на сдвиг

В случае эвтектического припоя Pb/Sn не удалось подтвердить существенную разницу в результатах испытаний на сдвиг шарика.С другой стороны, результаты припоя Sn/Ag/Cu показали, что методы травления поверхности меди оказывают прямое влияние на пустоты в припое и, следовательно, указывают на необходимость выбора оптимального метода травления.

Рис. 12 Влияние времени при температуре на сопротивление сдвигу

Сделан вывод, что более высокая температура оплавления была причиной того, что результаты коэффициента растекания припоя для припоя Sn/Ag/Cu были хуже.Для будущих испытаний может потребоваться фактическое извлечение микросхемы после ее установки.

Кроме того, чтобы подтвердить долгосрочную надежность соединения после монтажа, были проведены испытания на сдвиг и наблюдение поперечного сечения IMC на испытательных купонах, подвергнутых термообработке при 150°C в течение 1000 часов. Результаты испытаний на сдвиг показаны на рис. 12, а фотографии поперечного сечения IMC, полученные с помощью СЭМ, показаны на рис. 13.

Рис. 13 Распространение интерметаллидов во времени при температуре 150°C

Для подтверждения характеристик соединения проводов при чистовой обработке DIG были изготовлены тестовые образцы с толщиной золота 50 нм (только блестящее золото) и 500 нм (флэш-золото и тяжелое золото) (стандартный процесс нанесения покрытия показан в таблице 3).

Были приготовлены два типа тестовых подложек из золота толщиной 50 нм, один без термообработки и один с термообработкой при 155°C в течение 3 часов. Кроме того, испытательные образцы толщиной 500 нм были подвергнуты термообработке в соответствии с внутренней процедурой предварительного соединения проводов (термообработка при 175°C в течение 3, 6, 10 и 16 часов) и были оценены характеристики соединения проводов. Результаты показаны на фиг.14 и фиг.15. Условия соединения проводов показаны в таблице 4.

Известно, что прочность сцепления будет снижаться или сцепление будет нарушено, если на поверхности золота есть окисленные металлы.Хорошие результаты склеивания проволоки были получены при тестировании образцов с золотым напылением (покрытие Direct Immersion Gold), которые не подвергались термической обработке (рис. 14). Это еще раз подтвердило, что пленка Direct Immersion Gold имеет высокую чистоту и превосходное покрытие золотом.

Таблица 3 Стандартный процесс нанесения покрытия методом DIG с использованием тяжелого золота

Очиститель ACL-009 50°С 5 мин
Промывка Амб 1 мин
Кислотный раствор 10%h3SO4 25°С 1 мин
Промывка Амб 1 мин
Микротравление 25°С 2 мин
Промывка Амб 1 мин
Кислотный раствор 10%h3SO4 25°С 1 мин
Промывка Амб 1 мин
Золото Флэш-золото 85°С 20 мин
Промывка Амб 2 мин
E’less Gold Тяжелый отдел. 50°С 30 мин
Промывка Амб 2 мин

Рис. 14. Результаты испытаний на проволочное соединение тонкого (50 нм) месторождения золота DIG

 

Рис. 15. Результаты испытаний на проволочное соединение толстого (460 нм) месторождения золота DIG

 

Рис. 16. Результаты испытаний электрохимического Ni-P/толстого золота после 16 часов при 175°C

Таблица 4 Условия соединения проводов

Модель

КС 4524А

Полуавтоматический

Размер проволоки

25 мкм

Капиллярная часть #

4047220010-320

Частота США

60 Гц

Первая облигация

2-я облигация

Мощность

130 мВт

190 мВт

Время

10 мс

15 мс

Сила

30 г

90 г

 

Несмотря на то, что результаты оценки сцепления проводов после термообработки более толстых золотых пленок (фальш и глубокое дно) были хуже по сравнению с обычными тестовыми образцами, которые включают слой Ni-P на рис.15 и 16) было продемонстрировано, что можно соединить проволокой тяжелые пленки золота, нанесенные непосредственно на медь.

Заключение

Многие процессы предлагаются в качестве окончательной отделки печатных плат и корпусов. В этом исследовании был представлен процесс чистовой обработки, который может непосредственно наносить золото на поверхность меди с использованием процесса химического покрытия. Было подтверждено, что возможно прямое осаждение золота на поверхность меди с превосходным покрытием и без создания дефектов на поверхности меди, поскольку основная реакция осаждения золота является автокаталитической, а не вытесняющей.Кроме того, при объединении нейтральной автокаталитической ванны для химического осаждения тяжелого золота слой тяжелого золота осаждался непосредственно на поверхность меди. Была продемонстрирована применимость монтажа припоем и соединения золотой проволоки на этих слоях золотого покрытия (вспышка 50 нм и тяжелая 500 нм) непосредственно на меди.

Что такое паяное иммерсионное золочение? Позолота печатных плат HSL 2021

Необходимость использования иммерсионного золочения для пайки обусловлена ​​рядом причин.

Во-первых, это альтернатива металлургическим припоям.

Хотя оплавление горячим оловом (HASL) или оловянно-свинцовым оплавлением лучше поддается пайке, они оставляют на плате провисание, которое мешает пасте и мелким компонентам.

Кроме того, мощный термоудар, испытываемый платами при лужении и оплавлении, повреждает их и снижает ресурс обеспечения надежности межсоединений.

Но для увеличения плотности печати узлов компоновки за счет использования BGA-компонентов с малым шагом и чип-компонентов требуются плоские монтажные поверхности.

Именно это привело к использованию верхних покрытий. Обеспечивает сочетание хорошей паяемости и плоской поверхности для монтажа и пайки высокоинтегрированных компонентов.

Среди плоских финишных покрытий иммерсионное золочение не единственное.

Но пока он занимает лидирующие позиции по распространенности в продуктах ответственного использования.

Стол. Распространенность пальто на глобальном рынке PCB 2020

90 113 6%
2010 2014 2020
Hasl Process 65% 62% 54% 54% 45% 25%
IR ROLOW 3% 2% 2% One% One%
Органическое покрытие (OSP Бытовая продукция) 10% 11% 12% 12% 12%
Никель погружение Gold 14% 16% 19% 26% 20%
Immersion Tin с барьером подслой 1% 3% 8% 11% 28%
Другая отделка 7% 5% 5% 5% 5%
Total 100% 100% 100% 100% 100%

Сама покрытия является состав меди контактной площадки, подслоя химически осажденного никеля и иммерсионно-осажденного золота.

Тонкий слой золота толщиной 0,05-0,1 мкм выполняет единственную функцию – предохраняет никель от окисления для последующей пайки.

При пайке быстро растворяется в припое, при этом оголяется свежая поверхность никеля для смачивания припоя m.

Любой иммерсионный процесс состоит из реакции замены одного металла другим из раствора.

Поэтому толщина иммерсионного золота в данном случае в принципе не может быть большой: как только поверхность никеля будет покрыта золотом, его взаимодействие с раствором для реакции замещения прекратится.

Это означает, что все участки поверхности никеля обязательно будут покрыты золотом, лишь бы они были свободны для реакции замещения, а также что, несмотря на крайне малую толщину иммерсионно-осажденного золота, его сплошность гарантируется сам механизм процесса.

Иммерсионное золото можно было бы напылять непосредственно на медь контактной площадки, но их взаимная диффузия привела бы к быстрой потере паяемости из-за превращения тонкого слоя золота в интерметаллоид, не растворяющийся в припое .

Барьерный никелевый подслой толщиной 3–6 мкм предотвращает этот процесс диффузии и потерю способности к пайке.

Иммерсионное золото с никелевым подслоем (Electroless Nickel/Immersion Gold, ENIG) допускает несколько циклов перепайки и гарантирует паяемость в течение 6 месяцев.

Это покрытие имеет плоскую контактную поверхность и хорошо смачивается припоем при правильном выборе флюса.

Иммерсионное золото может применяться также в качестве обволакивающего покрытия, покрытия для нажимных контактов, для соединителей с нулевым усилием сопряжения (контакт без трения), для разъемных соединителей при условии их сопряжения/расцепления не более пяти раз.

S p 9 20006 Дополнение I Mmersion г G

Hemical N N Ickel:
  • Кислотная уборка ;
  • Микротравление;
  • Активация;
  • Химическое осаждение никелевого подслоя;
  • Нанесение иммерсионного золота.

Кислотный очиститель удаляет масла, оксиды и отпечатки пальцев с медных поверхностей.

Не действует на паяльные маски, краски, эпоксидно-фенольные подложки. Микротравитель равномерно протравливает поверхность меди, что дает отличную адгезию к никелю при его последующем напылении.

Активатор коллоидный палладий. Такой активатор полностью катализирует поверхность меди, не затрагивая диэлектрики.

Использование активатора гарантирует плотное никелевое покрытие при последующей обработке платы в ванне химического никелирования.

Раствор для химического никелирования дает высококачественное полублестящее покрытие из никель-фосфорного сплава с хорошей пластичностью и отличной адгезией к медной поверхности контактной площадки (рис. 1).

Из раствора иммерсионного золочения должен быть получен плотный, мелкокристаллический, блестящий золотой осадок 24-каратного золота (рис. 2).

Рис. 1. Пластирование никель-фосфора, полученного из раствора химического никелевого покрытия KEM NI 6000 (увеличение 10000)

Рис.2. Плотное 24-каратное золотое покрытие, полученное из раствора иммерсионного золочения КЭМ А 3000

Исследования, проведенные в [4] и подтвержденные практикой ПТК ПП ГРПЗ, показали, что явление «черного площадь контакта» связана с чрезмерной коррозией никеля в процессе иммерсионного осаждения золота.

Если кристаллическая структура наплавленного никеля имеет форму, отличную от нормальной (рис. 1), с крупными межкристаллитными прослойками, как показано на рис.3, это означает, что не вся поверхность никеля вовлекается в обменные реакции с раствором золочения, а сами инородные прослойки, не покрытые золотом, являются причиной зарождения очагов коррозии (рис. 4).

Рис. 3. Кристаллическая структура химически уменьшенного никеля с большим интерлаем интерссейных интерлайверов

Рис. 4. Черный никель поверхность (увеличенное изображение)

Что Р rovokes F основ уверены, верны из Е xcessively л АРГЕ Я ntercrystalline I прослойки?

Известно, что при формировании кристаллической структуры все инородные для кристалла компоненты вытесняются в межкристаллитное пространство – в межкристаллитные прослойки.

При этом фосфор, сопровождающий реакцию химического восстановления никеля, может образовывать с никелем твердый раствор или вытесняться в межкристаллитное пространство.

Мелкокристаллическая структура никеля с межкристаллитными прослойками образуется при содержании фосфора до 7%.

При более высоком содержании фосфора – от 7 до 12% – структура никелевого слоя приобретает аморфный вид, а это означает, что он не имеет кристаллической структуры и межкристаллитных прослоек.

При этом реакция замещения никеля золотом происходит равномерно по всей поверхности с хорошей укрывистостью, что предотвращает окисление никеля.

Отсюда следует первая рекомендация: контактная площадка «для химического никелирования необходимо обеспечить максимальную концентрацию фосфора.

Поверхностные процессы окислительно-восстановительных реакций так или иначе связаны с градиентами электрохимических потенциалов.

Поэтому любая неоднородность поверхности, включая краевые эффекты, недопустима для равномерного покрытия золотом.А любое локальное непокрытие влечет за собой опасность «черной зоны контакта». Отсюда вторая рекомендация: поверхности, подлежащие иммерсионному золочению, должны быть максимально сглажены, этого можно добиться, выполнив операцию микротравления.

Что такое погружение G R R ECOVERY P Rocess?

Процесс извлечения золота сопровождается растворением никеля, то есть это процесс коррозии никеля.

При высокой скорости реакции процесс замещения может оказаться несбалансированным, коррозия никеля может стать преобладающей, а под золотом уже образуется черная поверхность никеля, которая еще не видна глазу.

Предлагаемые рынком готовые процессы и растворы для иммерсионного золочения [5] включают компоненты, ингибирующие окислительно-восстановительный процесс. Третья рекомендация – использовать надежных проверенных поставщиков химических процессов и материалов.

Общие рекомендации по обеспечению стабильности процесса золочения:
  1. Большинство производителей используют комбинированный позитивный метод с использованием металлического оловянного резиста для селективного травления меди.Для последующего нанесения маски и золочения ее снимают. Важно, чтобы его удаление и последующая промывка были полными; в противном случае остатки металлического резиста могут вызвать локальную коррозию меди с ее распространением на последующие слои никеля. Для тентового метода необходимо предусмотреть тщательное проявление и отмывку фоторезиста, избегая наличия вуали.
  2. Подготовка поверхности под иммерсионное золочение, как уже упоминалось выше, является основной операцией для обеспечения необходимой морфологии наносимых впоследствии никелевых и золотых покрытий.Растворы для микротравления дают гарантированные результаты [2, 5]. При микротравлении поверхность меди активируется за счет снятия верхнего «отравленного» слоя и получает микрошероховатость, обеспечивающую хорошую адгезию никеля. Равномерная активация поверхности меди способствует равномерному осаждению палладия за счет реакции вытеснения, что, в свою очередь, обеспечивает равномерное осаждение никеля. Важно, чтобы после этого была проведена тщательная очистка металлизируемой поверхности, чтобы предотвратить попадание палладия в раствор никелирования, что привело бы к разрушению раствора.
  3. При осаждении никеля важно не допускать высокой скорости осаждения, которая создает толстые и глубокие межкристаллитные образования – причины коррозии. Для этого необходимо точно поддерживать рН раствора в пределах ±0,1. То же касается и точности поддержания температуры раствора – ±1°С при общей температуре раствора в пределах 85…90°С. В процессе эксплуатации раствор никелирования требует постоянной подпитки никелем и восстановительной агент.Поэтому ванну никелирования целесообразно оборудовать системой автоматического дозирования и контроля рН и температуры.
  4. Для обеспечения стабильности процесса никелирования в растворе предусмотрен стабилизатор. Контроль стабилизатора должен быть частью ежедневного обслуживания ванны химического никелирования. Активное перемешивание раствора способствует доставке стабилизатора к металлизированной поверхности, что восполняет его недостаток.
  5. Равномерность и скорость осаждения золота обеспечиваются поддержанием его концентрации в растворе и температуры раствора.Слишком высокая температура приводит к неравномерному осаждению золота и нежелательному ускорению окислительно-восстановительных реакций. Слишком низкая температура замедляет процесс осаждения. Низкая концентрация золота вызывает неравномерность покрытия с непокрытиями, при которых никель не получает защиты от окисления и коррозии. Время погружения досок в ванну золочения должно быть достаточным для получения сплошной пленки, но не более. Чрезмерное пребывание плат в ванне золочения незначительно увеличивает толщину золота, но за счет неизбежных диффузионных процессов приводит к коррозии никеля.
  6. Иммерсионное золочение выполняется на монтажных поверхностях – в окнах припойной маски. Необходимо добиться полного проявления, смывания и затвердевания маски, чтобы в окнах не осталось остатков, которые затем нарушат морфологию отложений. Неполностью отвержденная маска будет разрушаться в агрессивных горячих растворах химического никелирования и откладываться на поверхности контактных площадок. Адгезия покрытий будет ослаблена.
  7. Некоторые поставщики масок для пайки гарантируют их устойчивость к растворам горячего никелирования, поэтому они рекомендуют перед нанесением маски для пайки использовать иммерсионное золочение.Это абсолютно недопустимо! Открытая поверхность диэлектрической основы плат, имеющая значительную пористость, впитывает ионные продукты растворов, которые не могут быть полностью удалены даже при тщательной промывке. Их остатки в виде ионов металлов и галогенов приводят к значительному снижению качества электроизоляции плат и потере их надежности. Не полностью вымытые остатки ионных растворов снижают сопротивление изоляции в условиях повышенной влажности.Остатки химических загрязнений в условиях повышенной влажности провоцируют осмотические явления, приводящие к отслоению паяльной маски и влагозащитного покрытия. Ионное загрязнение создает на поверхности платы под маской электролит, в котором развиваются электрохимические процессы, заканчивающиеся образованием электропроводящих мостиков — «дендритов» и, соответственно, коротких замыканий. Повышенные диэлектрические потери платы из-за присутствия химических загрязнителей снижают уровни микроволновых сигналов (стандарт IPC 4252).Кроме того:
    • Обработка открытой поверхности плат в агрессивных растворах приведет к разрушению клеевого слоя фольги и, как следствие, к отслаиванию тонких проводников и образованию под ними пазух, в которых происходит загрязнение накапливается.
    • Адгезия паяльной маски к проводникам, покрытым иммерсионным золотом, намного ниже, чем к медным проводникам. Маска может отслоиться во время использования. Поэтому паяльную маску следует наносить только на развитую поверхность медных проводников (IPCSM-839), полученную механической обработкой или микротравлением, а не на тонкий блестящий слой золота.
    • В процессе нанесения паяльной маски на иммерсионное золото и его термического дубления поверхность золота «отравляется» парами органических соединений, входящих в состав паяльной маски, что ухудшает смачиваемость посадочной поверхности контактных площадок с припоем m и снижает надежность паяного соединения.
  8. На завершающем этапе обработки плита должна быть тщательно вымыта с контролем качества мойки и высушена, а затем помещена в вакуумную упаковку.

Золочение — процесс, требующий высокой технологической культуры. Эти рекомендации являются лишь частью особенностей используемой авторами технологии золочения.

Заметки об истощении позолоты – Сообщество производителей ювелирных изделий Ганоксин

Это академический документ, а не техническое руководство. Многие из описанных процедур небезопасны на практике.

Предупреждение

Процедуры и рецепты в этом документе были собраны из ряда исторических и технических источников, многие из которых были написаны до того, как безопасность стала проблемой на семинаре.Они составлены для академического интереса, и не предназначены для использования в качестве списка технических процедур, которым ювелиры должны следовать . Любое возможное применение потребует использования превосходного химического вытяжного шкафа и соответствующих мер безопасности и защиты окружающей среды. Понимание химии и профессиональное отношение абсолютно необходимы перед исследованием любой процедуры, описанной в этой статье. Цель этой статьи – способствовать пониманию процесса истощения позолоты посредством контраста и сравнения с использованием исторических ссылок.

Введение

Похоже, все ювелиры во всем мире используют тот или иной метод золочения поверхностей с истощением, то есть обработку поверхности готового изделия из золота для удаления металлов, не содержащих золота, оставляя на поверхности все более богатый слой золота, который может быть уплотнен полировкой или легкой полировкой, чтобы создать впечатление, что металл представляет собой более высокое каратное золото, чем оно есть на самом деле. Это увеличивает эстетическую и денежную ценность объекта и повышает устойчивость поверхности сплава к коррозии, вызванной кислотами и химическими веществами.Если обогащение не осуществляется на необычную длину, оно может быть удалено путем истирания. Если обогащение осуществляется до такой степени, что из сплава удаляются все металлы, кроме золота, то этот процесс называется аффинажем.

Западные ювелиры называют позолоту истощением «окрашиванием золота». Этот процесс тесно связан с процедурами аффинажа и, должно быть, был одним из самых ранних методов изменения внешнего вида поверхности золотых сплавов. Позолота с истощением обычно зависит от превращения неблагородных металлов вблизи поверхности золотого сплава в хлориды (соли) или оксиды с помощью химического воздействия и / или нагревания.Эти относительно уязвимые соединения затем удаляются с поверхности, оставляя после себя слой чистого золота.

В то время как все ювелиры используют тот или иной вариант этого сплава, японцы и южноамериканские индейцы разработали сплавы, специально предназначенные для обогащения поверхности. Южноамериканские индейцы (или, по крайней мере, их западные исторические летописцы) различали два основных типа золотых сплавов, с которыми они работали. Гуанин имел высокое содержание серебра, а Тумбага – меди.Может быть интересно отметить, что индонезийское слово для обозначения меди — «тамбага» и что слово «тумбага» может быть индонезийским словом, перенесенным испанцами в Южную Америку для описания найденного там красноватого медно-золотого сплава (личное наблюдение, 1979 г.). ).

Эти металлы были широко распространены, и их доля варьировалась в зависимости от периода, например, половина этих сплавов была обогащена золотом в более ранних культурах (300 г. д., 45%-90% меди: 55%-10% золота) (Root, стр. 252-256).Интересно отметить, что в недавних статьях предполагается, что использование тумбаги имело духовное и символическое значение, поскольку золото было частью металла повсюду, а не только на поверхности, и что запах тумбаги имел для индейцев женский и сексуальный оттенок. (Брэй/Джонс, стр. 84).

Использовались два основных метода золочения с истощением, один из которых основан на преобразовании добавок сплава неблагородного металла в соли, которые абсорбируются частицами глины рядом с металлом. Этот процесс называется цементацией.В другом подходе использовались растительные кислоты и предполагалось окисление неблагородных металлов и их выщелачивание в течение длительного периода времени, недель, если не дольше. Первый процесс наиболее подходит для сплавов с высоким содержанием гуанина и золота, а второй хорошо работает для сплавов тумбаги с высоким содержанием меди, хотя он будет работать на большинстве сплавов с учетом времени и повторения.

Используемые органические кислоты включали мочу (Emmerich, стр. 165), уксусную кислоту или уксус (Tushingham, стр. 56) и щавелевую кислоту из пережеванных растений семейства кисличных (Root, стр. 253, Ganzenmüller, стр. 42).Процесс цементации, используемый в Южной Америке, включал смешивание или покрытие нечистого золота (для аффинажа) или золотых предметов, чтобы позолотить их солью и глиной в сочетании с нагревом, который в конечном итоге обогащает поверхность золота. Для аффинажа процедуру повторяли до тех пор, пока оставшееся золото не становилось почти чистым (Plazas, Falchetti, стр. 46). На перуанском побережье тот же процесс применялся для золочения методом истощения, и следует отметить, что по крайней мере там глина, используемая для этой цели, содержала большое количество нитрата калия и сульфатов калия, железа и меди (Tushingham, стр. 59).Как будет показано далее в этой статье, это почти идеальная смесь для истощения позолоты.

Что меня интересует в изучении золочения истощением, так это то, что во всех уголках мира было проведено так много экспериментов, чтобы разработать процедуры, которые используют одни и те же основные процессы. Для практикующего ювелира, занимающегося техникой, изучение процесса жизненно важно для развития свободного технического выбора.

Существует фундаментальное различие между процессом и процедурой.Процесс — это то, что действительно происходит, что на самом деле происходит, когда кто-то воздействует на металл. Процесс можно описать научными терминами или даже перефразировать, чтобы создать легко понимаемую ментальную модель происходящего, которая затем позволяет пользователю контролировать и направлять используемые процессы и процедуры. Процедура – ​​это способ осуществления процесса, рецепт, техника.

Могут быть десятки процедур для получения аналогичного конечного эффекта, но будет происходить только один процесс или серия процессов.Следует отметить, что независимо от того, является ли язык, используемый для описания процесса, точным с научной точки зрения или сформулирован в терминах магии и предполагаемых суеверий, потенциал контроля один и тот же. Разум нуждается в концепциях, чтобы понимать их и манипулировать ими, как если бы они были физическими объектами, чтобы развить контроль над процессом. Что это за термины, на самом деле не имеет значения, если они описывают некую точную модель того, что происходит на самом деле.

Если думать и знать только рецепты и процедуры, то может остановить техническая проблема.Если, с другой стороны, обратиться к Процессу, то можно относительно легко решить большинство технических проблем.

История, иллюстрирующая это, о человеке, которого научили жарить яйца перед тем, как он впервые вышел из дома, и который по необъяснимым причинам не может готовить. Первую неделю или около того нормально, но потом яичница начинает приедать. Единственный способ, которым человек научится готовить яйцо по-другому, без активного обучения, — это перейти к процессу; сказать, что «жареное яйцо» — это тепло плюс яйцо. Затем можно перечислить все возможные варианты этого, чтобы получить варианты процедур для приготовления яйца.Это может включать в себя насыпание пороха на яйцо и поджог его, растирание его между досками, чтобы приготовить его за счет тепла трения, использование увеличительных стекол или даже пресловутый тротуар.

Среди решений, однако, также были бы браконьерство, жарка, запекание, связывание с другими продуктами и приготовление пищи и т. д. Приступая к процессу, открываются неограниченные процедурные возможности. Некоторые из них по тем или иным причинам не подойдут (сваренные таким образом пороховые яйца могут оставлять желать лучшего), и принять правильное решение по техническому выбору — дело каждого.

Это различие между процессом и процедурой – это то, о чем нужно активно учиться думать после прохождения традиционного ювелирного или художественного образования, которое часто чрезвычайно связано с процедурой. Как мы знаем, не существует «правильного» способа что-то делать, есть лишь вариации, более или менее подходящие для решения поставленной технической задачи. Пытаясь всегда определять процесс, можно найти новые и разные решения проблем, и в какой-то момент некоторые или все кажущиеся нелепыми ответы могут оказаться правильным решением при другом наборе условий.

Я считаю, что всем навыкам ювелирного дела следует обучать, используя процесс, а не процедуру. Например, когда у меня есть вводный урок, и мы обсуждаем раму ювелирной пилы. Мы начинаем с обсуждения процесса и процедуры, а затем говорим о «разделении листового и твердого материала». Мы перечисляем все возможные способы сделать это от лазеров до прогрызания зубами (не эффективно). Затем мы обсудим доступные варианты и характер пильного диска, который представляет собой инструмент для формирования стружки, такой как долото или напильник.По сути, пила и напильник — это один и тот же инструмент, только лезвие — это тонкий срез напильника. Таким образом создается понимание процесса, и, когда это возможно, все методы обсуждаются в свете этого.

Я думаю, что таким образом люди не попадают в ловушку техники или проблем с нехваткой навыков. Кажется, что даже люди с ограниченным уровнем навыков, обученные таким образом, могут начать решать свои технические проблемы хорошо и гораздо быстрее, чем в моем предыдущем опыте.

В случае золочения с истощением золота я счел полезным изучить эклектичный, но ни в коем случае не исчерпывающий набор процедур. Глядя на процедуры и читая некоторые основные материалы по химии, достигается понимание процесса золочения истощением. Цель золочения с истощением можно сформулировать очень просто: ювелиры считают необходимым удалить примеси из золотых сплавов, чтобы получить чистое золото, с которым можно работать, или изменить цвет поверхностей сплава по эстетическим или экономическим причинам.Это удаление легирующих добавок может происходить со всего куска металла, и в этом случае мы называем это «рафинированием», или просто с поверхности, когда мы называем это «окрашиванием» золота или «позолотой истощения».

Необходимость аффинажа очевидна — для получения достаточно чистого золота, позволяющего контролировать дальнейшие процедуры легирования для определенных целей. Потребность в золочении с истощением, по сути, заключается в том, чтобы золото с меньшим содержанием карата выглядело как более высокое; чтобы золотые сплавы казались чистым золотом. Это может быть по эстетическим причинам (или культурным, как в случае с Южной Америкой) или даже по мошенническим причинам.Также можно выборочно истощать позолоченные поверхности для выбора дизайна.

(или культурные, как в случае с Южной Америкой) или даже для мошеннических. Также можно выборочно истощать позолоченные поверхности для выбора дизайна.

Сам процесс основан на устойчивости золота к окислению и воздействию кислот. Примеси металлов окисляются или превращаются в соли под действием химических веществ (кислот) и тепла, в случае рафинирования часто помогает плавление. Затем хлориды обычно удаляются флюсами и отделяются в виде шлака или поглощаются пористыми частицами глины, контактирующими с расплавом.

Другой основной подход заключается в окислении частиц меди в сплаве и их удалении с помощью соответствующих кислот, обычно серной или органической природы, таких как сок горькой сливы, используемый в Японии, растения, используемые в Южной Америке, или западный эквивалент: ревень. Эти последние органические кислоты содержат среди прочего яблочную и щавелевую кислоты. Эти кислоты можно использовать в чистом и разбавленном виде для удаления как меди, так и серебра из сплава, или, в случае с минеральными кислотами, они могут выделяться смесями химических веществ, которые при нагревании разрушаются на поверхности объекта, подлежащего обеднению. позолоченный.

Другие методы включают использование серы для удаления серебра из сплава в методе, связанном с получением черни и удалением легче отделяемых незолотых атомов с поверхности электролитическим способом в ванне, содержащей кислоты, основания или соли. Некоторые смеси растворяют некоторое количество золота вместе с медью и серебром, и когда содержание растворенного золота достигает определенной точки, оно выпадает на поверхность золотого сплава из-за реакций электрохимического замещения. Этот процесс является дополнением к обогащению, которое происходит за счет истощения добавочных металлов в сплаве.

Основными легирующими добавками к золоту являются медь и серебро. Медь добавляется, чтобы сделать золото красным, а серебро — зеленым. Конечно, существует полный спектр смесей этого трехкомпонентного сплава, которые предлагают диапазон цветов от зеленоватого до желтого и красного в зависимости от конкретной смеси металлов. Позолота с истощением дает возможность обогатить содержание золота на поверхности объекта или предпочтительно воздействовать на один из компонентов сплава, тем самым изменяя цвет поверхности до тонов, придаваемых оставшейся добавкой сплава.Например, если из сплава удалить серебро, возникает тенденция к красноватым оттенкам, поскольку оставшаяся медь влияет на цвет золотого сплава.

Основными процессами золочения методом истощения являются: цементация, купелирование (с использованием свинца в качестве флюса для удаления оксидов), солевые смеси, выделяющие минеральные кислоты, окисление меди и ее удаление кислотами, использование самих минеральных кислот, сера для удаления серебра в виде сульфидов и электролитическая очистка (химическая и с приложенным током).

Остальная часть этой статьи состоит из нескольких отдельных коротких разделов, каждый из которых посвящен определенной процедуре или рецепту золочения истощением, собранным из различных источников. Наиболее полезным был Gmelins Handbuch der Anorganische Chemie, опубликованный в 1950 году. Этот огромный набор томов описывает то, что было известно о каждом элементе, по элементам. Есть два тома по золоту, один по истории и один по химии. Оба тщательно составлены и охватывают большую часть мировых научных и исторических источников до 1950 года.

Пожалуйста, рассматривайте этот документ как комментарий к процессу и процедуре и как потенциально интересный ограниченный обзор процедур истощения золочения в различных культурах. Контраст и сравнение облегчаются за счет детализации процедур, которые следуют ниже. Различные процедуры перечислены по основным типам.

Цементация и удаление незолотых металлов из золотых сплавов

Цементация, по существу, является процедурой аффинажа, но, поскольку в основе любой процедуры аффинажа также лежит процедура золочения с истощением, цементация используется в различных формах в качестве метода золочения предметов с истощением.Разница между рафинированием и золочением с истощением обычно заключается только в степени: при золочении с истощением речь идет об увеличении содержания золота на поверхности до такой глубины, которая эффективно решает проблемы износа конкретного изделия, в то время как при рафинировании речь идет о преобразовании. весь сплав до настолько чистого золота, насколько можно получить с помощью выбранной техники. Алхимики широко экспериментировали с методами выполнения и того, и другого, и многие исследования по золочению (возможно, даже иногда используемому в мошеннических целях) проводились во имя алхимии.

При цементировании сплав золота, содержащий серебро и медь, нагревают в присутствии ряда активных солей, которые при высоких температурах превращаются в кислоты, образующие среди прочего хлориды серебра (например, HCl может быть получен из воды и соли). Образующиеся хлориды меди и серебра поглощаются тиглем или кирпичной пылью, сопровождающей расплав, оставляя золото позади. Процесс нуждается в кислороде, чтобы работать хорошо, и, следовательно, нуждается в пористом тигле. В отсутствие пористого материала реакция замедляется или останавливается.Наличие соли способствует максимально эффективной процедуре. Вода помогает расщеплению соли и даже может подаваться в смесь из газового пламени (Ганценмюллер, стр. 60). Процедура лучше всего работает для золотых сплавов с чистотой более 50%. Максимально достижимая проба золота составляет от 87,6% до 91,7%. Однако повторные обработки сплавами серебра и золота могут оставить после себя почти чистое золото (Ganzenmüller, стр. 345). Однако трудно извлечь какое-либо серебро из хлоридов серебра, поглощенных присутствующей глиной (Ganzenmüller, стр. 59-60).Обратите внимание, что в некоторых процессах, при которых выделяется хлор, золото также растворяется, а затем наносится на металлическую поверхность из раствора. Это действие может быть дополнительным к удалению серебра и меди из сплава в виде хлоридов. Сегодня хлор используется для очистки сырых рудных слитков в процессе Миллера. Хлор вводят в расплавленный сплав, который сначала образует хлориды железа, свинца и цинка, а затем меди и серебра. Эти хлориды выделяются в шлак.Этот коммерчески используемый процесс обычно обеспечивает чистоту золота от 99,50% до 99,80%. Более высокие концентрации (99,99%) достигаются при использовании методов электролитической очистки (Rapson, стр. 28-29).

Купелирование

Купелирование используется как метод анализа, то есть определение содержания золота в неизвестном сплаве. Это также процедура аффинажа сама по себе, и ее можно использовать в модифицированной версии как процедуру истощения золочения. На самом деле это самая старая процедура очистки, упомянутая в литературе с краткими описаниями Агатархида и Плиния.При купелировании сплав заворачивают в свинцовую фольгу и нагревают в пористом зольно-глиняном тигле в присутствии стеклообразного флюса. Свинцовое покрытие растворяет медь и другие оксиды, а другие составляющие металлы становятся оксидами, которые поглощаются пористым контейнером, оставляя после себя чистое золото. Золото может содержать некоторое количество серебра, которое затем необходимо отделить от золота с помощью кислот (обычно кипящей азотной кислоты) (Ганценмюллер, стр. 58).

Мансур Аль Камили, главный химик Каирского монетного двора, в 13 веке составил справочник, в котором описывается процесс купелирования, используемый для аффинажа.Берут просеянную золу или мел, или обожженные, истертые в порошок кости животных, или эти материалы, смешанные вместе, или некоторые из них, смачивают их небольшим количеством воды и сжимают руками, чтобы получилась твердая, плотная масса. округлое углубление посередине и рассыпают на дно углубления немного измельченного стекла, после чего дают ему высохнуть

Когда оно высохнет, помещают испытуемый металл в описанное углубление, вокруг него разжигают сильный угольный костер. и обдувает тестируемый металл воздухом до тех пор, пока он не расплавится.Когда он расплавится, добавляют понемногу немного свинца и дуют на него более сильным пламенем. Если кто-то увидит, как расплавленный металл движется, бурлит и кипит, значит, он еще не чист. Ждут, пока весь свинец не испарится. Затем добавляют еще свинца и поджигают над ним пламя до тех пор, пока свинец не отделится от расплава. Если еще не тихо и спокойно, то снова добавляют свинец и нагревают до тех пор, пока расплавленный металл не успокоится и не будет видно, что его поверхность чистая и прозрачная. Затем разбирают уголь и поливают его водой.Таким образом, тест проводится правильно. Если во время процедуры время от времени набрасывать немного стекла, металл очищается еще больше, так как стекло удаляет шлак и окружает его. Вместо стекла можно добавить соль, или буру, или немного квасцов”.

Воздушный поток воздействует на окисляющий расплав, так что образуется оксид свинца. Свинцовый шлак растворяет образовавшиеся оксиды меди и других металлов, которые затем поглощаются пористым тиглем. Любые образовавшиеся хлориды также поглощаются присутствующей глиной.Некоторое количество серебра может удерживаться золотом либо из серебра в исходном сплаве, либо из серебра, присутствующего в свинце (Ganzenmüller, стр. 58).

Феофил описывает почти идентичную процедуру аффинажа серебра, которая будет работать для золотых сплавов, как указано выше: «Просейте немного золы, смешайте ее с водой и возьмите огнеупорную глиняную посуду такого размера, чтобы вы верили, что серебро, которое должно быть рафинированное можно переплавить в нем, не переливая.Всыпать в него золу, тонко посередине и густо по краю, и высушить перед огнем.Когда он высохнет, отодвинь угли немного от [стены] горна и поставь тарелку с его пеплом перед стеной под [фурменным] отверстием, чтобы на него дул дуновение из мехов. Затем положите сверху угли и дуйте, пока блюдо не раскалится докрасна. Затем положите в него серебро, добавьте сверху немного свинца, насыпьте на него древесный уголь и расплавьте его. У вас должна быть под рукой палка, отрезанная от живой изгороди и высушенная на ветру, которой вы должны осторожно вскрыть серебро и счистить все загрязнения, которые вы увидите на нем.Затем наденьте на него головню, то есть палку, обожженную в огне, и осторожно подуйте длинным ударом {мехов}.

Когда вы удалили свинец этим дутьем, если вы видите, что серебро еще не чистое, снова добавьте свинец, положите на него уголь и сделайте то же, что и раньше. Однако, если увидишь, что серебро вскипает и выпрыгивает, знай, что к нему примешано олово или медь, и мелко раскроши небольшой кусочек стекла и брось его на серебро. Затем добавьте свинец, положите древесный уголь и энергично подуйте.Затем осмотрите его, как прежде, удалите примеси стекла и свинца с помощью палочки, поставьте на нем клеймо и сделайте, как прежде» (Феофил, Готорн и Смит, стр. 96). Почти идентичная процедура описана для отделения золота от золота. медь. Чтобы получить костную золу для тиглей, он рекомендует «брать кости любого вида животных, которых вы могли найти на улице, и сжигать их», что многое говорит об общественной гигиене в начале двенадцатого века. в подходе к тому, что было описано ранее, золото завернуто в тонко выбитую свинцовую фольгу (Theophilus, Hawthorne and Smith, p. 146).

Некоторые специальные процедуры цементации

Обратите внимание, что цементация, как и все процедуры рафинирования, является типом расширенного или экстремального золочения методом истощения, эти рецепты могут использоваться в виде наносимых паст или иммерсионных ванн для выборочного или полного золочения объекта методом истощения. Я имею в виду здесь цементацию как процедуру, при которой образуются соли металлов (в частности, хлориды), которые затем поглощаются пористой глиной, присутствующей в расплаве или окружающей его в виде плавильного тигля.Рецепты, содержащие соль, выделяют на поверхности хлор, который растворяет некоторое количество золота, которое затем снова ложится на поверхность (Ganzenmüller, стр. 70). В то время как цементация обычно использует глину для поглощения хлоридов серебра в аналогичном процессе с использованием нитрата калия KNO 3 и хлорида натрия NaCl, реакция выглядит следующим образом: + KOH

Это выделение хлора имеет тот же эффект, что и царская водка; все металлы, включая золото, превращаются в хлориды.Образующийся хлорид серебра растворяется хлоридом натрия и поэтому не может мешать процессу окраски. Если раствор на поверхности содержит достаточное количество H[AuCl 4 ], происходит ионный обмен между ионами меди металлического предмета и ионами золота в растворе. Затем золото вытесняют из раствора и наносят на поверхность металла. Это еще одна причина того, что сплавы с высоким содержанием меди лучше подходят для определенных видов позолоты, чем сплавы с высоким содержанием серебра (Brepohl, стр. 315).

Сплав золота с серебром гранулируют, нагревают с солью; хлорид натрия (NaCl) и глина. Хлорид серебра AgCl образуется и поглощается глиной. Процесс повторяется до полной очистки золота (Ganzenmüller, стр. 345).

Смеси хлорида аммония, соли и глины также используются, как и простая соль и глина. В обоих случаях образуется хлорид серебра, который поглощается кирпичной пылью. Отмечено, что эта процедура может быть не очень экономичной, поскольку легко достижима только чистота между 87,6% и 91,7%, а извлечь хлориды серебра из глины или кирпичной пыли очень сложно.Рекомендуется добавление квасцов и сульфата железа. Соль распадается с образованием соляной кислоты HCl, а сульфат железа распадается с образованием серной кислоты H 2 SO 4 . Добавление хлорида аммония (и сульфата железа) обеспечивает производство достаточного количества HCl для растворения серебра (Ganzenmüller, стр. 59-60).

Алхимики исследовали методы цементации. Химические вещества для цементирования включали кирпичную пыль, армянский болюс (не удалось подобрать для него подходящее название), соль, сульфат железа, сажу, нитрат калия и хлорид аммония.Иногда использовали только смесь кирпичной пыли и соли. Примером может быть:

  1. 1 Часть Brickdust
  2. 1/3 Часть соли
  3. 1/3 Часть Черных сульфата
  4. 9

    Agricola есть еще:

    • 1/2 фунта Brickdust
    • 1/4 фунт соли
    • 1 унция нитрата калия
    • 1/2 унции хлорида аммония
    • 1/2 унции «Steinsalz» (название собственное не найдено)

    Вышеуказанные смеси также могут содержать сульфат железа, уксус или мочу (Ganzenmüller, стр. 59).

    Другая соль, содержащая обедненное золочение Примеры.

    Ряд других солей используется в сочетании с хлоридом натрия. Нитрат калия (селитра) КНО 3 используется в качестве окислительного флюса. Это калиевая соль азотной кислоты. Селитру используют для окислительной плавки (отгонки неблагородных металлов), потому что она плавится при низкой температуре 339°, а затем способна окислять неблагородные металлы, превращаясь в нитрит калия, теряя при этом атом кислорода, который затем доступен для окисление в виде соли азотистой кислоты.На примере свинца типичная реакция выглядит следующим образом:

    KNO 3 +Pb=>KNO 2 +PbO

    [нитрат калия]+[свинец]=>[нитрит калия]+[оксид свинца]

    Нитрат натрия NaNO 3 также используется в некоторых рецептах. Как натриевая соль азотной кислоты нитрат натрия очень похож на нитрат калия. Он работает как родственный нитрат калия и плавится при 316oC. Если 1 часть натрия и 1 часть нитрата калия расплавить вместе, то температура плавления смеси понизится даже до 218oC.(Бреполь, стр. 315).

    Покройте сплав :

    • 8 частей KNO 3
    • 7 частей натрия хлорида, NaCl (поваренной соли)
    • 5 частей квасцов, пока нанесенный материал не расплавится, затем нагрейте нанесенный материал 90 выкл. (Ганценмюллер, стр. 403).

      Этот раствор используется для растворения поверхности сплавов массой 14 карат и более без придания шероховатости поверхности. Это не рекомендуется для 12 карат и ниже, так как это может повредить поверхность.

      • 4 части нитрата калия KNO 3
      • 2 части хлорида натрия, NaCl
      • 1 часть соляной кислоты HCL

      Сухие материалы измельчают вместе и нагревают с небольшим количеством кипящей воды. Затем добавляется кислота, и смесь закипает доверху емкости. Золото, предварительно очищенное в растворе щелочи, подвешивается в смеси на платиновой или серебряной проволоке примерно на минуту. Это повторяется с добавлением воды в раствор до тех пор, пока работа не станет нужного цвета (Марион, стр. 261).

      Смешать в нагреваемом тигле :

      • 2 части нитрата калия KNO 3 (селитры)
      • 1 часть натрия хлорида NaCl
      • 1 часть смеси нагреть до жидкого состояния

        0

        0 квасцов

        0 Работа погружается в смесь азотной кислоты 1:10, ополаскивается в кипящей воде, перемешивается в тигле с расплавленными солями в течение нескольких минут. Затем его удаляют, промывают и повторяют по мере необходимости для получения желаемого цвета (Фон Нейман, стр. 58).

        Мэрион (который может быть источником фон Неймана) предлагает :

        • 2 части нитрата калия
        • 1 часть хлорида натрия
        • 1 часть квасцов

        .Работа обрабатывается в расплавленном растворе с чередованием окунания в азотную кислоту (Марион, стр. 262).

        Этот рецепт получен от ювелира Гуджерати из компании Lords, которую я посетил на Фиджи в 1980 году. с чем-то вроде сульфата меди.

        Мортон отмечает: «Древняя формула превращения золота в необработанный желтый цвет заключалась в кипячении золота в солевом растворе с аммиаком» (Мортон, стр. 279).

        Хикман сообщает об удалении меди из металла с низким содержанием серебра в Японии, оставляя тонкое серебро в виде толстого слоя на поверхности металла. Когда некоторым военным правителям требовались средства, из сплава серебра с медью отливали слитки металла с содержанием серебра всего 15-20%. Они были отлиты в формы, поставленные под горячую воду, чтобы предотвратить окисление поверхности. Затем бруски нагревали до красного каления и гасили в растворе сливового уксуса и соли. Через несколько часов их варили в сливовом уксусе без соли, промывали и сушили.Следует отметить, что этой процедуре также следовали с большинством монет и других серебряных предметов, даже если они были высокой чистоты (Hickman, pp84-85). Аналогичный процесс позволит удалить металлические добавки, такие как медь и серебро, из золотого сплава.

        В лейденсийском папирусе (3 век до н.э.) упоминается идентичный метод удаления серебра из золотых сплавов сливовым уксусом (Ganzenmüller, стр. 41).

        В 19 веке в Японии появились бедные сплавы золота, где золото было обесценено до 8 карат (33%) и даже 12.3% или 3 карат золота. Однако из-за обогащения поверхности они оказались чистым золотом (Hickman, стр. 76). Примерно в 1980 году, когда золото становилось очень дорогим, ходили слухи, что некоторые немецкие аффинажеры экспериментировали с 3- и 4-каратными золотыми сплавами. Они отказались от них как от коммерческих продуктов, поскольку, по-видимому, даже кислот и солей кожи было достаточно, чтобы разъесть их. Обедненное золочение такого сплава могло тогда быть не таким сложным, как можно было бы себе представить.

        Соедините следующее :

        • 1 часть серы
        • 1 часть битартрата калия
        • 2 части соли

        Может применяться в виде пасты.Это, как и все рецепты, содержащие соль, является примером того, как хлор вырабатывается на поверхности, растворяя золото, которое затем наносится на поверхность в виде чистого золота (Ganzenmüller, стр. 70).

        При содержании золота не выше 14К (585/1000 частей золота) поверхность может быть позолочена :

        • 2 части хлорида натрия
        • 4 части нитрата натрия

        Растворяются в воде , затем выпаривали до полного высыхания. Добавляют 3 части соляной кислоты HCl и раствор кипятят.Золото подвешивают в кипящей смеси, взбалтывают и проверяют, пока не будет достигнут желаемый цвет. Затем его промывают в горячей и холодной воде. поверхность частично растворяется в растворе, при этом добавки сплава (медные и серебряные компоненты сплава) остаются в растворе, а часть золота химически покрывает поверхность (Hebing, p70).

        Для золота с содержанием золота от 500 до 800 частей :

        • 115 граммов Хлорид натрия
        • 230 граммов Нитрат калия
        • 150 граммов Вода

      Добавить хлористоводородную кислоту 10 При нагревании и перемешивании 115 граммовГотовый раствор кипятят в течение одной минуты. Готовый объект очищают, ополаскивают и немного нагревают (до тех пор, пока он не окислится до черного цвета) перед использованием раствора для обедненной позолоты. Объект погружают в кипящий раствор и перемешивают в нем примерно три минуты (Brepohl, стр. 315).

      Для улучшения цвета слегка позолоченных изделий :

      • 1 часть серы
      • 1 часть битартрата калия (винный камень)
      • 1 часть хлорида натрия
      • 0 9.5 частей женьшеня

      Возьмите детскую или юношескую мочу и, пока она еще теплая, вылейте ее в тарелку и удалите жир с золотых изделий, рисуя мочой. Поместите смесь в большую медную или керамическую кастрюлю, наполненную кипящей водой, подвесьте изделие на проволоке в кипящую смесь на одну аве марию (любезно предоставлено калгарийским священником: в среднем три — это 14 секунд), выньте и промойте. . Повторите до трех раз, больше может почернить работу и повредить поверхность золота (Челлини, стр. 93).

      комбайн в качестве порошков :

      • 115 г хлорида натрия NaCl
      • 230 г нитрата калия Kno 3
      • 3
      • Добавление: 170 г Гидрохлорическая кислота HCl

      Тепло до смеси не зависывает, повесить объект золотого сплава в раствор из (платиновой или тонкой серебряной проволоки, сегодня можно использовать титановую проволоку) проволоки в течение 3-5 минут, промыть, повторить при необходимости (Дибенер, стр. 29).

      за каждые 100 грамм материала сплава :

      • 100 г нитрата калия Kno 3
      • 65 г хлорида натрия NaCl

      Mix с водой с образованием тонкой пасты, добавить :

      • 8 g Соляная кислота HCl

      Кипятить до появления запаха хлора (это, как и большинство этих рецептов, определенно небезопасная процедура) и подвесить работу на тонкой серебряной проволоке, перемещая ее в смеси в течение 1,5 минут, промыть, разбавьте смесь небольшим количеством воды, повторите в течение 2 минут.Нейтрализовать в разбавленном аммиаке. Это рекомендуется для материала, содержащего более 50% золота. Раствор следует использовать только один раз (Дибенер, стр. 29).

      В Японии сплавы для чеканки золотых монет иногда содержали изрядное количество серебра, достаточное для того, чтобы поверхность металла была белой и требовала позолоты. Они были окрашены смесью сульфатов железа, сульфата меди, нитрата калия и прокаленного хлорида натрия, смешанных с порошкообразной смолой в пасту на водной основе. Его наносили на металлические поверхности, предметы нагревали на решетке над угольным огнем, а затем погружали в крепкий соляной раствор, промывали водой и сушили (Хикман, стр. 74).

      Другие солевые смеси

      Процедура алхимика была следующей :

      • 1 унция Хлорид аммония
      • 1 унция нитрата калия
      • 1 унция сульфат железа
      • 1/4 унции суор (чрезвычайно токсично)
      • 1 унция Сера
      • 1 унция порошка древесного угля

      Измельчите их все в порошок и добавьте желаемое количество в расплавленный сплав с высоким содержанием меди. Дайте ему постоять 15 минут (при температуре плавления), а затем вылейте почти всю медь из тигля, оставив в тигле 8–10 % исходного количества.Здесь остается золото, которое окончательно отделяется с помощью купелирования (Ганценмюллер, стр. 66-67). Эта процедура кажется мне потенциально очень расточительной, но она является хорошим примером такой алхимической процедуры. Обратите внимание, что вышеуказанная смесь определенно удалит серебро и медь из золотого сплава.

      для окрашивания (истощение позолота) толстый слой пожара позолота :

      • 1,5 частей красного охра (гематит)
      • 1 часть медного ацетата
      • 1 часть нитрата калия
      • 1 часть железа сульфат
      • 1 часть аммония Хлорид

      Хорошо перемешайте, мелко перетрите, добавляя при перемешивании достаточное количество воды, чтобы получилась густая кашеобразная смесь.Поместите в большую емкость, пока смесь поднимается. Рекомендуется стеклянная тара. Этой смесью чернеют серебро. Покройте золотые части объекта пастой и поместите его в огонь. Как только сильно задымится тушите в воде. Не позволяйте ему полностью задымиться, так как оно очень сильно воздействует на золото и может привести к потере его цвета (Cellini pa 93).

      Другое из Cellini :

      • 1/2 унции железа сульфат
      • 1/2 унции нитрата калия
      • 1/4 унции хлористый аммоний
      • 1/2 унции медный ацетат

      Это земля вместе с хлоридом аммония.Их смешивают с водой, чтобы получился густой раствор. Его нагревают на медленном огне и встряхивают в течение двух «Отче наш», после чего он готов к употреблению. Работа высушивается, покрывается смесью и ставится на огонь. По мере того, как покрытие начинает дымиться, следя за тем, чтобы оно не задымилось (возможно, сгорело) полностью, объект закаливают в пресной воде. Его очищают и помещают в кипящий раствор битартрата калия (винный камень) на аве мария (14 секунд). Затем его промывают, очищают и полируют (Челлини, стр. 95).

      Иногда длительное воздействие солей и коррозионно-активных химикатов в земле может вызвать эффект истощения и позолоты. Мэрион пишет: «Было замечено, что, когда предметы из золота были зарыты в землю в течение многих столетий, в металле происходит изменение вблизи поверхности изделия. Большая часть легирующего металла, будь то медь, серебро или какой-либо другой металл растворяется под химическим действием влажной земли, оставляя на поверхности предмета тонкую пленку почти чистого золота» (Марион, стр. 8).Это наблюдение, каким бы логичным оно ни казалось мне, не принимает во внимание возможность того, что производители преднамеренно выполнили процедуру золочения на металле.

      Олдред отмечает, что большая часть египетского золота не имеет разницы в цвете между золотыми предметами и их спаянными соединениями. Если сварка или сварка давлением не использовались, то поверхности могли быть преднамеренно протравлены мягкими кислотами, такими как уксус, для их обогащения, или электролитическая обработка с солями во влажных почвах могла сделать то же самое (Aldred, стр. 99).Я думал, что большая часть египетского золота была найдена в сухих гробницах, и мне интересно, не связано ли его наблюдение с преднамеренным истощением позолоты.

      Иногда встречающиеся в природе смеси земли и солей использовались для нанесения пасты для удаления меди и серебра из сплава. Дампьер нашел на Филиппинах в 1687 году природный сплав золота и серебра, используемый туземцами. Когда изделия из него теряли свой золотой цвет, их мазали красной землей и клали в огонь, вынимали раскаленными и гасили в воде, обновляя таким образом золотой цвет поверхности.Вероятно, земля содержала сульфат железа, который при нагревании распадается с образованием серной кислоты, удаляющей серебро с поверхности. Образовавшийся сульфат серебра удаляли полировкой или даже закалкой (Ganzenmüller, стр. 42). Как упоминалось ранее, на перуанском побережье глина, используемая для этой цели, содержала большое количество нитрата калия и сульфатов железа, калия и меди (Tushingham, стр. 59).

      Также были разработаны смеси солей, которые преимущественно воздействуют на один из металлов, составляющих трехкомпонентный сплав, так что, если, например, предпочтительно удалить серебро, полученная поверхность может иметь красноватые тона меди.Затем можно регулировать содержание дополнительного металла в сплаве и, следовательно, контролировать его цвет после смешивания при легировании. Обратите внимание, что можно подумать, с каким начальным сплавом будет наиболее выгодно работать. Сплавы с высоким содержанием меди легче подвергаются воздействию кислот, чем сплавы с высоким содержанием серебра, и поэтому они могут быть более полезными для такой регулировки цвета поверхности. Золото с высоким содержанием карата в целом золотится лучше, чем золото с меньшим содержанием карата (Brepohl, стр. 315). Работа погружается в раствор или наносится кистью на работу, а затем нагревается.Цвет поверхности также можно отрегулировать травлением (травлением) в HCl, H 2 SO 4 или уксусной кислоте. Описанные смеси включают:

      Для получения желтого

      • 6 частей нитрата калия KNO 3
      • 2 части сульфата железа
      • 1 часть сульфата цинка (это концентрированная смесь 905

        для получения

        0

        0) Reddish-Green

            • 9 частей медный ацетат
            • 3 части черных сульфата
            • 3 части нитрата калия
            • 3 части хлорида аммония NH 4 CL
            • 30 частей воды

            для получения зеленого

            • 12 частей нитрата калия
            • 4 частей железа сульфат
            • 2 части сульфата цинка
            • 2 части квадрат
            • 2 части воды
            • 20 частей воды

            > (Ganzenmüller, P404)

            Предварительные колумбийские индейцы появляются также, чтобы использовать селективное истощение иногда позолота (Tushingham, стр. 60).

            Паста на восковой основе Методы золочения с истощением

            «Glühwachs» или отжиг/нагрев воска часто упоминаются в алхимических текстах. Восковую смесь, содержащую различные химические вещества, обычно наносили на объект, а затем объект нагревали до тех пор, пока воск не сгорит, когда его закалят. Процесс будет повторяться по мере необходимости. Смесь может содержать парафин, гематит и медный шлак (соли или оксиды меди). Воск удаляет темные оксиды меди с золота или с позолоченных изделий, превращая поверхность в блестящий металл; «красит» золото (Ганценмюллер, стр. 70).Золотой предмет медленно нагревают и покрывают восковой смесью, а затем нагревают до тех пор, пока воск не сгорит и пламя не погаснет. Затем его часто закаляют в воде, латунь чистят разбавленной уксусной кислотой (уксусом), сушат и полируют.

            Общие ингредиенты: воск, ацетат меди, оксид железа (гематит), сульфат цинка, оксиды меди, сульфат железа и бура. В зависимости от используемой смеси получается красный или зеленый тон. Это зависит от того, серебро или медь подвергается более сильному воздействию конкретной смеси, и, возможно, в некоторой степени, имеет ли место какое-либо гальваническое действие, например, замечено, что соли меди в воске могут давать красноватые тона на золоте.Это также могло быть вызвано восстановлением соли металла в науглероживающей (и восстановительной) атмосфере горящего воска и, возможно, угольных костров, использовавшихся в то время. Осветление золотисто-желтых тонов окраски поверхности может быть достигнуто добавлением сульфата цинка в воск с последующей обработкой царапин очень разбавленным раствором азотной кислоты (Ganzenmüller, стр. 404).

            Для обогащения поверхности ртутным (огненным) золочением: достаточно нагреть для удаления ртути, затем охладить. Слегка протравите в слабой кислоте, подогрейте на слабом огне, чтобы можно было нанести восковую смесь на металл, затем дайте ей остыть.

            • 5 унций свежего воска (вероятно, пчелиного воска)
            • 1/2 унции гематита
            • 1/2 унции сульфата железа
            • 1/8 унции сульфата меди
            • 1/2 унции 09 ацетата меди

              0 1/2 унции

            Разогрейте предмет на огне, пока воск не сгорит. Не нагревать до красного каления. Гасить в смеси битартрата калия (винный камень) и воды. Оставьте в растворе для тушения на одну Ave Maria (14 секунд), затем почистите щеткой и промойте, при необходимости протравите повторно (Челлини, стр. 94).

            Серный процесс

            Лучше всего подходит для сплавов с высоким содержанием серебра и низким содержанием золота. Объект окружен серой и нагревается, чтобы превратить серебро в черный сульфид серебра, который в конечном итоге оставляет золото. При аффинаже серебряный сплав гранулируют, нагревают с серой и почерневшие (покрытые сульфидом серебра) гранулы смешивают с медными гранулами. Половина металла расплавляется струей воздуха. Когда он расплавится, к остатку добавляют флюс из глета, свинцовых гранул, соли и Глассгалле.До сих пор я не смог найти правильный перевод для последнего. Остается самородок золотого сплава, который расплавляется с гранулами серы и меди. При необходимости процедура повторяется (Ganzenmüller, стр. 60-61). Нитраты серы и калия при нагревании используются для превращения меди в оксиды, соли и сульфиды для удаления их из сплава (Ганценмюллер, стр. 66-67).

            Процесс золочения и очистки с истощением серы восходит к египтянам. Есть мнение, что это могло быть связано с использованием черни.Арабский словарь десятого века описывает, как медь и серебро могут быть отделены от золота, когда в расплав добавляется марказит (сульфид). Петрус Бонус, сообщая об очистке на сербских серебряных рудниках в 14 веке, пишет: «В некоторых серебряных рудниках можно найти очень чистый золотой материал… который не кажется золотым, но кажется полностью серебряным. Но во время аффинажа, который делается с серой оба отделены друг от друга» (Ганценмюллер, стр. 60).

            Теофил описывает отделение золота от серебра с помощью серы.В расплав добавляют кусочки серы «пропорционально количеству» серебра и перемешивают угольной палочкой до прекращения дымления. Проделав аналогичную процедуру на улице при изготовлении черни, я не могу рекомендовать эту процедуру из-за отсутствия действительно хорошего вытяжного шкафа. Я ненавижу представлять, каково это должно было быть в маленьком, предположительно замкнутом пространстве мастерской. Как только кипение прекращается, металл заливают в изложницу. Затем его осторожно отбивают на наковальне, чтобы ослабить слой черного сульфида серебра (Феофил, стр. 96).

            Позолота и рафинирование, обедненное минеральными кислотами

            Их использование является несколько более современным в подходе, поскольку некоторые рафинированные кислоты стали доступны относительно недавно по историческим меркам. Азотная кислота, например, известна по крайней мере с тринадцатого века (Ganzenmüller, стр. 62). В современной Северной Америке кислоты бывают трех основных категорий: химически чистая (100%), реагентная (около 70%) и товарная (около 50%) (McCreight, стр. 30). Использование чистых минеральных кислот, часто горячих, представляет реальную проблему вентиляции и безопасности.В отчете из Франции примерно в конце пятнадцатого века описывается аффинажер золота, использующий «искусственную воду» (азотную кислоту) для очистки золота. В отчете отмечается, что он часто нанимал незнакомца для выполнения процедуры и сам наблюдал за ней на расстоянии. Это многое говорит об угрозах безопасности, а также, возможно, о практике найма того времени. Опыт показал, что определенное количество серебра в стандартном сплаве не будет удалено азотной кислотой, если золото не будет предварительно сплавлено в пропорции 1 часть золота (или меньше) к 3 частям серебра, когда все серебро может быть удалено азотной кислотой. азотная кислота.(Ганценмюллер, стр. 63).

            Азотная кислота, HNO3 смешивается с водой 1:1 (кислота к воде: всегда!). Он наиболее эффективен для сплавов с содержанием золота менее 25%. Если сплав богат медью, то перед обработкой добавляется больше меди. Если сплав богат золотом, то в сплав добавляется серебро. Присутствующее золото остается нетронутым (Ganzenmüller, стр. 345). Процедура работает лучше со сплавами меди и золота, чем со сплавами серебра. Для сплавов, содержащих серебро, процесс начинают со слабых кислот, а затем добавляют более сильные, чтобы избежать разделения золота в виде коллоида в растворе, его взвешивания и потери (Ганценмюллер, стр. 64).Химический процесс в отношении меди в сплаве следующий (аналогичный процесс происходит и с серебром):

            3Cu + 2HNO 3 => 3CuO + H 2 O + 2NO (NO + O => NO 2 )

            3CUO + 6 HNO 3 => 2CU (NO 3 ) 2 + 3H 2 O

            или
            3CU + 80004 или
            3CU + 81691 3 => 3CU (№ 3 ) 2 + 4H 2 O + 2NO (=>NO 2 )
            (Brepohl, стр. 80)

            вовлеченным, выглядит лучше на очень высоких каратах или поверхностях из чистого золота.Объект нагревают и охлаждают в:

            • 1 часть азотной кислоты
            • 32 части воды

            Эта процедура повторяется с полосканием и чисткой царапин между погружениями (Linic, стр. 351).

            Кислота серная концентрированная H 2 SO 4 может использоваться в сочетании с нагревом для сплавов серебро-золото с содержанием серебра более 10%. Процесс называется аффинацией. Рекомендуется максимальное содержание золота 30%. Серная кислота дает сульфат меди CuSO 4 и сульфат серебра Ag 2 SO 4 из этих металлов в сплаве.Ag 2 SO 4 осаждают добавлением холодной серной кислоты H 2 SO 4 . Две-три промывки кислотой удаляют сульфат меди CuSO 4 , и процедура может оставить почти чистое золото (Ganzenmüller, стр. 345). Химическое воздействие серной кислоты на медь:

            Cu + H 2 SO 4 => CuO + SO 2 + H 2 O

            затем
            Cu + H 2 9 SO 2 9 => CUSO 4 + H 2 O

            или
            CU + 2H 2 SO 4 => CUSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

            (Brepohl, P 81 )

            При нагревании сплавов, состоящих из трех частей, окисляется только медь, а в стандартном кислотном травлении на основе разбавленных сульфатов растворяются только оксиды.Это оставляет серебро позади. Для растворения небольшого количества серебра с оксидами меди используют смесь серной кислоты:

            • 1 часть H 2 SO 4
            • 1 часть дистиллированной воды

            314).

            Для золота с высоким содержанием меди объект может быть отожжен для окисления как можно большего количества поверхностной меди и протравлен в разбавленной серной кислоте H 2 SO 4 . Это повторяется по мере необходимости.Также можно использовать менее опасную кислоту, стандартный ювелирный раствор под названием Sparex®, который представляет собой бисульфат натрия и продается в магазинах товаров для бассейнов как «кислота для бассейнов». Она сухая и гранулированная и представляет меньше проблем при хранении, чем чистая серная кислота, поскольку хранится в сухом виде и при необходимости смешивается с водой.

            Кипячение раствора 60oBe серной кислоты H 2 SO 4 в чугунном котле упоминалось как предварительная стадия в процедуре рафинирования (это звучит довольно неприятно и, возможно, не нужно) (Ganzenmüller, стр. 66).

            Иногда используется соляная кислота HCl в различных концентрациях. Это то, чему меня научил норвежский ювелир Кристиан Гаудернак: нагреть предмет и охладить до чистой или 1:1 HCl и воды. Опасность паров и брызг, на мой взгляд, слишком велика, и теперь я оставляю объект в герметичном контейнере с холодной 1:5 или даже более разбавленной HCl на более длительные периоды времени. Хебинг предлагает эту процедуру для трехкомпонентных сплавов; это отжиг и закалка в разбавленной HCl (Hebing, стр. 20).В одной книге предлагается погружение на ночь в раствор HCl (Linick, стр. 400).

            Иногда для «окрашивания золота» использовались смеси кислот, например:

            • 1 кварта (американская мерка) Вода, H 2 O
            • 1 унция Азотная кислота, HNO 3
            • Несколько капель Серная кислота, H 2 SO 4

            Этим раствором повторно обрабатывали объект (Линик, стр. 356).

            Другая красящая смесь:

            • 1 часть H 2 SO 4
            • 1 часть HNO 3
            • 2-4 части дистиллированной воды
            • 74
              4Иногда для высококаратного золота используют концентрированную HCl или разбавленную царскую водку. Обратите внимание, что использование HCl может вызвать коррозию, связанную с растяжением, в неотожженном изделии (Brepohl, стр. 315). это особенно верно в отношении золота с низким содержанием карата (Рапсон, стр. 60).

              Царская водка используется для аффинажа, но было отмечено, что зеленое золото (с высоким содержанием серебра) и некоторые сорта белого золота с низким содержанием карата, содержащие значительное количество серебра, практически невозможно растворить даже в царской водке, поскольку образуется нерастворимый слой хлорида серебра. формируется, что защищает поверхность от дальнейшего нападения.Чтобы растворить их, их нужно сплавить с медью или латунью, в несколько раз превышающей их собственный вес, и превратить в дробь или гранулы, прежде чем снова обработать их царской водкой. «Царская водка» состоит из 4 частей HCl на 1 часть HNO 3 (Loewen, стр. 3).

              Очень крепкая смесь, предназначенная только для обработки погружением:

              • 31 г Соляная кислота HCl
              • 10 г Азотная кислота HNO 3
              • 20 г Хлорид натрия, NaCl 2 6 O 9 1 г 9 O ​​9 919 H 9, 19 40

              (Diebener, стр. 29)

              Для улучшения цвета золотых сплавов удаляются оксиды серебра и меди с поверхности.Степень травления определяется составом сплава. Для золотых медных сплавов:

              • 1 часть серной кислоты
              • 1 часть воды
              • 1 часть воды

              для золотых медно-серебряных сплавов:

              • 1 часть серной кислоты
              • 1 часть азотной кислоты
              • 1 часть воды

              Или

              • 1 часть азотная кислота
              • 1 часть воды
              • 1 часть воды

              или

            или

            • или

              • 30 грамм соляная кислота (концентрированная)
              • 10 грамм азотная кислота
              • 20 грамм хлорид натрия
              • 400 грамм воды

              или

              • 17 граммов соляной кислоты (концентрированной)
              • 11.5 граммов хлорид натрия
              • 23 грамм нитрат натрия (Nano 3 )
              • 15 вода

              или

              • для золотых бедных сплавов:
              • кипящий раствор серной кислоты и 40 грамм на литр азотной кислоты

              или

              • 25 граммов нитрата калия и маленький хлорид натрия

              или для золотых богатых сплавов:

              • 200 грамм нитрат калия
              • 20019 100 грамм соляная кислота (D = 1,16)
              • 100 грамм хлорид натрия
              • 50 грамм вода

              или

              • 200 грамм нитрата калия
              • 150 грамм соляной кислоты (D=1.124)
              • 100 граммов хлорид натрия
                (Ganzenmüller, P 403)

              или

            или

          или

          • 1 часть азотной кислоты
          • 1 часть серной кислоты

          (Ganzenmüller P 28) Низкоуровневые золотые сплавы могут быть быстро оформлены:

            1 галлон (США) Азотная кислота
          • 1 галлон (США) Серная кислота
          • 2 фунта Оксид цинка
          • 1/2 унции Дихромат калия

          Смесь используется при комнатной температуре. Добавление азотной кислоты усиливает действие (Линик, стр. 18-19).Дихромат калия обеспечивает окислительное действие на медь, присутствующую в растворе, что затем позволяет серной кислоте растворять оксиды меди, поскольку эта кислота не сильно влияет на саму медь. Иногда травильные растворы с серной кислотой и бихроматом калия используются для удаления медного «нагара» — тонкого медного налета, появляющегося на латуни. Более простой и менее вредный подход к той же проблеме — использовать смесь 50% раствора sparex® и 50% раствора перекиси водорода из аптеки. Это почти сразу устраняет выделение меди при работе и действует таким же образом, окисляя присутствующую медь, так что кислая часть раствора может удалить ее.Это решение также хорошо подходит для удаления меди с поверхности медно-золотого сплава в сочетании с повторным окислением поверхности металла.

          Раствор для травления медных сплавов, который также (по моему опыту) удаляет неблагородные металлы (в первую очередь медь) из сплавов золота: уровень

        (из периода обучения в Западной Германии, 1980 г.)

        Использование растительной кислоты

        Де Овьедо Вальдес пишет, что индийцы поняли, как золотить работу с низким содержанием золота, чтобы она выглядела как 23 или 24K, используя ‘ некоторые травы» (Ganzenmüller P 41).Растение, которое использовали индейцы, называлось Oxalis Pubescens, сок которого содержит щавелевую кислоту. Поверхностная медь удаляется кислотой с образованием кислой кислой меди, оставляя золото позади (Ganzenmüller, стр. 42). Растения жевали и выплевывали в контейнер для получения раствора (Root, стр. 253).

        Преференциальный электролиз

        «Если два металла в растворе имеют напряжение разложения, сильно отличающееся друг от друга, один можно почти полностью отделить от другого, покрывая его металлом при напряжении между двумя напряжениями разложения, которое в лучшем случае было бы равно ниже напряжения, необходимого для покрытия более высокого металла» (Линик, стр. 407-408).Это также может иметь некоторые возможные последствия для потенциально более безопасных методов удаления ртути из амальгамы в процедурах погруженного ртутного золочения.

        Тонкий слой золота можно получить на предмете из золотого сплава, используя его в качестве анода в разбавленных кислотах: неблагородные металлы растворяют, а затем изделие полируют. 2-процентный раствор азотной кислоты HNO 3 хорошо работает с более высоким содержанием золота, в то время как он может давать несколько губчатую поверхность в более низких каратах. Пример довольно токсичного и опасного раствора, используемого в промышленности для золочения (бомбардировки) током: литр дистиллированной воды

      > (Ganzenmüller, стр. 406)

      Сопротивление истощению позолоты

      В зависимости от используемой процедуры резисты различных типов могут использоваться для предпочтительного истощения позолоты срезов или частей объекта, обычно как метод получения узорчатые цветовые вариации на поверхности.Относительно прохладные, влажные процедуры, такие как электролиз и погружение в воду, могут использоваться с восками, разбавленным резиновым клеем (мой фаворит, потому что требует минимальной очистки), красками, асфальтом и т. Д., Все, что можно нанести, высушить и инертно по отношению к позолоте. Средняя. Для горячих применений, таких как смесь солей или даже, в некоторых случаях, смесь на основе воска, на поверхность наносится инертный материал перед обработкой ее коррозионной смесью.

      Ниже приведен пример использования смеси соли (1 часть), нитрата калия (1 часть) и квасцов (1 часть) в виде пасты с небольшим количеством воды.Белила, камедь (возможно, трагакантовая камедь) и сахар растворяются в воде до образования густой пасты. Это применяется там, где поверхность не должна быть обогащена. Его частично карбонизируют и сушат до коричневого цвета. Затем открытые участки покрывают коррозионной смесью и нагревают до тех пор, пока она не остекленеет. Затем изделие охлаждают в холодной воде, погружают в разбавленную азотную кислоту и снова промывают (Унтрахт, стр. 675).

      Несомненно, существует ряд подобных смесей, используемых на основе инертных сред.Я подозреваю, что Liquid Paper® и аналогичные жидкости для коррекции текста могут быть эффективными в этом отношении. В 1987 году компания Papermate провела испытания материала на скорость испарения по моему запросу для получения информации о его безопасности. Они сообщили мне, что он содержит в качестве растворителя 111 трихлорэтилен, который при нагревании разлагается с образованием хлороводорода, хлора и газообразного фосгена. Они обнаружили, что материал быстро образует пленку, а скорость его испарения замедляется. Поэтому при использовании Liquid Paper® я бы порекомендовал использовать раствор на водной основе или подождать не менее 20 минут после нанесения, прежде чем применять тепло.

      Химическое покрытие

      Химическое покрытие происходит в некоторых смесях, упомянутых ранее в этом сборнике, особенно когда хлорид золота образуется как продукт реакции во время процедуры золочения истощением. Однако существует множество решений, разработанных специально для контактного или химического покрытия, т.е. покрытия без подачи внешнего электрического тока. Ниже приведены некоторые версии:

      • 2 унции ферроцианида калия
      • 1 унция карбоната калия
      • 1 1/2 унции хлорида натрия
      • 1 кварта (британская мера) воды

      Смесь кипятят в эмалированной кастрюле с добавлением соли. один за другим, хорошо перемешивая стеклянной палочкой.Раствор кипятят две-три минуты, затем в небольшом количестве воды растворяют 2 пеннивейта (1/10 унции) хлорида золота (и предположительно добавляют к нему). Раствор охлаждают и закупоривают. Для его использования часть жидкости нагревают почти до кипения, а хорошо очищенный предмет помещают на кусок чистого цинка и погружают в раствор для покрытия (Wilson, стр. 471). В этом случае цинк находится ниже по электродвижущей шкале, чем золото, и происходит смещение ионов, которое заставляет золото осаждаться при работе.

      Очевидно, можно растворить золото в “menstruum sine strepitu”, водном растворе соли, квасцов и селитры (который предположительно образует хлорид золота), пропитать раствором льняную ткань, сжечь ее и использовать полученный измельченный порошок для позолота. Отмечается, что эта процедура приводит к значительным потерям золота по сравнению с ртутным золочением, хотя она несколько безопаснее (Ganzenmüller, стр. 75).

      Льняные тряпки замочить в хлористом золоте, высушить и сжечь, сохранив пепел.Очистите предмет, который нужно позолотить, протрите изделие влажной кожей до появления золотого цвета, а затем отполируйте (Wilson, стр. 239). Я понимаю, что получившаяся пластина очень тонкая и быстро изнашивается.

      Так называемое греческое золочение для медных сплавов производится путем растворения равных частей хлорида аммония и сулемы в крепкой азотной кислоте. С этой смесью делают раствор чистого золота и концентрируют раствор выпариванием. Очищенный, протравленный предмет окунают в раствор или рисуют.Поверхность мгновенно становится черной, если она достаточно прочная. Он нагревается до красного каления, после чего появляется золото (Wilson, стр. 471).

      Для изделий из меди и медных сплавов, включая сталь с медным покрытием, предметы (включая сталь с медным покрытием) погружают в кипящую смесь хлорида золота с добавлением бикарбоната натрия, промывают и полируют (Hebing, стр. 29). Хебинг также отмечает, что в электролитическую ванну добавляют соль, а затем нагревают. Предмет, который нужно позолотить, подвешивается в растворе.Кусок цинка, соприкасающийся с раствором, вызовет нанесение золота на объект подобно электролитическому покрытию (Hebing, стр. 28). Другие процедуры включают раствор хлорида золота и цианида калия (действительно вредные материалы), который смешивают с мелом и наносят на предмет, чтобы позолотить его. Замечание по применению золы, пропитанной хлоридом золота, заключается в том, что она работает лучше, если наносить ее на предмет, который нужно позолотить, с помощью большой обожженной пробки, смоченной в азотной кислоте. После нанесения поверхность полируется (Hebing, стр. 29).

      Разные мелочи

      Опиленное золото, растертое с крепким уксусом и крупинкой соли с каратом (0,2 грамма сегодня) карбоната натрия, дает контактный цвет для золотого освещения (Ganzenmüller, стр. 76).

      Метод золочения, упомянутый в папирусе Leidensis, заключается в измельчении золота и свинца так же мелко, как пшеничная мука, с использованием 2 частей свинца на одну часть золота. Порошок смешивают с жевательной резинкой и покрывают кольцо или предмет. Затем его нагревают и повторяют несколько раз, пока не появится желаемый цвет.При нагревании свинец плавится, оставляя золото. Объект трудно проверить, так как он оставляет золотую полосу на пробном камне (Ганценмюллер, стр. 38).

      В то время как контактное золочение как таковое не является контактным, иногда в пергамент вводили мелкие абразивы (пемза, стекло, порошкообразный кварц, а золото втирали в пергамент, чтобы окрасить его. золотая или серебряная проволока стирается и оставляет металл на поверхности бумаги (Ganzenmüller, стр. 77).Золотая и серебряная проволока издавна использовалась для рисования на бумаге, пропитанной глиной (серебряная и золотая иглы), а мягкое золото даже использовалось для украшения керамики путем трения непосредственно о нее. На этом список процедур заканчивается. Я надеюсь, что она представляла некоторый интерес, и, хотя она ни в коем случае не является полной, я надеюсь, что она дает ощущение и через контраст и сравнение дает понимание того, как ювелиры пытались справиться с золочением с истощением.

      Библиография

      • Олдред, Сирил, Драгоценности фараонов, паб Praeger., NY, Washington, 1971
      • Brepohl, Erhard, Theorie und Praxis des Goldschmiedes, VEB Fachbuchverlag Leipzig, 5th Edition, 1978
      • Bray, Warwick, «Древнеамериканская металлургия: пятьсот лет Суди», стр. 76-84, Искусство доколумбового золота, под редакцией Джули Джонс, Литтл, Браун и компания, Нью-Йорк, 1985
      • Челлини, Беневенуто, Abhandlungen über die Goldschmiedkunst und die Bildhauerei, Ubersetzung: Frölich, Ruth und Max, Gewerbemuseum Basel, Базель, Швейцария, 1974
      • Diebeners, Wilhelm, Werkstattrezepte für Graveure, Gürtler, Galvaniseure und Stempelhersteller, Wilhelm Diebener, Leipzig 05, Druck; Glass und Tuscher, M 135-305
      • Эммерих, Андре, Пот солнца и слезы луны, University of Washington Press, Сиэтл, 1965
      • Ганценмюллер, Вильгельм, Gmelins Handbuch der Anorganischen Chemie, System Number 62, GOLD, Lieferung 1 и 2, Verlag Chemie GMBH, Weinbaum, 1950
      • Hebing, Cornelius, Vergolden und Bronzieren, Verlag Georg D.W. Callwey, München, 1960, 14th Printing 1985
      • Hickman, B. Editor, Japanese Crafts, Materials and its Applications, Fine Books Oriental, London, 1977
      • Linnick, Leslie, Jewelers Workshop Practices, Henry Paulsen Co, Чикаго, 1948
      • Мэрион, Герберт, Metalwork and Enamelling, Dover, NY, 1971, переиздание издания Chapman and Hall 1959 года, Лондон, 1-е издание, 1912
      • McCreight, Tim, The Complete Metalsmith, Davis Pub, Worcester, Mass, 1982
      • Мортон, Современные украшения, Холт, Райнхарт и Уинстон, Нью-Йорк, 2-е издание, 1976 г.9, 37, 1979
      • Рэпсон, В.С. и Гроенвальд, Т., Использование золота, Academic Press, Лондон, Нью-Йорк, Сан-Франциско, 1978
      • Рут, Уильям, «Доколумбовые металлоконструкции Колумбии и ее соседей», очерки. в доколумбовом искусстве и археологии, Harvard University Press, Cambridge, Mass, 1961
      • Seeler, Margaret, The Art of Enamelling, Galahad Books, New York City, 1969
      • Theophilus, On Divers Arts, Dover Publications, Нью-Йорк, 1963, 1969
      • Тушингем, А.D., Золото для богов, Королевский музей Онтарио, Торонто, 1976
      • Untracht, Oppi, Ювелирные концепции и технологии, исправленное издание, Chilton book Company, 1972
      • Фон Нейман, Роберт, Дизайн и создание ювелирных изделий, исправленное издание , Chilton Book Company, 1972
      • Wilson, H, Silverwork and Jewellery, паб John Hogg, Лондон, 1912

      История позолоты с особым упором на скульптуру

      Эндрю Одди

      Аннотация

      Для целей настоящего документа золочение определяется как нанесение на металлическую поверхность слоя золота.Для создания позолоченной поверхности использовалось множество различных методов, от использования золотой фольги в далеком прошлом до использования паров золота в вакууме в конце 20 века. В этой статье речь пойдет о золочении вплоть до изобретения электропозолоты в 1840-х годах.

      Золочение следует отличать от инкрустации, при которой в поверхности металлического предмета вырезается углубление и в него вбиваются кусочки золота. Следующие техники золочения будут рассмотрены на примерах.

      Золочение фольгой
      Для большинства предметов это включает прижатие золотой фольги к поверхности и удержание ее на месте заклепками, или загибанием краев фольги вокруг краев предмета, или вставкой краев фольги в канавки, прорезанные на поверхности.Этот метод золочения восходит как минимум к началу третьего тысячелетия до нашей эры. Золото должно быть отполировано и аккуратно забито молотком, а шероховатая поверхность на подложке из основного металла повысит адгезию фольги.

      Как только золотая фольга находится в тесном контакте с подложкой, особенно если она сделана из серебра, нагрев заготовки до температуры значительно ниже точки плавления серебра увеличивает адгезию, вызывая взаимную диффузию двух металлов.Однако при визуальном осмотре невозможно сказать, использовался ли нагрев для увеличения адгезии; это можно установить только разрушающим металлографическим исследованием объекта.

      Золочение фольгой отличается от листового золочения толщиной золота, когда по краям видны какие-либо утраты. Определение «фольга» — это лист золота, достаточно толстый, чтобы выдержать собственный вес, а минимальная толщина для конкретного сплава будет зависеть от его состава.

      Листовое золочение
      Листовое золото настолько тонкое, что не может выдержать собственного веса. Он имеет очевидные экономические преимущества при использовании для золочения, но должен быть прикреплен подходящим клеем к основной поверхности. Для этой цели подходят несколько встречающихся в природе органических клеев. Этот прием широко применялся в древности для украшения декоративных изделий из металла, но позолота не очень долговечна.

      Диффузионная сварка
      Сусальное золото можно очень легко приклеить к серебру, протирая его подходящим инструментом для полировки, часто из агата или слоновой кости, а затем осторожно нагревая в течение нескольких секунд.Это способствует взаимной диффузии золота и серебра, создавая таким образом прочную связь между золотом и серебром. Кажется, что сделать успешную связь с медью не так просто.

      Хотя связь с серебром очень прочная, тонкость позолоты означает, что она не выдержит большого износа. Хотя диффузионное соединение постулируется как метод золочения серебра в древности, похоже, что оно не было описано в сохранившейся технической литературе древности и раннего средневековья.Однако имеется краткое описание техники в 18 в. Д. Кетлоганом, а впоследствии и в других энциклопедиях подобного типа. Полировка сусального золота на свинце и олове, однако, описана в раннем Средневековье Compositiones Variae , хотя нет упоминания о последующем нагреве. Ввиду низкой температуры плавления олова и свинца в этом нет ничего удивительного.

      Огневое золочение
      В этом методе для золочения используется золотая амальгама (т. е. «раствор» золота, растворенного в ртути), который наносится на основной металл и осторожно нагревается для испарения ртути.Это хорошо работает как с серебром, так и с медью, и создает хорошо связанный слой золота на поверхности. Этот процесс иногда называют золочением промывкой или золочением водой, хотя последнее название более правильно применяется к процессу укладки сусального золота на дерево или камень с помощью клея на водной основе.

      Огненное золочение обычно дает очень тонкий слой золота, который имеет очень низкую износостойкость, но этот процесс золочения можно повторять любое количество раз, чтобы увеличить толщину слоя золота.Ключом к идентификации огненного золочения является обнаружение ртути в золоте химическим анализом.

      Хотя огневое золочение обычно выполняется путем нанесения золотой амальгамы на поверхность основного металла, в качестве альтернативы это можно сделать путем втирания ртути в основной металл, а затем нанесения сусального золота. Сусальное золото сразу же растворяется в слое ртути, образуя на месте амальгаму золота, а затем при нагревании ртуть удаляется. С помощью этой техники очень легко нанести довольно толстый слой золота, так как листы сусального золота можно добавлять до тех пор, пока золото не перестанет растворяться.Заключительный этап нагревания необходимо проводить достаточно медленно, иначе на позолоте могут образоваться пузыри.

      Электрохимическое золочение
      Это один из трех методов осаждения золота из раствора. Два других — это химическое золочение и разложение органических соединений золота.

      Электрохимическое золочение, иногда также известное как иммерсионное или замещающее золочение, включает погружение медного или серебряного предмета в раствор, содержащий растворимую соль золота.На поверхности основного металла происходит электролитическая реакция, которая одновременно подвергается анодному растворению и осаждению золота. Этот метод нанесет только очень тонкий слой золота, потому что, как только основной металл полностью покрывается, процесс останавливается.

      Слой золота, полученный с помощью этой техники, не очень прочный, и из-за трудности перевода золота в раствор маловероятно, что он использовался в древности, хотя постулируется на основании тонкости позолоты как техника, которая использовалась в доколумбовом Перу.Однако можно добиться одинаково тонких слоев позолоты методом диффузионного склеивания.

      Электролитическое золочение
      Этот метод стал возможен только после изобретения электролитической ячейки, способной генерировать достаточно постоянный ток. Этот процесс был разработан в первой половине 19-го века и стал коммерчески жизнеспособным в 1840-х годах и уже был описан (как гальваническое золочение) в Энциклопедии Кули 1845 года. Это наиболее распространенный метод, используемый для золочения других металлов в 20-х годах. век.

      Золочение золотым порошком
      Одно из последних «средневековых» руководств для серебряников и ювелиров было опубликовано в 1903 году и описывало только два метода золочения: огневое золочение и использование золотого порошка. Интересно, что даже в столь позднее время автор не описал электролитическое золочение!

      Метод золотого порошка заключается в замачивании льняных тряпок в растворе хлорида золота, высушивании их и последующем сжигании. Пепел, в котором содержалось мелкодисперсное золото, затем натирают до тщательно чистого серебра кусочком влажной кожи, когда золото постепенно образует слой на поверхности.Пепел смывают, а позолоту окончательно полируют.

      Химическое золочение и разложение органических соединений золота
      Это относительно современные методы, позволяющие получить слабосвязанный слой золота. Энциклопедии и книги квитанций девятнадцатого века (и ранее) перечисляют ряд методов золочения, которые могут относиться к одному из этих заголовков. Примерами являются греческое золочение, процесс Талбота и разновидности метода золочения железа и стали, при котором золото осаждается из органического растворителя.Однако маловероятно, что какой-либо из этих методов позволит получить очень прочный слой позолоты.

      Обедненное золочение
      Техника растворения легирующих элементов с поверхности изделия из недрагоценного золота, чтобы оно выглядело как сделанное из хорошего золота, очень древняя, но к раннему средневековью она была в значительной степени вытеснена по фактической позолоте.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.