Применение многослойных покрытий в защитно-декоративном золочении

Основная часть

Наша страна – поистине неиссякаемый родник народного творчества, воплотившегося в промыслах и ремеслах.

Декоративно-прикладное искусство – особый вид искусства, имеющий собственную художественную образность и вместе с тем, тесно связанный с широким кругом бытовых нужд человека: это и обыденная повседневная жизнь, общественные, трудовые, культовые функции и занятия.

К декоративно-прикладному искусству относятся произведения, выполненные из самых разных материалов: традиционных – из дерева, глины камня, ткани, стекла, металла и современных инновационных. С древности человек в создаваемых изделиях удовлетворяет не только насущные утилитарные нужды, но и свои эстетические потребности, стремясь к украшению предметов. В единстве того и другого – его сущность и специфика декоративно-прикладного искусства.

Произведения этого вида художественного творчества классифицируются функционально. В соответствии с этим выделяются две основные разновидности – собственно прикладное и декоративное, связанное с архитектурой. Декоративно-прикладное искусство классифицируется по материалу, используемому при изготовлении предметов и по технологии изготовления (роспись, резьба, ткачество, чеканка, кружевоплетение, вышивка и т.д.). Повседневная жизнь и время накладывают на предметы свой след. Вещи ремонтировались, переделывались и исправлялись, искажались и подделывались. Многие предметы требуют восстановления. Для некоторых реставрационное вмешательство – условие возможности дальнейшего существования.

Все виды работ, проводимые на поврежденных предметах декоративно-прикладного искусства, принято называть реставрацией. Это обобщающее название включает в себя три самостоятельных комплекса работ – консервацию, собственно реставрацию и реконструкцию.

Предметы декоративно-прикладного искусства (ДПИ) поступают на реставрацию с различной степенью утраты наружного слоя золота. В зависимости от условий эксплуатациии, интенсивности внешнего воздействия окружающей среды, позолота имеет различную степень сохранности. Основными факторами, влияющими на состояние поверхности изделий имеющих утрату позолоты, являются: абразивное (механическое) воздействие ветра при высоком содержании в атмосфере пыли, песка и кристаллов химических веществ; высокая влажность и агрессивный химический состав атмосферы промышленного города, способствующие протеканию коррозионных процессов позолоченных изделий из металла и, как следствие, приводящие к ухудшению или утрате декоративного вида покрытия; частые колебания температуры окружающего воздуха. Особенно заметно негативное влияние колебаний температуры около 0°С вследствие кристаллизации влаги в порах позолоты, кавернах, раковинах основного материала памятника, приводящее к разрыву и отслоению и отрыву покрытия от основы. Увеличение срока сохранности декоративного вида является важной задачей реставрационных работ, связанных с золочением. Поэтому при восстановлении золотых покрытий памятников выполненных из металла необходимо применять специфические технологии, позволяющие воссоздать внешний вид позолоты и придать покрытию дополнительные защитные свойства. Основным мероприятием по увеличению сроков эксплуатации и повышения защитно-декоративных свойств электрохимических покрытия является применение многослойных покрытий [2].

В качестве электрохимического подслоя в многослойном покрытии под наружный слой золота может быть использован подслой из различных металлов или сплавов. Например, электрохимическая медь, никель, палладий, латунь, олово, серебро и др. Применение того или иного подслоя определяется условиями эксплуатации золотого покрытия. На практике, для предметов экстерьера, хорошие результаты по коррозионной стойкости показали многослойные покрытия типа медь-никель-золото, но технология нанесения такого типа покрытия сопряжена с трудностями обеспечения прочности сцепления поверхностного слоя золота с никелевым подслоем. Прочность сцепления позолоты с реставрируемой поверхностью можно повысить с помощью применения многослойных покрытий медь-палладий–золото.

В процессе производства изделий с золотым покрытием могут появляться дефекты, которые приводят к непроизводительной трате металла.

Металл, осаждаемый на катоде, имеет кристаллическую структуру. Также, как и при кристаллизации из расплава, образование кристаллов при гальваническом осаждении определяется процессами образования зародышей и их ростом, что обусловливается типом металла, параметрами процесса, особенно температурой, и подвижностью ионов.

Основной целью гальванического покрытия является получение прочного, достаточной толщины, с плотной структурой и с гладкой блестящей поверхностью покрытия.

Для повышения качества покрытий в электролит добавляются ингибиторы с тем, чтобы они проникли в процессе осаждения в структуру покрытия, тормозя рост кристаллов и способствуя образованию мелкозернистости, что важно для получения блестящих поверхностей. При повышении температуры электролита усиливается подвижность ионов, концентрационная поляризация уменьшается, снижается также осаждение ингибиторов. При низкой температуре электролита, на поверхности изделия блеск не образуется и закрашивается электролитом. А при высоких температурах происходит прикипание золота на поверхность изделия и приводит к образованию темного налета. Покрытие с чисто блестящей поверхностью получают за счет добавления в электролит блескообразующих добавок [3].

Толщина покрытия зависит не только от плотности тока, но и от времени осаждения. Чем больше время осаждения, тем толще слой покрытия. От плотности тока зависит время осаждения. Чем выше плотность тока, тем быстрее происходит осаждение металла на поверхность изделия. Толщина покрытия рассчитывается по массе осажденного золота:

G = M x 10000
        S x n x p

G – толщина покрытия, мкм;

S – площадь изделия,

M – масса осажденного золота;

10000 – поправочный коэффициент;

n – количество изделий;

p – плотность золота,

Рабочая сила тока рассчитывается по следующей формуле: [4].

I = J x n x S см²

I – сила тока, А;

J – плотность тока, А/дм²;

n – количество изделий;

S – площадь золочения, дм²

Для каждого изделия отдельно рассчитывается сила тока в зависимости от площади покрытия. При неправильном расчете силы тока может получиться темный налет, который не подлежит дальнейшей доработке [4].

Гальванические покрытия многослойны.

Основываясь на многочисленных испытаниях, приведенных во многих работах, пригодно для гальванических покрытий кадмием, кобальтом, медью или бронзой, свинцом, никелем, серебром, оловом или сплавом олово–цинк и цинком на алюминии, меди или латуни, стали и цинке. При нанесении многослойных систем можно успешно определить толщину отдельных слоев покрытий, применяя струю соответствующего раствора на той же площади поверхности образца. Время, необходимое для определения толщины отдельного слоя покрытия, – 2 мин общая точность испытаний составляет 15%.

Способ включает обработку многослойного гальванического покрытия, содержащего кроме внешнего слоя хрома также Си, Ni, Ni–Со, латунь или бронзу. Для воздействия на покрытия применяют кремнезем (речной песок), АЬОз, стеклянные бусинки, пластики, покрытые абразивом, и другие частицы с твердостью, достаточной для деформации (образования пор, вмятин или трещин) хромового покрытия. Трещины возникают в случае высоконапряженного состояния хромового покрытия. Не исключено образование микропористости на слое хрома, если предварительно до хромирования обрабатывать абразивом подслой никеля или другого металла.

Предел выносливости деталей, покрытых никелем и прошедших отпуск при температуре 400° С, снижается на 30-45%, а износостойкость их повышается в 2-3 раза. Химическое упрочнение никелем применяется для деталей топливной аппаратуры, силуминовых корпусов гидравлических насосов, золотников и поршней гидравлических агрегатов из дуралюмина Д1. Химическое никелирование рекомендуется использовать для защиты изделий, работающих в условиях среднего и повышенного коррозионного воздействия, вместо многослойных гальванических покрытий никель – хром и медь – никель – хром.

Химический способ применяют при покрытии никелем керамики, пластмассы и других диэлектриков для создания металлической проводящей поверхности, а также для деталей из алюминия и его сплавов, титана и керамики, чтобы получить возможность паять их мягкими припоями.

Гальванические покрытия обеспечивают в тех или иных условиях защиту от коррозии, улучшение внешнего вида изделия, усиление износостойкости и являются промежуточным при нанесении многослойного покрытия [5].

Дополнительные ссылки на отраслевой стандарт возможны только для тех покрытий, к которым этот стандарт предъявляет дополнительные требования, не предусмотренные в ГОСТ 9.073-77 и ГОСТ 9.032-74 (например, определенная толщина подслоя при многослойных гальванических покрытиях применение определенных видов технологии покрытия и т. п.) [5].

Заключение

Сплавы на основе золота по своему разнообразию занимают первое место среди различных электроосаждаемых сплавов. Как правило, легирующий компонент входит в состав золотого покрытия в незначительных количествах, от десятых долей до 1-2%; в тех случаях, когда легирующий компонент входит в значительных количествах, покрытие существенно меняет свойства золота. Цели, преследуемые заменой покрытий из чистого золота на сплавы золота, сводятся к сообщению покрытию того или иного оттенка. Для этой цели в электролит вводят цианистые соли меди, никеля, серебра, кадмия, цинка и др.