Brązowanie

galwanizernie • 15 Kwiecień 2017

Brąz klasyczny jest stopem miedzi z cyną o różnej zawartości procentowej obu składników. W przemyśle i technice stosowane są brązy z rożnymi domieszkami takimi jak fosfor, nikiel, mangan, oraz tzw. Brązole, czyli stopu miedzi z glinem. Powłoki brązowe osadzane elektrolitycznie nie różnią się w zasadzie od klasycznych stopów hutniczych.

Zewnętrzny wygląd powłok brązowych zależy od ich składu, przy czym powłoki do 3% Sn nie różni się barwą od powłok miedzianych, natomiast przy ok.. 12% Sn przybierają złocistożółte zabarwienie, a od 22,5% Sn powłoki są białe.

Powłoki zawierające do 15% cyny są plastyczne a ich twardość waha się w granicach 250 - 300 HV. Są mało porowate, a dla grubości powyżej 10 µm są wolne od por.

Powłoki brązu galwanicznego wykazują bardzo dobrą odporność na korozję atmosferyczną i ze względu na małą porowatość używane są jako podkład pod nikiel-chrom na stali, gdzie okazują się dużo lepsze od miedzi.

Na stopach cynku są również lepsze od miedzi ponieważ wolniej dyfundują. Możliwość otrzymania koloru podobnego do złota pozwala na wykorzystanie brązu jako powłoki dekoracyjnej zabezpieczonej lakierem bezbarwnym. Brąz można stosować jako podkład pod powłokę złota.

Powłoka brązu o grubości 50 µm może wytrzymać 10 - 12 miesięcy w środowisku kwaśnym, 14 miesięcy w wodzie alkalicznej.

Najczęściej do brązowania stosowane są kąpiele cynianowo-cyjankowe. Kąpiele tego typu wykazują doskonałą wgłębność i mogą być stosowane do pokrywania przedmiotów o skomplikowanych kształtach. Niezmiernie łatwo w tego typu elektrolitach utrzymać skład osadzanego stopu.

Kąpiel do osadzania powłoki brązu o kolorze żółtym.

Skład typowej kąpieli do osadzania stopu Cu-Sn.
Skład analityczny
Składnik stężenie
Cynian sodowy 49 g/l
Cyjanek miedzi 35 g/l
Cyjanek potasu 85 g/l
Wodorotlenek potasu 10 g/l
Sól Rochelle´a 50 g/l
Zwilżacz anionowy 3 ml/l
Miedź 25 g/l
Cyna 18 g/l
KCN 35 g/l
Warunki pracy
Parametr Wartość
Temperatura 60 - 65°C
Gęstość prądu katodowego 2 - 5 A/dm²
Wydajność 80%
Mieszanie 2 - 3 metry/min.
Anody miedź-cyna (max 12%) miedź zalecana
Filtracja wskazana
Cyjanek miedzi. Cynian sodowy lub potasowy.

Jeżeli zawartość cyjanku wolnego i wolnego wodorotlenku jest utrzymywana na stałym poziomie to zmiany stężeń jonów metali nie wpływają na skład osadzanej powłoki. Zmiana stosunku Cu/Sn powoduje zmianę składu stopu.

Cyjanek sodu lub potasu.

Cyjanek sodu lub potasu pozwala na wytworzenie z cyjankiem miedzi rozpuszczalnego kompleksu. Potrzeba 1,1 grama NaCN lub 1,45 grama KCN żeby skompleksować 1 gram CuCN.

Do roztworu trzeba dodać nieco więcej cyjanku niż potrzeba na skompleksowanie cyjanku miedzi. Wzrost zawartości wolnego cyjanku powoduje wzrost zawartości cyny w powłoce.

Wodorotlenek sodu lub potasu.

Trzeba uwzględnić pewną ilość wodorotlenku sodu, który zawarty jest w cynianie sodu (około 5%). Wzrost zawartości NaOH w elektrolicie powoduje zmniejszenie zawartości cyny w stopie.

Winian sodowy lub potasowy.

Winian sodowy lub potasowy zwany jest solą Rochelle’a lub solą Seignette’a. Sól ta wprowadzana jest do roztworu jeżeli używamy anod miedzianych. Pozwala ona na otrzymanie równomiernej powłoki i w znacznym stopniu eliminuje polaryzację anodową.

Dodatki.

Wybłyszczaczami mogą być sole ołowiu, cynku lub kadmu. Sole te zmieniają lekko odcień osadzanej powłoki i pozwalają na otrzymanie powłoki brązu przypominającej powłokę złotą Au-Cu-Cd 18 karatową.

Można dodawać czynniki organiczne dodatki kompleksujące . Właściwie dobrane dodatki organiczne powodują wyrównywanie osadzanej powłoki, podnosi jej połysk, ale zmniejsza zawartość miedzi w osadzanym stopie.

Wpływ parametrów osadzania.
Temperatura.

Wzrost temperatury powoduje wzrost wydajności i zawartości cyny w powłoce.

Gęstość prądu katodowego.

Wzrost gęstości prądu powoduje zmniejszenie wydajności i zawartości cyny w osadzanym stopie.

Mieszanie.

Mieszanie powoduje zmniejszenie wydajności anodowej i katodowej, ale jakość powłoki się polepsza. Zbyt silne mieszanie powoduje wzrost zawartości miedzi w powłoce.

Jeżeli brąz jest stosowany jako podkład, zmiany odcienia są bez znaczenia. W przypadku wykorzystania powłoki jako dekoracyjnej o kolorze zbliżonym do żółtego złota, parametry fizyczne i chemiczne muszą być ściśle przestrzegane.

Wpływ różnych czynników.
Wykres brązowanie

Biały brąz - SPECULUM

Speculum jest stopem miedż-cyna zawierającym 40 - 55% cyny. Kolor cyny przypomina srebro. Ma bardzo ładny połysk i nadaje się doskonale na powłoki dekoracyjne. Powłoka jest odporna na działanie kwasów i zasad. Dobrze znosi kontakt z produktami żywnościowymi, w szczególności z octem i sokami owocowymi. Stosowana jest jako powłoka dekoracyjna na sztućcach. Powłoka jest twarda i odporna na zmatowienie.

Speculum można kłaść bezpośrednio na stal, stopy miedzi, nikiel i cynk.

Skład kąpieli
Składnik stężenie
Cynian sodowy 36 g/l
Cyjanek miedzi 11 g/l
Cyjanek sodu 28 g/l
Wodorotlenek sodu 15 g/l
Warunki pracy
Parametr Wartość
Temperatura 60 - 65°C
Gęstość prądu katodowego 1,5 - 2,5 A/dm²
Wydajność 50 - 60 %
Mieszanie 2 - 3 metry/min.
Anody miedż-cyna (30%)
Filtracja wskazana
Przygotowanie kąpieli do brązowania.
  • Napełnić naczynie wodą dejonizowaną do 2/3 objętości.
  • Podgrzać do 60°C.
  • Dodawać w następującej kolejności składniki, mieszając ( upewniając się czy poszczególny składnik rozpuścił się całkowicie ):
    • wodorotlenek sodu lub potasu
    • cynian sodowy lub potasowy
    • cyjanek sodu lub potasu
    • cyjanek miedzi
  • Przefiltrować do innego naczynia.
  • Dopełnić wodą do objętości roboczej i dokładnie wymieszać.
Konserwacja kąpieli.
  • Używając anod miedzianych lub miedzianych z małą domieszką cyny trzeba utrzymywać zawartość cyny przez dodawanie cynianu sodowego lub potasowego .
  • Parametry chemiczne można regulować kontrolując odcień uzyskiwanej powłoki.
  • Okresowo niezbędna jest analiza.
  • Dozowanie cyjanku i wodorotlenku powinno być oparte na analizie.
  • Powstawanie węglanów w czasie eksploatacji zmniejsza wydajność.