Procédé de dépôt électrolytique de l'or
La présente invention a pour objet un procédé de dépôt électrolytique d'or sur un article ayant une surface de chrome.
Un des désirs de l'industrie des dépôts électrolytiques a été d'obtenir une couche mince d'or, économique sur des surfaces de chrome. Les tentatives antérieures ont été peu satisfaisantes parce que le dépôt d'or obtenu est mou et il n'est pas suffisamment durable et il s'élimine par l'usure ou l'écaillage. Une autre difficulté rencontrée lors du dépôt de l'or sur une couche de chrome, c'est que la couche de chrome extérieure contient des oxydes de chrome qui gênent l'obtention d'une couche d'or uniforme et résistante sur celle-ci.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et le procédé qui fait son objet est caractérisé en ce qu'on traite cathodiquement ladite surface de chrome dans une solution d'activation aqueuse ayant une température comprise entre la température ordinaire et 490 C pendant un temps compris entre 1 seconde et 4 minutes, sous une tension de 6 à 9 volts, les oxydes métalliques sur ladite surface de chrome étant ainsi réduits, en ce qu'on rince ladite surface de chrome activée, en ce qu'on plonge ladite surface activée rincée dans une solution d'acide ayant une concentration de 5 à 10 %, puis en ce qu'on rince à l'eau, en ce qu'on dépose de l'or sur ladite surface de chrome activée,
à l'aide d'une solution de dépôt électrolytique de l'or pendant un temps de 1 seconde à 5 minutes à une densité de courant comprise entre 1,1 et 10,8 ampères par dm2, en ce qu'on rince ladite surface ayant un dépôt d'or, puis en ce qu'on traite à chaud ladite surface ayant un dépôt à une température comprise entre 930 C et 5270 C pendant un temps compris entre 2 minutes et 2 heures, obtenant ainsi un dépôt dfor dont l'épaisseur est de 2,5 x 10-5 mm à 2,5x 10-4mm sur ladite surface de chrome, ce dépôt étant dur, durable et adhérent.
Les objets sur lesquels on doit déposer l'or peuvent être préparés d'abord pour le dépôt par des procédés classiques de dépôt pouvant comprendre le dégraissage, un nettoyage alcalin, le trempage dans un acide, le polissage, le sablage, etc.
Les articles qui doivent recevoir le dépôt et qui ont une couche extérieure chromée peuvent avoir comme métal de base le nickel, le cuivre ou d'autres surfaces conductrices, telles que l'acier, l'acier inoxydable, etc. Si on utilise le nickel comme sous-couche, les solutions uti- lisées doivent être aussi exemptes de tension que possible pour empêcher le fendillement du dépôt de chrome lorsqu'on le chauffe, du moment qu'un stade de chauffage représente un des stades de la présente invention. Le métal de base peut avoir tout sous-dépôt approprié à condition que la couche extérieure soit du chrome.
Les objets ayant reçu un dépôt de chrome, après avoir été préparés pour le dépôt par des procédés classiques, sont alors traités pour le dépôt d'or selon la présente invention, en activant la surface pour réduire les oxydes métalliques. On dispose généralement de solutions activatrices de marque, qui sont fabriquées spécialement pour la réduction des oxydes métalliques, et dans les buts de la présente invention, ils donnent satisfaction lorsqu'on les utilise suivant les indications données par le fabricant. Cependant, on peut préparer diverses compositions en utilisant des agents réducteurs, des agents stabilisants, etc., pour conduire l'activation.
Un exemple d'une solution aqueuse d'activation appropriée qu'on a utilisée avec succès est la suivante:
hydroxyde de sodium 45 g/litre
cyanure de potassium 45 g/litre
éthylène diamine 7,5 g/litre
acide tétra-acétique
(EDTA)
Au stade d'activation, lorsqu'on utilise la solution cidessus, l'article devient la cathode et on applique une tension de 6 à 9 volts. On a utilisé avec succès des anodes en acier inoxydable. On peut utiliser de nombreuses matières conductrices suivant l'efficacité obtenue et suivant que la matière est appropriée à la solution utilisée.
Le temps d'activation est de préférence de 15 secondes à 1 minute. La température de la solution est comprise entre la température ordinaire et 490 C, et de préférence de 220 C à 290 C.
Après avoir activé les articles, on les rince à l'eau puis les plonge dans une solution d'acide, avantageusement d'acide chlorhydrique à 10 %, les rince et les examine pour voir s'il y a des solutions de continuité de l'eau. Si l'eau ne s'écoule pas librement sur l'article sans solution de continuité, le procédé doit être répété. Le rinçage après avoir plongé l'article dans l'acide doit être conduit de préférence avec de l'eau déminéralisée ou de l'eau distillée afin d'empêcher le dépôt d'oxyde de métal sur la surface. On peut utiliser d'autres acides minéraux tels que l'acide sulfurique. On peut varier la concentration de l'acide, mais les concentrations supérieures à 10 % ont tendance à rendre la surface de chrome non uniforme.
Après le rinçage, l'objet qui recevra le dépôt d'or devient la cathode dans la solution de dépôt d'or. Pour obtenir les avantages de la présente invention, grâce auxquels on obtient un dépôt d'or uniforme et dur, un stade subséquent de chauffage, après le stade de dépôt est nécessaire et sera décrit de manière détaillée ci-après.
Afin d'obtenir la dureté et l'uniformité maximales du dépôt d'or, associées au stade de chauffage, la durée et la densité de courant pendant les stades de dépôt de l'or sont critiques. La gamme de temps optimum est de 5 à 10 secondes et la densité de courant optimum est de 2,7 ampères par dm2 à 8,1 ampères par dm2. On a obtenu d'excellents résultats avec 8 secondes et avec 5,3 ampères par dm2. Lorsque la dureté du dépôt de l'or n'est pas spécialement critique dans les limites de l'invention, la période de temps est de 1 seconde à 4 minutes et la densité du courant de 1,1 à 10,8 ampères par dm2.
Les conditions de durée et de densité de courant dif- férentes de celles indiquées pour les gammes optimales produisent une variation de la dureté, de l'uniformité et de la couleur du dépôt d'or.
La solution pour le dépôt de l'or peut être une des nombreuses compositions connues dans le métier et qu'on trouve dans la littérature. On peut utiliser des solutions d'or de 24 carats ou des solutions d'alliage d'or.
On préfère les solutions acides aux solutions neutres ou de cyanure. Le genre de solution de dépôt utilisée peut avoir un effet sur la couleur finale obtenue sur l'article.
L'épaisseur du dépôt d'or obtenu par le procédé cidessus est comprise entre 2,5 x 10-5 et 2,5 x 10-4mm.
Les tentatives de déposer des épaisseurs sensiblement plus grandes ont en général conduit à une mauvaise résistance à l'abrasion ou une mauvaise adhérence.
Après le stade de dépôt de l'or, il faut rincer l'article selon les usages de rinçage des dépôts métalliques précieux classiques, connus de ceux du métier. Le rinçage final doit être conduit dans de l'eau déminéralisée ou de l'eau distillée et l'article doit être séché à l'air. n faut prendre soin d'empêcher que les objets ayant reçu le dépôt reçoivent de l'huile ou de la graisse à leur surface avant le stade subséquent de chauffage.
Le dépôt d'or sur les articles, avant le stade de chauffage, ne résiste pas à l'abrasion et il n'est pas adhérent.
Le dépôt d'or part facilement au frottement si on omet le stade suivant de chauffage, et ainsi le stade de chauffage est un stade important du procédé de la présente invention.
Ainsi, on introduit les articles ayant reçu un dépôt d'or dans un four chauffé, de préférence à une température de 3990 C pendant 1 heure. La source de chaleur peut être le gaz, l'électricité, la chaleur rayonnante, etc.
De préférence, l'air dans le four doit circuler. On peut traiter les articles ayant reçu le dépôt à chaud à des températures comprises entre 930 C et 4820 C. Le film d'or plaqué mince, sujet à l'abrasion, sera bien durci et sera rendu plus adhérent et plus résistant à la température indiquée plus haut. La période de temps doit être comprise entre 2 minutes et 2 heures ou plus, suivant le pouvoir du métal de base de supporter le traitement thermique. Les gammes de temps optimales sont de 30 minutes à 2 heures, suivant la dimension de l'objet, et les températures de 371 à 4050 C. Aux températures indiquées plus haut, il semble qu'il se produit une diffusion d'un métal dans l'autre et cela semble clair d'après l'éclaircissement de la couleur de la surface.
Les métaux de base qui ne supportent pas les températures élevées, par exemple le zinc coulé en coquille, doivent donc être chauffés aux températures plus basses, par exemple 2040 C ou moins. L'éclaircissement de la couleur de la surface qui se produit aussi aux températures plus basses semble indiquer la diffusion du métal, bien que la dureté du dépôt d'or ne soit pas ce qu'on désire le plus.
Lorsqu'on traite les objets ayant reçu un dépôt à une température de 478 à 4820 C, le dépôt d'or devient légèrement plus foncé, et sa couleur tire sur le bronze. Dans certains cas il est à conseiller de chauffer les articles préalablement avant de les exposer à la zone de température élevée, et on obtient ainsi une coloration graduelle des articles.
La couleur de la surface de dépôt d'or obtenue selon le procédé de la présente invention varie du jaune citron au bronze foncé, suivant les conditions d'opération telles qu'indiquées plus haut. On obtient un aspect très lustré de la surface déposée lorsque le dépôt d'or est effectué sur une surface polie ou brillante. On peut diminuer le réfléchissement spectral de l'article ayant reçu le dépôt en rendant mate la surface qui doit recevoir le dépôt d'or. Ainsi, on peut obtenir divers effets finals différents de la surface en faisant varier les conditions de la surface de la matière de base ou de la sous-couche.
Les exemples suivants illustrent l'invention.
Exemple I
On a préparé un robinet de salle de bains en laiton massif pour le placage, par des procédés classiques. On a déposé sur le robinet du cuivre, du nickel et un dépôt extérieur de chrome selon des procédés de dépôt classiques. Après le rincage, on a activé le robinet pendant 1 minute à la température ordinaire dans une solution d'activation du chrome du commerce, l'a rincé à l'eau froide puis l'a plongé dans une solution d'acide sulfurique à 10 % pendant 5 secondes puis l'a rincé. On a transporté le robinet dans une solution d'or d'alliage à 23 carats du commerce puis on a conduit le dépôt pendant 1 1/2 minute à une densité de courant de 8,1 ampères par dm2. On a alors sorti le robinet et l'a rincé à l'eau froide du robinet, puis à l'eau distillée et l'a séché.
On a mesuré l'épaisseur du dépôt d'or; elle était approximativement 1,78 x 10-4 mm. On a alors placé le robinet dans un four électrique à 3820 C pendant 2 heures. Lorsqu'on a sorti le robinet du four, il avait un dépôt d'or lustré et dur de couleur claire diffusé dans le dépôt de chrome. Le robinet était de plusieurs teintes plus claires que lorsqu'on l'a introduit dans le four. La résistance à l'abrasion du dépôt de l'or était très bonne.
Exemple 2
On a préparé une cuiller en acier inoxydable pour le dépôt direct du chrome sur le métal de base, selon des procédés classiques. Après l'avoir rincé, on a déposé le chrome sur la cuiller pendant 5 minutes en utilisant des procédés de dépôt classiques. Après le rinçage, on a activé la cuiller à la température ordinaire dans une solution composée de 45 g/litre d'hydroxyde de sodium, 45 g/litre de cyanure de potassium et 7,5 g/litre de
EDTA pendant 1 minute. On a rincé la cuiller à l'eau froide et l'a plongée dans une solution d'acide chlorhydrique à 5 % pendant 3 secondes puis l'a rincée à l'eau froide. On a transféré la cuiller dans une solution d'or à 24 carats de marque déposée tandis qu'on conduisait le dépôt pendant 15 secondes à 2,7 ampères par dm2. On a rincé la cuiller à l'eau froide du robinet, puis l'a rincée dans de l'eau déminéralisée et l'a séchée à l'air.
On a placé la cuiller dans un four électrique à circulation d'air pendant 30 minutes à une température de 3990 C. Lorsqu'on l'a sortie du four, la cuiller avait un fini d'or de teinte claire, lustré et dur. La résistance à l'abrasion était très bonne.
Exemple 3
Une poignée de robinet en zinc moulée en coquille ayant préalablement reçu un dépôt de chrome a été légèrement teintée, polie avec un disque de coton, nettoyée pour enlever les huiles et les graisses, en utilisant des procédés classiques puis activée à la température ordinaire dans une solution d'activation du commerce pendant 1 minute, rincée à l'eau froide, et plongée dans une solution contenant de l'acide chlorhydrique technique à 10 %, de 200 baumé. On a examiné la poignée pour voir s'il y avait solution de continuité de l'eau, et, du moment que la tension superficielle n'était pas bonne on l'a réactivée pendant encore 1 minute puis replongée dans l'acide et rincée de nouveau à l'eau froide. On a introduit la poignée dans une solution de dépôt d'or à 24 carats, de marque déposée, pendant 8 secondes à 5,4 ampères par dm2.
On a rincé la poignée avec l'eau froide du robinet, puis l'a rincée dans de l'eau déminéralisée et l'a séchée à l'air. On a placé la poignée dans un four pendant 30 minutes à 2040 C. Lorsqu'on l'a sortie du four, la poignée avait un fini de couleur dorée, dur, lustré, de teinte légèrement plus claire que lorsqu'on l'a placée dans le four. La pièce pouvait être maintenant maniée de façon normale et elle résistait bien à l'usure.
Exemple 4
On a préparé un robinet de salle de bains en laiton massif pour le dépôt selon les procédés classiques. On a déposé du cuivre, du nickel et un dépôt extérieur de chrome par des procédés de dépôt classiques. Après l'avoir rincé, on a activé le robinet pendant 1 minute à la température ordinaire dans une solution d'activation de chrome du commerce, rincé à l'eau froide puis plongé dans une solution d'acide sulfurique à 10 % pendant 5 secondes, puis l'a rincé. On a introduit le robinet dans une solution d'or à l'alliage 23 carats, marque déposée, puis a conduit le dépôt pendant 5 minutes avec une densité de courant de 8 ampères par dm2. On a alors sorti le robinet et l'a rincé à l'eau froide du robinet puis à l'eau distillée et l'a séché. L'épaisseur du dépôt d'or a été mesurée et on a trouvé approximativement 7,1 cm/10-5.
On a alors placé le robinet dans un four électrique à 3710 C pendant 2 heures. Lorsqu'on a sorti le robinet du four la couleur avait très peu changé. Lorsqu'on a essayé, la résistance à l'abrasion était bien inférieure à celle de la pièce dans l'exemple 1.
Exemple 5 (comparatif)
On a préparé une cuiller en acier inoxydable pour le dépôt au chrome sur le métal de base selon des procédés classiques. Après l'avoir rincée, on a déposé le chrome sur la cuiller pendant 5 minutes en utilisant des procédés de dépôt classiques. On a omis le stade d'activation des exemples précédents. Après avoir déposé le chrome, on l'a rincée à l'eau froide, puis la cuiller a été transférée dans une solution de dépôt d'or de 24 carats, de marque déposée, puis conduit le dépôt pendant 15 secondes à 2,7 ampères par dm2. On a rincé la cuiller à l'eau froide du robinet, puis l'a rincée dans de l'eau déminéralisée et l'a séchée à l'air. On a placé la cuiller dans un four électrique à circulation d'air pendant 30 minutes à une température de 3990 C. Lorsqu'on l'a sortie du four, la cuiller avait un aspect foncé, non uniforme, tacheté.
Lorsqu'on l'a soumise aux essais la résistance à l'abrasion était mauvaise.
Exemple 6
On a préparé un capuchon de stylo en laiton pour le dépôt selon les procédés classiques. On a déposé sur le capuchon du stylo du cuivre, du nickel et un dépôt extérieur de chrome selon les procédés classiques. Après rin çage, on a activé la pièce pendant 30 secondes à la température ordinaire dans une solution d'activation du chrome du commerce, l'a rincée à l'eau froide puis plongée dans une solution d'acide sulfurique à 10 % pendant 5 secondes puis l'a rincée, on a transféré le capuchon dans une solution d'or d'alliage à 23 carats de marque déposée, et a conduit le dépôt pendant 1 minute à une densité de courant de 6,5 ampères par dm2. On a enlevé le capuchon du stylo et l'a rincé à l'eau froide du robinet puis à l'eau distillée puis l'a séché à l'air. On l'a placé alors dans un four électrique à 4820 C pendant 30 minutes.
Lorsqu'on a sorti le capuchon du stylo du four, il avait un aspect doré uniforme, de teinte plus foncée que les pièces dans les exemples précédents, la couleur était presque bronze. Le fini était très dur et résistait très bien à l'abrasion.
Exemple 7
On a préparé un capuchon pour stylo en laiton pour recevoir un dépôt selon des procédés classiques. On a alors déposé sur le capuchon de stylo du cuivre, du nickel et un dépôt extérieur de chrome selon des procédés classiques. Après rinçage, on a activé la pièce pendant 30 secondes à la température ordinaire dans une solution d'activation du chrome du commerce, l'a lavée à l'eau froide puis immergée dans une solution d'acide sulfurique à 10 % pendant 5 secondes puis l'a rincée. On a transféré le capuchon dans une solution d'or d'alliage à 23 carats, marque déposée, et conduit le dépôt pendant 1 minute avec une densité de courant de 5,5 ampères par dm2. On a enlevé le capuchon de stylo et l'a rincé à l'eau froide du robinet, puis à l'eau distillée et séché à l'air. On l'a alors placé dans un four électrique à 5270 C pendant 30 minutes.
Lorsqu'on a sorti le capuchon de stylo du four, il avait une couleur bleue foncée non uniforme. Par contre la résistance à l'abrasion était bonne.