В предыдущей статье я написал о том, зачем нужны покрытия из драгметаллов в электронной технике. И пообещал, что в следующей публикации раскрою некоторые технологические секреты. Выполняю это обещание. Статья эта посвящена тому, как в домашних условиях нанести серебро на те или иные изделия.
Народные рецепты и их разоблачение
Всякого рода народных рецептов серебрения уйма. Радиолюбители их часто применяют по причине того, что свято верят в полезность серебрения для добротности контуров, стабильности их частоты и т.д. Ну и "раз в военной технике так делали, значит и нам так надо". О полезности этого в реальности я писал в предыдущей статье.
Пожалуй, лучшим из этих рецептов был такой:
Возьмите отработанный фиксаж и погрузите в него лист засвеченной фотобумаги. Подержав фотобумагу несколько минут, чтобы эмульсионный слой размок, достаньте его из раствора и натирайте им поверхность зачищенного до блеска медного предмета (например, проволоки) до тех пор, пока вся она не покроется равномерным блестящим слоем серебра.
Я этот рецепт опробовал. Он работает, хотя и дает очень тонкое серебряное покрытие. Беда же в том, что вряд ли он способен повысить поверхностное сопротивление и не способен предотвратить окисление меди. Причиной этому является малая толщина и высокая пористость таких покрытий и сильное их загрязнение серой. Это с одной стороны резко снижает проводимость такого серебра, с другой -- повышает его химическую активность. Такое серебрение даже паяется неважно, и таким образом, пригодно лишь для серебрения блесен.
Все же этот рецепт -- действительно лучший. Он единственный, который дает плотное сцепление серебряного осадка с медью. Но для электроники -- бесполезный.
Остальные же, основанные на использовании того же тиосульфатного комплекса (он же -- отработанный фиксаж) дают слой, плохо сцепленный с медью и стирающийся даже пальцами.
Некоторые источники предлагают не использовать отработанный фиксаж и засвеченную фотобумагу, а взять нитрат серебра, добавить туда хлорид натрия, отделить осадок хлорида серебра и добавить туда тиосульфат натрия в недостатке (чтобы не произошло полного растворения хлорида серебра), и смешав полученную суспензию с порошком мела, натирать им медный предмет. Суть примерно та же самая, результат тот же.
Рабочий вариант народного рецепта
На самом деле, в данный рецепт нужно внести всего одно изменение -- и он превратится в полезный. Нужно убрать из него тиосульфат. Взамен в качестве комплексообразователя вводится винная кислота или ее соль, какой-нибудь хлорид и аммиак, либо хлорид аммония. Рецепт не моего изобретения, но он почему-то малоизвестен. Итак:
Взять 6 г хлорида серебра и добавить к нему 8 г хлорида натрия и 8 г тартрата натрия. Эту смесь перетереть в ступке до однородности. В таком виде ее можно хранить в темноте. Перед использованием к смеси добавляют несколько капель водного аммиака и растирают до состояния пасты. Этой пастой натирают зачищенную до блеска поверхность меди, что приводит к образованию тонкого, но плотного слоя серебра. Этот слой способен защищать медь от окисления и долго сохраняется в среде, не содержащей сероводорода. Покрытие это обладает также хорошей проводимостью и великолепно паяется, так как не загрязнено серой. Более толстое покрытие может быть получено, если предварительно нагреть изделие и пасту до температуры 60-80°С.
Электроосаждение серебра
Электрохимическое осаждение серебра позволяет получить плотные, хорошо электропроводные осадки практически произвольной толщины. Однако в домашних условиях реализовать эту технологию затруднительно. Причиной является то, что качественное серебрение удается провести лишь в электролитах, содержащих цианид-ион, что предопределяет чрезвычайную опасность работы.
Типичный состав электролита для серебрения такой:
10 г хлорида серебра,
40 г цианида калия
40 г бикарбоната натрия
15 г хлорида натрия
70 мл водного аммиака
Вода до 1 л.
Уже страшно? Лично мне да. Я за такую работу не возьмусь даже у себя в лаборатории под тягой и т.д, пока не получу письменное распоряжение от завлаба и не приму все меры безопасности, которые положены при работе с цианидами.
Есть рецепты, в которых цианид замаскирован. Он не вводится в виде цианистого калия или натрия, а образуется при разложении желтой кровяной соли:
40 г хлорида серебра,
20 г гексациано(II)феррата калия (желтой кровяной соли),
30 г карбоната натрия (кальцинированной соды),
Вода до 1 л.
Преимущество одно: при приготовлении мы не контактируем с "живым" цианидом. Но в растворе он все равно есть и раствор опасен для жизни. Кроме того, железо осаждается вместе с серебром, ухудшая его проводимость.
Я даже не указываю плотности тока для этих электролитов. Я их не пробовал и вам не советую. А советую попробовать электролит, опробованный мной и не содержащий цианидов ни в чистом виде, ни в виде комплексных солей. Состав его такой:
6 г йодида серебра,
40 г йодида натрия,
1-5 г поливинилового спирта,
Вода до 100 мл
Сначала растворяют йодид натрия в воде. В полученном растворе растворяют йодид серебра, при этом образуется комплексная соль K2AgI3. В конце вносят поливиниловый спирт. Плотность тока 0,3-1 А/дм2 при комнатной температуре. Анод -- серебро. В процессе электролиза цвет раствора становится желтым из-за выделяющегося йода. Это нежелательное явление, так как йод реагирует с серебром, загрязняя его слой. Для предотвращения этого нужно по мере пожелтения раствора вводить в него понемногу раствор тиосульфата натрия до исчезновения окраски. Избыток вводить не следует, так как сера в серебре тоже не нужна. Благодаря поливиниловому спирту, осадок получается блестящий. Исключать его не следует, так как без него покрытие получается не просто матовое, а рыхлое. Получить матовое, но плотное покрытие можно добавлением полиэтиленполиамина (отвердитель для эпоксидной смолы), имея в виду его ядовитость.
Есть еще пирофосфатный электролит, мною он был также опробован, но он малоустойчив, требует предварительного серебрения и практически не имеет рассеивающей способности -- то есть покрывает серебром катод только со стороны анода.
Вжигание серебра
Этим способом можно получить покрытие из серебра на термостойком стекле или керамике -- например, чтобы изготовить термостабильную катушку. Делается вжигание путем нанесения серебросодержащей пасты (это можно делать кистью, через трафарет или иным способом, чтобы получить нужную конфигурацию проводников) на подложку. Пасту можно сделать самостоятельно по следующему рецепту:
Карбонат серебра -- 4 вес. ч
Канифоль -- 1 в.ч.
Спирт -- до нужной консистенции.
Карбонат серебра получается следующим образом: в затемненном помещении (полной темноты не нужно, не должно быть яркого света) к раствору нитрата серебра, взятого в том же количестве, что нужно получить карбонат серебра, и растворенного в 30-50 мл дистиллированной воды в большом стакане, приливается насыщенный раствор бикарбоната натрия. При этом выделяется углекислый газ и образуется много пены, и выпадает желтый осадок, темнеющий на свету. После прекращения выделения газа добавление раствора нужно прекратить и поставить стакан в темное место отстаиваться на 2-3 часа, затем в максимальной степени слить жидкость (осторожно, не взмучивая осадок). После этого осадок следует промыть три раза дистиллированной водой, заливая его ею и давая отстояться, а затем сливая. Далее осадок нужно высушить до сухого состояния в темном месте при комнатной температуре.
Далее порошок карбоната серебра нужно смешать с порошком канифоли и добавить спирт. Паста готова. Использовать ее нужно сразу.
Пасту нужно наносить тонким, но плотным, не просвечивающим слоем, для этого она должна быть достаточно жидкой. В процессе нанесения ее нужно перемешивать, так как она быстро оседает. Лучше, чтобы поверхность, на которое наносится паста, была матовой, шлифованной. Затем изделие с нанесенной пастой помещают в муфельную печь и медленно нагревают от комнатной температуры до 200°С -- со скоростью не больше 20°С/час. Дальше можно греть быстрее, и в итоге нужно достигнуть температуры около 800°С (если подложка не позволяет, можно остановиться на 600°С, но качество покрытия и его проводимость будет хуже). Затем при этой температуре нужно выдержать изделие в течение 6-8 часов и выключить печь, дав ей остыть вместе с изделием.
Покрытие получается очень плотное, хорошо проводящее ток и прочно сцепленное с подложкой и выдерживающее пайку мягкими припоями.
