אמנות ומדע של מטבוליזם דקורטיבי בייצור תכשיטים

מבוא

ציפוי דקורטיבי תופס צומת ייחודי של אומנות אומן הנדסה אלקטרוכימית.בתעשיית התכשיטים, זה תהליך של יישום שכבה דקה, דבקה של מתכת יקרה או מומחיות על בסיס תת-קרקעי - לעתים קרובות סגסוגת פחות יקר - כדי להשיג אסתטיקה הרצויה, לשפר עמידות, או להקנות תכונות פונקציונליות כגון עמידות טמישה או מחסומים hypoallergenic זהב רחוק מלהיות פשוט לאחר קוסמטיקה, למרות דרישות דקורטיביות גבוהה, להרגיש לחץ דם גבוה, כי הוא מסוגל, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000 ⁇ חומר גלם, 000, 000, 000 ⁇ חומר ניקוי חומר גלם, 000, 000 ⁇ חומר נפץ, 000, 000, 000, או ⁇ חומר ניקוי חומר ניקוי חומר ניקוי חומר ניקוי גבוה יותר, 000, 000, 000, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 ⁇ חומר נפץ, 000, 000, 000, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ⁇ חומר ניקוי יעיל יותר, 000 ⁇ חומר ניקוי יעיל יותר, 000 ⁇ חומר נפץ, 000 ⁇ חומר נפץ, 000

מאמר זה חוקר את האופי הכפול של התכשיטה כאמנות - בצורת מאות שנים של מסורת ומגמות אסתטיות - ומדע, המונע על ידי חדשנות מתמשכת בכימיה, חומרים מדע וטכנולוגיה הייצור.אנחנו בוחנים את האבולוציה ההיסטורית שלה, עקרונות היסוד השולטים בדבקות ובמדים, מגוון הטכניקות הזמינות ליצרנים, ואת האתגרים שיש להתגבר עליהם כדי להבטיח ארוכותיות וסיפוק לקוחות.

רקע היסטורי של סוללת דקורטיבית

מקורות עתיקים

הרצון לאובייקטים מפוארים עם מתכות יקרות הוא כמעט עתיק כמו הציוויליזציה עצמה.מצרים העתיקה שינו את האמנות של יישום של סיעת זהב, פטיש זהב לדשנים דקים וצרף אותם באופן מכני מעץ, אבן ומתכות בסיס. in Mesopotamia ועמק Indus, artisans השתמשו חום ולחץ כדי למזג על גבי ברונזה ונחושת - טכניקה זהב ידוע בשם חלוקה ממתכת, ואז קרינת מתכת סינית, אשר הניחה מגבת, אז אגן, אז אגן, אשר הניחה, לאחר מכן, 000, 000, 000, 000, אשר הניחה, 000, 000 ממתכת, אז מגנטית, 000 מגנטית, היה מתוחה, 000 מגנטית, 000, 000, 000 מגנטית, 000, אז מגנטית, 000 מגנטית, 000 ⁇ , אז מגנטית, 000 מגנטית, 000 מגנטית, אז , אז , 000 מגנטית, 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , היה צורך ⁇ , היה צורך ⁇ , 000 ⁇ , אז ⁇ ⁇ , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

המהפכה האלקטרו-פלינג

השינוי האמיתי הגיע בתחילת המאה ה-19 עם גילוי אלקטרודה.ב-1805, כימאי איטלקי לואיגנדי הצליח לגייס כסף על נחושת באמצעות סוללה ופתרון מלח כסף, עם זאת, היה זה העבודה העצמאית של ממציאים אנגליים ג'ון רייט וג'ורג' אלקינגטון בשנת 1830 ו-1840 שהפכה את האלקטרופלינג לתושביע זהב אמין, כמו גם עבור ארכאים מורכבים, אשר הפכו לחנויות חשמליות, לאחר מכן, והפכו לדחוסות, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לדחוסות, לאחר מכן, ו-1840, כך, כך שהפכו לכיסויים, כך שהפכו לכיסויים, לכיסויים, לכיסויים, לגיעת זהב, אשר איפשרוכות, כך גם לכדי תחזוקה אקוסטיות, אשר הפכו לכדי דחוסים, לכדי דחוסים, לאחר מכן, אשר הפכו לכדי דחוסים, אשר הפכו לכדי דחוסים, אשר הפכו לכדי מחסנים, לכדי מחסנים, לאחר מכן, לכדי מחסנים, לאחר מכן, לאחר מכן, לכדי מחסנים, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, אשר הפכו לכדי מחסנים של זהב, כך שהפכו ל

20th-Century Advances

המאה ה-20 הביאה לזיקוקים נוספים: הצגתם של סוכנים בהירים ודרגתיים המותרים לפקדות ראי-ברייט הישר מהאמביטה; הדופק שהפך את ההפצה הנוכחית לשיפור זמני על צורות מורכבות; והתפתחות של rhodium בשפע בשנות ה-30 סיפקו שלט אולטרה-קשה, לבן, רפלקטיבי, שהפך לסימן של תכשיטים גבוהים כיום, בשפע הוא גלובלי על ידי תהליכים מתקדמים, ומאובטחים, ומאובטחים, ותקנות סביבתיות.

המדע שמאחורי משיכת

אלקטרוכימיה של מתכת Deposition

בליבה, אלקטרו-פלינג הוא תהליך אלקטרוליטי.התכשיטים (הקטואדה) ומקור המתכת המשופכת (האבן) שקועים בפתרון – האלקטרוליט – המכיל מלחי מתכת מתמוססים. זרם ישר (DC) מוביל אלקטרון דרך המעגל: עובי קטואדה, תתי מתכת בפתרון האלקטרון ולהפחית את המתכת, אשר מאפשר לפירוק של מתכת מוצקה, כדי לאלקטרון, כדי לרוקן את המתכת.

המונחים: key Process Parameters

יש לשלוט במשתנים מסוימים כדי להשיג פיקדונות עקביים, ללא פגם:

(FLT:0) הרכב החשמלי:FLT:1 מלח המתכת הבסיס (למשל, זהב אשלגן cyanide עבור זהב בשפע), יחד עם סוכנים מורכבים, ביצוע מלחים, buffers, ותוספים אורגניים. כל רכיב משפיע על שיעור המחיקה, בהירות, קשיחות, ולחצים פנימיים של הציפוי.
(ב) דחיסות:0 (Current צפיפות:0) 1FLT בדרך כלל באמפרים לרגל רבוע (ASF) או amps per Square decimeter (ASD) נמוך מדי נכנעות איטיות ועוצמה מכסה ירודה; גורם גבוה מדי לשרוף, גסות או היווצרות nodule.
(FLT:0) טמפרל: 1FLT משפיע על פתרון מוליכות, ניידות יון ויעילות תוספת.רוב אמבטיות דקורטיביות פועלות בין 30-60 מעלות צלזיוס, בהתאם למתכת ולסיום הרצוי.
(FLT:0)pH:ureFLT:1 קריטי עבור יציבות פתרון איכות הפיקדון. אמבטיות זהב הם בדרך כלל ליד נייטרלי; אמבטיות rhodium הם חומציים; אמבטיות כסף דורשות תנאים אלקליין.
(ב) ⁇ :0) ⁇ : 1 ⁇ מניקה, מיזוג אוויר או תנועת עבודה מבטיח תחבורה אחידה של יון ומונעת ריכוז ⁇ s שמובילים ל uneven plating.
(FLT:0) הפלסטרציה והטוהר: FLT:1 filtration רציף מסיר חלקיקים שגורמים לחוספסות. טיהור גבוה וכימיקלים חיוניים כדי למנוע קוד של contaminants אשר discolor או embrittle את הציפוי.

הכנה

Adhesion הוא חשוב.לפני השתילה, המתכת הבסיסית חייבת להיות נקייה ללא ספק וחינם של תחמוצות, שמנים, ומזהמים משטח.

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ 1 (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) ⁇ plating:FLT:1 A minute ראשונית שכבה (למשל, נחושת צ'יאניד או שביתת ניקל) שהופקדו בצפיפות גבוהה הנוכחית כדי להבטיח חיבור חזק על תת-שכבות קשות כמו נירוסטה או סגסוגת אבץ.

סוגים של מטבוליזם דקורטיבי

יצרני תכשיטים מפעילים מגוון רחב של סימורים בשפע, כל אחד שנבחר לאפקט החזותי שלו, ללבוש התנגדות ופרופיל עלות.

זהב מדהים

הסיק דקורטיבי האיקוני ביותר.זה מיושם ב קראטזות שונות: 24K מניב טון עשיר, צהוב אבל הוא רך; 18K ו 14K ⁇ s להשתמש נחושת, כסף, או ניקל כמו קשיחים, ייצור ורדים, ירוק או לבן. זהב בשפע עובי נמדד microns. כבד ציפוי זהב (בדרך כלל 2.5 μm או יותר זהב) משמש עבור ריצוף גבוה, בעוד ש- 0 מטבולית עבור בגדים קשיחים).

Rhodium Plating

Rhodium, מתכת קבוצתית פלטינה, הפך את החתימה עבור זהב לבן ותכשיטי פלטינה. זה להפקיד משטח לבן מבריק, דמוי מראה כי הוא קשה מאוד (800-1000 HV) ומתנגד לטרן. A טיפוסי הוא 0.1-0.5 μm. Rhodium בשפע גם כמו שכבת מגן, מניעת צהוב מתחת לטון של זהב לבן מראה דרך ולבוש על עובי רפרזה הוא מאוד על ידי נוזל רפרומטר (חומצה זהירה) הוא דורש גם הוא מאוד של בקרה קפדנית).

כסף תזמון

Silver מציע סיום לבן קלאסי, חם בעלות נמוכה יותר מאשר rhodium.עם זאת, כסף טמונים בקלות בנוכחות תרכובות sulfur. כדי להפחית את זה, כסף מודרני בשפע לעתים קרובות כולל טבולית טחנית (למשל, rhodium דק) או משתמש תוספים אנטי-טרנטיים מתקדמים באמבטיה.

רוז זהב, שחור ומיוחדים מסיימים

זהב צבעוני מופק על ידי ⁇ במהלך plating. רוז אמבטיות זהב להשתמש תוספות נחושת; סימורים שחורים ניתן לייצר עם ruthenium, rhodium כהה, או סגסוגת זהב שחור מיוחד כוללים:

(ב) ,0) פלולאיום בשפע: 1 לבן, פחות רפלקטיבי לrhodium, המשמש לעתים קרובות כתחתית נטולת ניקל לעור רגיש.
(FLT:0 Physical Vapor Deposition (PVDir): 1 תהליך ציפוי ואקום יבש אשר הפיק מתכות או תרכובות קרמיקה (למשל, titanium nitride עבור טון זהב, או ציפוי מבוסס פחמן עבור שחור). PVD מציע קשיחות מעולה ודבקות אבל הוא לא שיטת אלקטרוכימית מסורתית; הוא משמש נרחב עבור שעונים אופנה ותכשיטים.
(ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) פלאש בשפע לעומת עומס כבד: ההרחבה 1 (פלאשלינג 1: 1) הוא ציפוי דק וכלכלי עבור אסתטיקה לטווח קצר; פיזור כבד (נקרא גם בשפע מונדס) הפיקדונות 2.5 מיקרומטר או יותר עבור עמידות הנדרשת פריטים גבוהים כמו טבעות וצמידים.

יישומים והטבות

הרחבה ב-Insdustry Category

התכה דקורטיבית היא ubiquitous בתעשיית התכשיטים. טבעות, שרשראות, עגילים, צמידים, שעונים, שרוולים, וברוקוזי הכל להסתמך על בשפע כדי להשיג צבעים ומרקמים הרצויים.בנוסף, ממצאים ( ⁇ s, הודעות אוזן, טבעות קפיצה) הם לעתים קרובות מצליחים כדי להתאים את היצירה העיקרית.

יתרונות מפתח

(FLT:0) מראה מואר: 1FLT 1 A דקה זהב או שכבת rhodium יכול להפוך מתכת בסיס (למשל, פליז, נחושת, סטרלינג כסף) לתוך חתיכה שנראה מתכת יקר.
(FLT:0Corrosion ו-Tarnish Resistance: ⁇ F:1 ; ציפוי מתכתי חמור מגן על תת-קרקעית המצע מפני חמצון ופירוק. Rhodium, במיוחד, הוא אינרטי ואינו מגיב עם כימיקלים עור או חומרים אטמוספיריים.
(FLT:0) מחסום הימפואלרגני: LT:1 אנשים רבים אלרגיים ניקל או נחושת בסגסוגת בסיס. A עבה, נטול זהב או פלטת rhodium מבודד את העור מן המתכת האלרגנית, המאפשר לחבושים רגישים ליהנות מתכשיטי אופנה.
(FLT:0)Customization ומגמות אופנה: FIRLT:1 , פלטינג מאפשר שינויים מהירים בין סופיים - זהב רוז לעונה אחת, זהב צהוב עבור הבא - מבלי לשנות את היצירה הבסיסית.
(FLT:0) יעילות: 0FLT:1 כמות המתכת היקרה בשימוש בשפע היא מינוס בהשוואה לפיסת חומר מוצק.
(ב) הפחתה:0Weight: מרכיבים מסולפים 1:1 הם קלים יותר מאשר פריטים מתכתיים יקרי ערך, מה שהופך אותם נוח יותר עבור עגילים גדולים או צמידים כבדים.

אתגרים ושיקולים

ללבוש ויציבות

אין מינוף נמשך לנצח.תחת ללבוש רגיל, זהב וrhodium ציפויים בהדרגה רזה בשל שחיקה של מגע יומיומי, חיכוך נגד בגדים, והתקפה כימית מפני הגרלות או פיראטיות. . Thicker הפיקדונות ( ⁇ 2.5 מיקרומטר) יכול לספק מספר שנים של שירות על טבעות, אבל גלימה דק עשויה ללבוש בחודשים.

אחריות ופורוסיות

מתח לקוי מוביל לשחיקה, לקלף או ל flaking.זה נגרם לעתים קרובות על ידי ניקוי משטח לא מספיק, שכבות תקיפה לא תקין, או חוסר התאמה בהתרחבות תרמית בין תת-קרקעית לבין ציפוי. Porosity - זרמי פיטורים איטיים בפקדון - יכול לחשוף את הבסיס לקורוזיון, גרימת פירוק וכישלון בסופו של דבר.

בעיות סביבתיות ושיקום

אמבטיות מסורתיות בשפע לעתים קרובות מכיל cyanide (עבור זהב וכסף) מתכות כבדות כגון ניקל, מוביל ו קדמיום. תקנות סביבתיות סטרינגנטי (למשל, RoHS, REACH, ופסולת מקומית) דורשים יצרנים לטפל במים של שטיפה ולהפחית פסולת רעילה. חלופות כגון אמבטיות זהב ללא תשלום (באמצעות כימיקלים או ulfolyulf) ותהליכי קירור פשוטים (retra-rhom) הם תהליכי קירור פשוטים.

בקרת תותבות ומדים

על צורות תכשיטים מורכבות (למשל, filigree, קישורים שרשרת או ליהוק מפורט), הפצה שדה חשמלי יכול לגרום uneven plating: אזורים עתירי גבוה (edges, טיפים) להפקיד מתכת עבה יותר מאשר reesses. Racking עיצוב, auxiliary aodes, הדופק בשפע עזרה שיפור אחידות, אבל השגת עקבי על פני אתגר אצווה.

בקרת איכות ובדיקה

כדי להבטיח אמינות, יצרנים משתמשים בחבילה של בדיקות:

(FLT:0) מדידה של קשקשים: 1FLT:1 X-ray פלואורescence (XRF) לא מדדים חד הוריים ציפוי עובי וקומפוזיציה. Beta backscatter ו מגנטי שיטות אינדוקציה משמשים גם עבור מתכות ספציפיות.
(ב) מבחנים:0 (ב) זעזועים: 1FLT:1 זעזועים (התחממות ושקיפה), בדיקות בוזנד, ובדיקות קלט-פיאל מעריכים את חוזק האג"ח.
(FLT:0) בדיקות סודיות: FLT:1 חשיפה ל- nitrous acid vapor (לזהב) או אטמוספירה ספוגית (עבור כסף) מגלה אזורים ⁇ כצבע.
(ב) ,0) ובדיקות של חץ: 1 (Abrasive rubbing orסימולציה מחזורי ללבוש (למשל, טבר חיקה) לכמת עמידות ציפוי.
(ב) [15] ,0) , חשפות תרסיס ולחות: ⁇ 1 (ב) ,התאמת מבחנים לשחיתות כדי להעריך ביצועים מוגנים.

מגמות וחדשנות עתידיים

ננוטכנולוגיה

ציפוי ננוקריסטלליין (גדלים מתחת 100 nm) מציעים קשיחות משופרת, ללבוש התנגדות, ונפיחות מופחתת בהשוואה לפקדות קונבנציונליות. Pulse אלקטרודהposition והשימוש בתוספים אורגניים המעכבים גידול דגנים מאפשרים מיקרו-מבני דק יותר.בנוסף, ציפוי nanocomposite - הם מעכב חלקיקים של יהלומים, SiC, או PTFEcan - נותן סופר-עירום עבור ציפויים חריגים או עמידים חריגים.

תהליכים ידידותיים לסביבה

התעשייה נעה לכיוון זהב ללא תשלום וכסף המנצלים באמצעות סוכנים מורכבים שאינם רעילים כגון thiosulfate, sulfite, או ammonia נוזלי Ionic ופתרונות אקולוגיים עמוקים נחקרים כמו אלקטרוליטים ידידותיים לסביבה המאפשרים גם בשפע מתכות תגובתיות כמו אלומיניום ו טיטניום ללא טיפול טרום-מרפא כימיה ירוקה ולהפחית שפכים.

אינטגרציה דיגיטלית ו-3D

ייצור אדרטיבי (3D הדפסה) של שעווה או מודלים רזין מאפשר עיצובים תכשיטים מותאמים מאוד; אלה יכולים להיות יצקו ולאחר מכן מסולפים בכל שליטה בתהליך הדיגיטלי - ניטור בזמן אמת של כימיה רחצה, התאמות אוטומטיות, טיפול רובוטי - משפרים את יכולת ההחזרה ומפחיתים את יכולת העבודה. יצרנים יכולים גם להשתמש בלייזר בשפע כדי לפקדת מתכת באופן סלקטיבי על דפוסים מורכבים ללא מסכות.

ציפיות צרכניות מתקדמות

כאשר צרכנים הופכים משכילים יותר לגבי קיימות, הם דורשים סימורים ארוכים יותר וחומרים שמקורם מבחינה אתית. מיפוי טכנולוגיות המציעות צוי חיים (למשל, e-coatings בשילוב עם PVD) מתעוררים. Hypoallergenic ו- ניקל-ההההסמכה יותר ויותר חשובה עבור יכולת שוק.

מסקנה

התכה דקורטיבית היא הרבה יותר מאשר שכבה שטחית; זה מורכב בקפידה כי מרחפת אסתטיקה עם דיוק אלקטרוכימי. מן האמנות העתיקה כי הפטיש על על זהב על ברונזה עד הקווים האוטומטיים של היום לייצר פיקדונות nanoscale תחת שליטה מיקרו-מעבדית, השדה התפתח ברציפות כדי לעמוד בטעם המשתנה ודרישות פונקציונליות.

(ב) לקריאה נוספת על האלקטרוכימיה של השלמת המתכת, סעיף:0Wikipedia על אלקטרו-פליימינג FLT:1 מספק סקירה מקיפה: האגודה הלאומית לסיום (NASF) 3Vikipedia מאמר על אלקטרו-ידי אלקטרו-FitingFLT1 מספק סטנדרטים תעשייתיים ומשאבים חינוכיים.