Deutschland & Österreich
Rhodium, gekennzeichnet mit dem chemischen Symbol Rh, ist ein weißes Edelmetall. Es wurde 1803 von dem englischen Chemiker William Hyde Wollaston entdeckt, der ein Jahr zuvor auch das Palladium entdeckt hatte. Benannt wurde das Edelmetall nach der rosa Farbe der Rhodiumverbindung - der Name stammt von dem griechischen Wort rhodon und bedeutet rosarot.
Rhodium gehört (gemeinsam mit Palladium und Ruthenium) zu den leichten Platingruppenmetallen. Die gesamte Gruppe der Platinmetalle (die sogenannten PGMs - Platinum Group Metals) besteht aus drei schweren Platingruppenmetallen: Osmium, Platin und Iridium. Charakteristika von Rhodium sind seine beeindruckende chemische Stabilität und Haltbarkeit, seine mäßige elektrische und thermische Leitfähigkeit und seine besondere Härte. Es gehört zu den Edelmetallen und sein Schmelzpunkt liegt bei fast 1964°C besonders hoch (zum Vergleich: Gold schmilzt “schon” bei 1063°C). Nur in den stärksten Säuren löst sich Rhodium zum Teil auf.
Die Verwendung von Rhodium
Rhodium wird - so wie alle PGMs - vor allem in der Industrie zum Einsatz gebracht. Palladium, Ruthenium und Rhodium kommen aber auch als Beschichtung in der Schmuckherstellung zum Einsatz. Auch wenn dieses Einsatzgebiet nur ein sehr kleines ist, ist es für uns doch sehr wichtig.
Die Beschichtung kann galvanisch in einem galvanischen Bad erfolgen oder mit der Stiftgalvanik-Methode. Allerdings wird die Stiftgalvanik meist nur für kleine Flächen und feine Korrekturen verwendet. Es gibt zwei Rhodiumlösungen für galvanische Bäder: weiß und schwarz. Im KLENOTA Atelier benutzen wir ausschließlich die weiße Rodhiumlösung, die einen wunderbaren silbrig-weißen Schimmer erzeugt. Bei schwarzer Lösung entsteht eine anthrazitfarbene, glänzende Oberfläche.
Wozu beschichtet man Schmuck?
Galvanisches Rhodinieren kommt bei Weißgoldschmuck und Silberschmuck zum Einsatz. Bei Silberschmuck verstärkt die Rhodiumschicht den Glanz deutlich und schützt den Schmuck gegen natürliche Oxidation. Oxidation - das schwarze Anlaufen, das bei Silberschmuck auftreten kann - entsteht durch Feuchtigkeit, Luft und Schweiß. Trotzdem ist weiter Vorsicht geboten - selbst Rhodinierung kann den Silberschmuck bei übermäßigem Schweiß nicht vollkommen schützen.
Bei Weißgold hingegen ist die Rhodinierung ein Trend. Anders als Silber, tendiert Gold nicht dazu, anzulaufen. Weißgold ist aber von Natur aus gelblich und erhält durch die Beschichtung seinen perfekt weißen Glanz. Doch auch für Gold hat Rhodium eine schützende Funktion. Ein Kratzer im Schmuckstück betrifft meist nur die dünne Rhodiumschicht, die dann poliert wird - so verliert der Kunde weniger Gold als bei der Sanierung von unbeschichtetem Schmuck. Die Verluste sind allerdings denkbar gering - Hundertstel oder allerhöchstens Zehntel eines Gramms (je nach der Größe des Schmuckstücks und dem Grad der Beschädigung).
Vergessen Sie nicht - jede Beschichtung nutzt sich früher oder später ab. Die Abnutzung kann verringert werden, indem Sie beschichtete Ringe nicht an nebeneinanderliegenden Fingern tragen. Trotzdem ist es ratsam, die Beschichtung erneuern zu lassen. So sieht Ihr Schmuck immer wieder so gut aus wie am ersten Tag.
Das Prinzip der Galvanik
Bei der Beschichtung mittels Galvanisierung wird durch ein elektrolytisches Bad Strom geleitet. Mittels der direkten elektrischen Spannung werden Metallionen von einer Elektrode (Anode) auf das Werkstück an einer anderen Elektrode (Kathode) übertragen. Dabei wird entweder eine Anode aus dem gewünschten Material benutzt, die sich im Laufe des Prozesses auflöst und die Metallionen so zur Kathode transferiert oder es wird eine Lösung benutzt. In dieser Variante werden die Metallionen in der Lösung verteilt und lagern sich schließlich am Werkstück ab. Die zweite Variante kommt in der Schmuckherstellung zum Einsatz.
Diese Arbeitsweise erfordert einige Schritte: entfetten, Oberflächenaktivierung und schließlich das Galvanisieren selbst - und das abspülen mit Wasser nach jedem Schritt. Die Oberflächenaktivierung ist nicht zwingend notwendig (es wird damit die dünne oxidierte Schicht an der Oberfläche des Objektes entfernt und die Qualität des Endproduktes gesteigert). Eine Maschine mit 4 bis 6 Behältern kommt für diesen Prozess zum Einsatz. Vor der Beschichtung sollte der Schmuck in jedem Fall einer Ultraschallreinigung unterzogen werden um Rückstände von Polierpaste und andere Unreinheiten zu entfernen.
Der Rhodinierungsprozess in der Schmuckherstellung
Um KLENOTA Schmuck zu beschichten, benutzen wir eine Maschine mit 4 Behältern. Zwei der Behälter sind mit chemischen Lösungen gefüllt, zwei mit destilliertem Wasser zum Abspülen der Schmuckstücke. Anoden werden in die Container mit der chemischen Lösung gehängt. Haken aus leitenden Metallen (wie Kupfer oder Silber) dienen als Kathode. Das zu beschichtende Werkstück hängt an diesen Haken.
Die erste Chemikalie ist der sogenannte Entfetter (oder Elektroreinigungsmittel) und besteht aus bestimmten in Wasser aufgelösten Salzen (z.B. Natronlauge). Mit dieser Lösung werden alle Unreinheiten, Staub, organische Rückstände und Fette entfernt, die ein perfektes Ergebnis verhindern würden. Eine elektrische Spannung von 2,5 - 3 Volt wird für das Entfetten eingesetzt. Das Werkstück wird in einem Becher 30 bis 60 Sekunden gereinigt. Nach dem Entfetten wird das Stück mit destilliertem Wasser abgespült. Für diesen Schritt wird keine Elektrizität benötigt.
Die Beschichtungsflüssigkeit befindet sich im dritten Behälter. In dieser Flüssigkeit werden die gewünschten Metallpartikel und -verbindungen verteilt. Eine Rhodiumlösung besteht aus Schwefelsäure, die Rhodiumsulfat enthält. Eine weitere Lösung, die Rhodiumionen enthält ist Rhodiumchlorid. Die Beschichtung erfolgt ebenfalls bei 2,5 - 3 Volt. Der Schmuck bleibt 30 bis 60 Sekunden in der Lösung - je nach Feinheit des Schmuckstückes und genauer Spannung. Nach diesem Schritt wird der Schmuck einige Male in den letzten Wasserbehälter getaucht. Dieses Wasser muss nicht destilliert sein.
Der Schlüssel zu guter Qualität der Beschichtung ist ein sauberes Schmuckstück. Die Abspülcontainer sollten keine Unreinheiten enthalten und oft ausgetauscht werden. Dasselbe gilt für das Entfettungsbad - denn die gründliche Entfettung des Werkstückes ist essentiell für ein gutes Ergebnis. Der Rhodiumgehalt im Rhodinierungsbehälter sollte ebenfalls regelmäßig kontrolliert werden. Bei zu niedriger Konzentration wird der Schmuck nicht ebenmäßig beschichtet und das ursprüngliche Metall scheint durch. Aus diesem Grund sollte die Lösung angepasst oder - im Idealfall - komplett ausgetauscht werden.
Fehler bei der Galvanisierung
Galvanische Beschichtung kann sich ein wenig wie Alchemie anfühlen, wenn die einzelnen Parameter noch nicht perfekt eingestellt sind. Bei zu hoher Spannung wird der Schmuck schnell schwarz. In diesem Fall muss das Schmuckstück poliert und neu beschichtet werden. Wenn zu oft rhodiniert wird, ist die Beschichtung zu dick und von schlechter Qualität, da sie sich früher oder später abzulösen beginnt. Häufige Rhodinierung macht die Beschichtung außerdem weniger kompakt und ebenmäßig, was zu Flecken führen kann. Deshalb ist es ratsam die alte Schicht abzuschleifen, den Schmuck zu polieren und den Rhodinierungsprozess mit einer sauberen Oberfläche zu wiederholen. Flecken können auch bei neu beschichteten Schmuckstücken auftreten, wenn diese nicht ausreichend gereinigt oder entfettet wurden oder die oxidierte Schicht nicht entfernt wurde. Sollte das passieren, muss das Schmuckstück vollkommen abgeschliffen und neu beschichtet werden.
Ein Riesenvorteil - und gleichzeitig ein großer Nachteil - der Beschichtung ist, dass Rhodium alle Mängel und Unvollkommenheiten an der Schmuckoberfläche offenbart. Beschichtung kann also Kratzer, kleine Fehler oder schlecht polierte Oberflächen zusätzlich betonen. Doch bei qualitativ hochwertiger Beschichtung können all diese Mängel aufgehoben werden, sodass der Kunde immer ein perfektes Schmuckstück erhält.
Woher stammt Rhodium?
Die Erdkruste enthält nur 0,001ppm oder 0,0000001% Rhodium. Rhodium wird in der Natur meist in purer Form, bestehend aus einem stabilen Isotop (103Rh), und immer gemeinsam mit anderen Platingruppenmetallen gefunden. Zu den rhodiumhältigen Mineralien zählen Coprorhodsit, Cherepanovit, Polkanovit und Miassit. Die größten Minen befinden sich in Südafrika und dem Ural und sie sind beide Platingruppenminen. Weitere Ablagerungen finden sich in Südamerika, wo Rhodium in goldhaltigen Mineralien vorkommt. In Kanada kommt es in nickelhaltigen Mineralien vor.
Rhodium ist sehr selten. Nur ca. 25 Tonnen können in einem Jahr abgebaut werden. Diese Tatsache schlägt sich natürlich auch in seinem Preis nieder. Der hohe Preis ergibt sich hauptsächlich aus der Nachfrage der Automobilbranche, die Rhodium, Palladium und Platin bei der Produktion von Katalysatoren benötigt. Den Maximalwert erreichte Rhodium 2008, als der durchschnittliche Preis für eine Feinunze (31,1g) $6530 erreichte. Der heutige Preis (Juni 2019) beträgt über $2898 für eine Feinunze. Im Vergleich mit Gold, Silber, Platin oder Palladium ist Rhodium das teuerste Metall.
Was wird noch zur Beschichtung verwendet und wie funktioniert das?
Beschichtung verändert das Aussehen eines Schmuckstückes und macht seine Oberfläche widerstandsfähiger. Sie kann aber auch Allergikern zugute kommen: das allergieauslösende Metall wird unter einer Schicht eines anderen Metalls versteckt, das die Haut nicht irritiert. Neben Rhodium kann Schmuck auch mit Gold, Silber, Palladium Ruthenium und Platin galvanisiert werden. Vergoldung und Versilberung sind relativ kompliziert und werden deshalb von wenigen Juwelieren angeboten. Die Lösungen für das Galvanisieren mit Gold oder Silber enthalten Cyanid - weshalb hier sehr viel strengere Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden müssen. Auch Kupfer- und Nickellösungen sind möglich; allerdings dienen diese meist als Grundschicht vor der eigentlichen Beschichtung mit einem anderen Metall.
Andere Methoden zur Veränderung der Oberflächenfarbe sind kontrollierte Oxidation, das CVD-Verfahren (eine chemische Reaktion von Gas mit der Oberfläche des Metalls) oder Patina. Dabei wird zum Beispiel Silber mit Sulfur patiniert, um einen braun-schwarzen, antiken Look zu erzielen. Dies können wir in unserem Atelier ebenfalls anbieten. Goldschmuck mit schwarzer Oberfläche kann durch verschiedene Prozesse hergestellt werden: durch Galvanisierung mit schwarzem Rhodium oder Rhutenium, durch das CVD-Verfahren mithilfe von Kohlenstoff oder durch kontrollierte Oxidation mit Kobalt oder Kupfer. Patina ist ebenfalls möglich, ist allerdings nicht so widerstandsfähig.
Ein Fun Fact zum Schluss: Paul McCartney erhielt 1979 eine Sonderauszeichnung vom Guinness Buch der Rekorde. Doch Silber, Gold und selbst Platin waren für diesen Anlass nicht ausreichend. McCartney erhielt eine Rhodium-Schallplatte als meistverkaufter Songwriter und als Auszeichnung für seinen Beitrag zur Musikgeschichte! (Tatsächlich handelt es sich um eine Rhodium-beschichtete goldene Schallplatte.)
