|
|
|
|
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
|
(19)
|
RU
|
(11)
|
2362841
|
(13)
|
C1
|
|
(51) МПК
C25D3/62 (2006.01)
|
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 12.01.2010 - действует
|
|
|
|
|
(21), (22) Заявка: 2008125016/02, 19.06.2008
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
19.06.2008
(46) Опубликовано: 27.07.2009
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: SU 859486 A, 30.08.1981. RU 2113554 C1, 20.06.1998. RU 2058437 C1, 20.04.1996. JP 63-069992 A, 30.03.1988.
Адрес для переписки:
346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132, ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ), ОИС
|
(72) Автор(ы):
Балакай Владимир Ильич (RU),
Арзуманова Анна Валерьевна (RU),
Курнакова Наталья Юрьевна (RU),
Балакай Илья Владимирович (RU),
Балакай Ксения Владимировна (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)
|
(54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ЗОЛОТО-БОР
(57) Реферат:
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных областях промышленности, где необходимо применять изделия с высокой износостойкостью. Электролит содержит, г/л: золотохлористоводородную кислоту 8-12, калий железистосинеродистый 150-200, калий сернокислый 40-50, поташ 40-50, соль анионного полиэдрического бората общей формулой Mz Cn Вm Нх (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12) 2,9-4,3. Технический результат - повышение износостойкости. 2 табл.
Изобретение относится к области гальванотехника, в частности к осаждению покрытий сплавом золото-бор, и может быть использовано в различных отраслях промышленности в качестве материала, обладающего высокой износостойкостью.
В промышленности появилась необходимость увеличения износостойкости различных материалов на основе золота.
Увеличение износостойкости материала на основе золота можно достигнуть за счет легирования их металлами и (или) неметаллами.
Известны электролиты для нанесения сплавов на основе золота с кобальтом, сурьмой с целью получения покрытий, обладающих высокой износостойкостью, следующего состава, г/л:
1.Дицианоаурат калия 4,5-5,5, калий сурьмяновиннокислый 0,25-0,45, калий цианистый 10-15, калий углекислый 15-20, температура электролита 20-30, катодная плотность тока 0,15-0,3 А/дм2;
1.Дицианоаурат калия 8-16, сульфат кобальта 0,5-2, однозамещенный цитрат калия 60-100, гидрат пиперазина 4-10, температура электролита 28-32, катодная плотность тока 0,6-0,9 А/дм2.
(Электроосаждение металлических покрытий. Справочник. / М.А.Беленький, А.Ф.Иванов. - Металлургия, 1985. - 288 с.)
Однако покрытия, осажденные из данных электролитов, имеют недостаточную износостойкость.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится электролит для осаждения сплава золото-медь следующего состава, г/л:
соль золота
|
3-8
|
соль меди
|
10-12
|
калий железистосинеродистый
|
100-250
|
калий углекислый
|
30-40
|
калий сернокислый
|
20-40
|
полиэтиленполиамин
|
0,1-1,5
|
Режимы электролиза: рН 9,0-9,5, температура 18-30°C, катодная плотность тока 0,1-0,25 А/дм2. (А. с. 859486, МКИ С25D 3/62. Электролит для осаждения покрытий из сплава золото-медь. / И.Д. Кудрявцева, Н.М.Сербиновская, Л.Н.Букас, В.А.Морозов, В.М.Лупандина. -  2868165/22-02; Заявл. 02.11.79; Опубл. 30.08.81; Бюл. 32. - 3 с.) Однако покрытия, осажденные из данного электролита, имеют недостаточную износостойкость.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение износостойкости сплава.
Поставленная задача достигается тем, что в состав электролита, содержащий золотохлористоводородную кислоту, калий железистосинеродистый, калий сернокислый, поташ, дополнительно вводят соль анионного полиэдрического бората общей формулой Mz Cn Вm Нх (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, х=8, 10, 12) при следующем соотношении компонентов, г/л:
золотохлористоводородная кислота (в пересчете на металл)
|
8-12
|
калий железистосинеродистый
|
150-200
|
калий сернокислый
|
40-50
|
поташ
|
40-50
|
соль анионного полиэдрического бората общей
|
|
формулой Mz Cn Вm Нх (где М - натрий, калий или
|
|
аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, х=8, 10, 12)
|
2,9-4,3
|
Режимы электролиза: рН 9,0-9,5, температура 18-30°C, катодная плотность тока 0,1-0,2 А/дм2 при перемешивании.
Наличие борсодержащей добавки в электролите позволяет электроосаждать сплав золото-бор с высокой износостойкостью.
Пример 1. Электролит готовили следующим образом. В горячей воде отдельно растворяли поташ и железистосинеродистый калий, сливали их вместе, а в полученную смесь вводили золотохлористоводородную кислоту. После кипячения в течение 15 мин на газовой горелке отфильтровывали осадок гидроокиси железа, к фильтру приливали раствор сернокислого калия и продолжали кипячение в термостате, залитом силиконовым маслом (температура масла 170-180°C), при постоянном перемешивании в течение 6-8 ч. После кипячения раствор фильтровали, рН доводили до заданного значения концентрированной соляной кислотой или раствором гидроксида натрия и вводили борсодержащую добавку.
Приготовление остальных электролитов, включающих среднее, верхнее и заграничные концентрации компонентов, которые приведены в табл.1, производили по методике, описанной выше. А значения износостойкости покрытий, осажденных из каждого электролита, приведены в табл. 2 соответственно.
Сравнительные эксплуатационные характеристики электролитов и физико-механические свойства сплава золото-бор, осажденных при температуре (18-30°C) из предлагаемого электролита и из прототип золото-медь приведены в табл.2.
Граничные концентрации компонентов электролита выбраны по следующим соображениям:
1) увеличение содержания золота в электролите выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;
2) уменьшение содержания золота в электролите ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и увеличению уменьшения износостойкости;
Таблица 1
|
|
Составы электролитов и режимы электролиза
|
|
Состав электролитов и режимы электролиза
|
Концентрация компонентов, г/л
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
прот
|
золотохлористоводородная кислота (в пересчете на металл)
|
6
|
8
|
10
|
12
|
15
|
10
|
медь сернокислая (в пересчете на металл
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
12
|
калий железистосинеродистый
|
120
|
150
|
175
|
200
|
250
|
175
|
калий сернокислый
|
30
|
40
|
45
|
50
|
60
|
45
|
поташ
|
30
|
40
|
45
|
50
|
60
|
45
|
Соль анионного полиэдрического бората общей формулой Мz Cn Вm Нх (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10,12, x=8, 10, 12)
|
2,4
|
2,9
|
3,5
|
4,3
|
4,7
|
-
|
pH электролита
|
8,5
|
9
|
9,2
|
9,5
|
10
|
9,2
|
Температура, °C
|
16
|
18
|
25
|
30
|
35
|
25
|
Катодная плотность тока, А/дм2
|
0,05
|
0,1
|
0,15
|
0,2
|
0,3
|
0,2
|
3) увеличение содержания калия железистосинеродистого в электролите выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;
4) уменьшение содержания калия железистосинеродистого ниже нижнего предела указанной концентрации приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;
5) увеличение содержания калия сернокислого выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;
6) уменьшение содержания калия сернокислого Б ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;
7) увеличение содержания поташа выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;
8) уменьшение содержания поташа ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;
9) увеличение содержания соль анионного полиэдрического бората выше верхнего заявляемого предела приводит к уменьшению износостойкости;
10) уменьшение содержания соль анионного полиэдрического бората ниже нижнего заявляемого предела приводит к уменьшению износостойкости.
Таблица 2
|
|
Физико-механические свойства покрытий
|
|
Характеристики электролитов и сплавов золото-бор и золото-медь
|
Электролиты
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
прот
|
|
Износостойкость сплава золото-бор по отношению к чистому золоту, МПа
|
14
|
17
|
19
|
22
|
16
|
15
|
Микротвердость, ГПа
|
270
|
310
|
340
|
370
|
390
|
260
|
Сцепление с основой из стали, меди и ее сплавов
|
Удовлетворяет ГОСТ 9.302-84
|
|
|
|
|
|
Содержание бора, мас.%
|
1,7
|
2,1
|
2,9
|
3,6
|
3,9
|
-
|
Содержание меди, мас.%
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
20
|
Стабильность, %
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
Как видно из табл.2, износостойкость сплава золото-бор, осажденного из заявляемого электролита, превышает износостойкость сплава золото-медь, осажденного из прототипа, в 1,2-1,3 раза при сохранении основных физико-механических свойств покрытий.
Это позволяет расширить область применения сплава золото-бор в качестве износостойкого покрытия в машиностроении.
Формула изобретения
Электролит для осаждения сплава золото-бор, содержащий золотохлористоводородную кислоту, калий железистосинеродистый, калий серно-кислый, поташ и воду, отличающийся тем, что для увеличения износостойкости сплава электролит дополнительно содержит соль анионного полиэдрического бората при следующем соотношении компонентов, г/л:
золотохлористоводородная кислота (в пересчете на металл)
|
8-12
|
калий железистосинеродистый
|
150-200
|
калий серно-кислый
|
40-50
|
поташ
|
40-50
|
соль анионного полиэдрического бората общей формулы
|
|
Мz Сn Вm Нх, где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12
|
2,9-4,3
|
|
|
|
|
| |
