ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ЗОЛОТО-БОР
ELECTROLYTE FOR SEDIMENTATION OF ALLOY AURUM-BORON

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:
2
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/дм;
2
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/дм.
(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
2
Режимы электролиза: рН 9,0-9,5, температура 18-30°C, катодная плотность тока 0,1-0,25 А/дм. (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.
z
n
m
х
Поставленная задача достигается тем, что в состав электролита, содержащий золотохлористоводородную кислоту, калий железистосинеродистый, калий сернокислый, поташ, дополнительно вводят соль анионного полиэдрического бората общей формулой M C В Н (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 M<sub>z</sub> C<sub>n</sub> В<sub>m</sub> Н<sub>х</sub> (где М - натрий, калий или
аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, х=8, 10, 12)
2,9-4,3
2
Режимы электролиза: рН 9,0-9,5, температура 18-30°C, катодная плотность тока 0,1-0,2 А/дм 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 М<sub>z</sub> C<sub>n</sub> В<sub>m</sub> Н<sub>х</sub> (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/дм<sup>2</sup>
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.