электролит для осаждения сплава золото-бор

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
М z 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

Описание изобретения к патенту

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 M_z C_n В_m Н_х (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.