RU2362841C1 - Electrolyte for sedimentation of alloy aurum-boron - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to electrolytic metallurgy field and can be used in wide range of industries, where it is required usage of product with high wear resistance. Electrolyte contains, g/l: chloroaurate hydrogenous acid 8-12, potassium ferrocyanide 150-200, potassium sulfuric 40-50, potassium 40-50, salt of anionic polyhedral borate of overall formula M_z C_n B_m H_x (where M - sodium, potassium or ammonium, z=1, n=0, 2, m=-3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12) 2.9-4.3.

EFFECT: wear resistance increasing.

2 tbl, 1 ex

Description

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.The invention relates to the field of electroplating, in particular to the deposition of coatings with a gold-boron alloy, and can be used in various industries as a material with high wear resistance.

В промышленности появилась необходимость увеличения износостойкости различных материалов на основе золота.In industry, there is a need to increase the wear resistance of various materials based on gold.

Увеличение износостойкости материала на основе золота можно достигнуть за счет легирования их металлами и (или) неметаллами.An increase in the wear resistance of a gold-based material can be achieved by alloying them with metals and (or) non-metals.

Известны электролиты для нанесения сплавов на основе золота с кобальтом, сурьмой с целью получения покрытий, обладающих высокой износостойкостью, следующего состава, г/л:Known electrolytes for applying alloys based on gold with cobalt, antimony in order to obtain coatings with high wear resistance, the following composition, g / l:

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. Potassium dicyanoaurate 4.5-5.5, antimony potassium 0.25-0.45, potassium cyanide 10-15, carbonic acid 15-20, electrolyte temperature 20-30, cathodic current density 0.15-0.3 A / dm 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/дм².1. Potassium dicyanoaurate 8-16, cobalt sulfate 0.5-2, monosubstituted potassium citrate 60-100, piperazine hydrate 4-10, electrolyte temperature 28-32, cathodic current density 0.6-0.9 A / dm ² .

(Электроосаждение металлических покрытий. Справочник. / М.А.Беленький, А.Ф.Иванов. - Металлургия, 1985. - 288 с.)(Electrodeposition of metal coatings. Handbook. / M.A. Belenky, A.F. Ivanov. - Metallurgy, 1985. - 288 p.)

Однако покрытия, осажденные из данных электролитов, имеют недостаточную износостойкость.However, coatings deposited from these electrolytes have insufficient wear resistance.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится электролит для осаждения сплава золото-медь следующего состава, г/л:Closest to the proposed invention relates to an electrolyte for deposition of a gold-copper alloy of the following composition, g / l:

соль золотаgold salt 3-83-8 соль медиcopper salt 10-1210-12 калий железистосинеродистыйpotassium ferruginous 100-250100-250 калий углекислыйpotassium carbonate 30-4030-40 калий сернокислыйpotassium sulfate 20-4020-40 полиэтиленполиаминpolyethylene polyamine 0,1-1,50.1-1.5

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.Electrolysis modes: pH 9.0-9.5, temperature 18-30 ° C, cathodic current density 0.1-0.25 A / dm ² . (A. p. 859486, MKI C25D 3/62. Electrolyte for the deposition of coatings from a gold-copper alloy. / I.D. Kudryavtseva, N.M. Serbinovskaya, L.N. Bukas, V.A. Morozov, V. M. Lupandina. - No. 2868165 / 22-02; Declared 02.11.79; Publ. 30.08.81; Bull. No. 32. - 3 p.) However, coatings deposited from this electrolyte have insufficient wear resistance.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение износостойкости сплава.The task of the invention is to increase the wear resistance of the alloy.

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:The problem is achieved in that the electrolyte composition containing hydrochloric acid, potassium ferruginate, potassium sulfate, potash, is additionally introduced anionic polyhedral borate salt with the general formula M _z C _n B _m H _x (where M is sodium, potassium or ammonium, z = 1, n = 0, 2, m = 3, 9, 10, 12, x = 8, 10, 12) with the following ratio of components, g / l:

золотохлористоводородная кислота (в пересчете на металл)hydrochloric acid (in terms of metal) 8-128-12 калий железистосинеродистыйpotassium ferruginous 150-200150-200 калий сернокислыйpotassium sulfate 40-5040-50 поташpotash 40-5040-50 соль анионного полиэдрического бората общейsalt of anionic polyhedral borate total   формулой M_z C_n В_m Н_х (где М - натрий, калий илиthe formula M _z C _n In _m N _x (where M is sodium, potassium or   аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, х=8, 10, 12)ammonium, z = 1, n = 0, 2, m = 3, 9, 10, 12, x = 8, 10, 12) 2,9-4,32.9-4.3

Режимы электролиза: рН 9,0-9,5, температура 18-30°C, катодная плотность тока 0,1-0,2 А/дм² при перемешивании.Electrolysis modes: pH 9.0-9.5, temperature 18-30 ° C, cathodic current density 0.1-0.2 A / dm ² with stirring.

Наличие борсодержащей добавки в электролите позволяет электроосаждать сплав золото-бор с высокой износостойкостью.The presence of a boron-containing additive in the electrolyte allows electrodeposition of a gold-boron alloy with high wear resistance.

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.Example 1. The electrolyte was prepared as follows. Potash and potassium ferruginate were separately dissolved in hot water, poured together, and hydrochloric acid was introduced into the resulting mixture. After boiling for 15 min, a precipitate of iron hydroxide was filtered on a gas burner, potassium sulfate solution was poured into the filter, and boiling was continued in a thermostat, filled with silicone oil (oil temperature 170-180 ° C), with constant stirring for 6-8 hours. After After boiling, the solution was filtered, the pH was adjusted to a predetermined value with concentrated hydrochloric acid or sodium hydroxide solution, and a boron-containing additive was introduced.

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.The preparation of the remaining electrolytes, including the average, upper and foreign concentrations of the components, which are given in table 1, was carried out according to the method described above. And the values of wear resistance of coatings deposited from each electrolyte are given in table. 2 respectively.

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.Comparative operational characteristics of electrolytes and the physicomechanical properties of the gold-boron alloy deposited at a temperature (18-30 ° C) from the proposed electrolyte and from the prototype gold-copper are given in Table 2.

Граничные концентрации компонентов электролита выбраны по следующим соображениям:The boundary concentrations of the electrolyte components are selected for the following reasons:

1) увеличение содержания золота в электролите выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;1) an increase in the gold content in the electrolyte above the upper claimed limit leads to a deterioration in the quality of the coating and a decrease in wear resistance;

2) уменьшение содержания золота в электролите ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и увеличению уменьшения износостойкости;2) a decrease in the gold content in the electrolyte below the lower claimed limit leads to a deterioration in the quality of the coating and an increase in the decrease in wear resistance;

Таблица 1Table 1 Составы электролитов и режимы электролизаElectrolyte Compositions and Electrolysis Modes Состав электролитов и режимы электролизаThe composition of electrolytes and modes of electrolysis Концентрация компонентов, г/лThe concentration of components, g / l   1one 22 33 4four 55 протprot золотохлористоводородная кислота (в пересчете на металл)hydrochloric acid (in terms of metal) 66 88 1010 1212 15fifteen 1010 медь сернокислая (в пересчете на металлcopper sulfate (in terms of metal -- -- -- -- -- 1212 калий железистосинеродистыйpotassium ferruginous 120120 150150 175175 200200 250250 175175 калий сернокислыйpotassium sulfate 30thirty 4040 4545 50fifty 6060 4545 поташpotash 30thirty 4040 4545 50fifty 6060 4545 Соль анионного полиэдрического бората общей формулой М_z C_n В_m Н_х (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10,12, x=8, 10, 12)The salt of an anionic polyhedral borate with the general formula M _z C _n B _m H _x (where M is sodium, potassium or ammonium, z = 1, n = 0, 2, m = 3, 9, 10,12, x = 8, 10, 12) 2,42,4 2,92.9 3,53,5 4,34.3 4,74.7 -- pH электролитаpH of electrolyte 8,58.5 99 9,29.2 9,59.5 1010 9,29.2 Температура, °CTemperature ° C 1616 18eighteen 2525 30thirty 3535 2525 Катодная плотность тока, А/дм² Cathode current density, A / dm ² 0,050.05 0,10.1 0,150.15 0,20.2 0,30.3 0,20.2

3) увеличение содержания калия железистосинеродистого в электролите выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;3) an increase in the content of potassium ferruginous in the electrolyte above the upper claimed limit leads to a deterioration in the quality of the coating and a decrease in wear resistance;

4) уменьшение содержания калия железистосинеродистого ниже нижнего предела указанной концентрации приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;4) a decrease in the potassium content of ferruginous below the lower limit of the specified concentration leads to a deterioration in the quality of the coating and a decrease in wear resistance;

5) увеличение содержания калия сернокислого выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;5) an increase in the potassium sulfate content above the upper claimed limit leads to a deterioration in the quality of the coating and a decrease in wear resistance;

6) уменьшение содержания калия сернокислого Б ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;6) a decrease in the potassium content of sulfate B below the lower claimed limit leads to a deterioration in the quality of the coating and a decrease in wear resistance;

7) увеличение содержания поташа выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;7) an increase in the content of potash above the upper claimed limit leads to a deterioration in the quality of the coating and a decrease in wear resistance;

8) уменьшение содержания поташа ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;8) a decrease in the content of potash below the lower declared limit leads to a deterioration in the quality of the coating and a decrease in wear resistance;

9) увеличение содержания соль анионного полиэдрического бората выше верхнего заявляемого предела приводит к уменьшению износостойкости;9) an increase in the salt content of anionic polyhedral borate above the upper claimed limit leads to a decrease in wear resistance;

10) уменьшение содержания соль анионного полиэдрического бората ниже нижнего заявляемого предела приводит к уменьшению износостойкости.10) a decrease in the salt content of anionic polyhedral borate below the lower claimed limit leads to a decrease in wear resistance.

Таблица 2table 2 Физико-механические свойства покрытийPhysico-mechanical properties of coatings Характеристики электролитов и сплавов золото-бор и золото-медьCharacteristics of electrolytes and alloys gold-boron and gold-copper ЭлектролитыElectrolytes 1one 22 33 4four 55 протprot Износостойкость сплава золото-бор по отношению к чистому золоту, МПаWear resistance of the gold-boron alloy in relation to pure gold, MPa 14fourteen 1717 1919 2222 1616 15fifteen Микротвердость, ГПаMicrohardness, GPa 270270 310310 340340 370370 390390 260260 Сцепление с основой из стали, меди и ее сплавовAdhesion to the base of steel, copper and its alloys Удовлетворяет ГОСТ 9.302-84Meets GOST 9.302-84 Содержание бора, мас.%The content of boron, wt.% 1,71.7 2,12.1 2,92.9 3,63.6 3,93.9 -- Содержание меди, мас.%The copper content, wt.% -- -- -- -- -- 20twenty Стабильность, %Stability% 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred

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.As can be seen from table 2, the wear resistance of the gold-boron alloy deposited from the inventive electrolyte exceeds the wear resistance of the gold-copper alloy deposited from the prototype, 1.2-1.3 times while maintaining the basic physical and mechanical properties of the coatings.

Это позволяет расширить область применения сплава золото-бор в качестве износостойкого покрытия в машиностроении.This allows you to expand the scope of the gold-boron alloy as a wear-resistant coating in mechanical engineering.

Claims (1)

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 С_n В_m Н_х, где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12 2,9-4,3 An electrolyte for the deposition of a gold-boron alloy containing hydrochloric acid, potassium ferruginate, potassium sulfuric acid, potash and water, characterized in that to increase the wear resistance of the alloy, the electrolyte additionally contains an anionic polyhedral borate salt in the following ratio of components, g / l:
hydrochloric acid (in terms of metal) 8-12 potassium ferruginous 150-200 potassium sulfuric acid 40-50 potash 40-50 salt of anionic polyhedral borate of the General formula M _z C _n In _m H _x , where M is sodium, potassium or ammonium, z = 1, n = 0, 2, m = 3, 9, 10, 12, x = 8, 10, 12 2.9-4.3