Электролит для осаждения сплава золото-бор

Электролит для осаждения сплава золото-бор

Реферат

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к осаждению сплава золото-бор, с целью применения их в различных отраслях промышленности в качестве материала, обладающего низкими переходными электрическими сопротивлениями.

В промышленности появилась необходимость уменьшения переходных электрических сопротивлений различных материалов на основе золота.

Уменьшение электрических характеристик материалов на основе золота можно достигнуть за счет легирования их металлами и (или) неметаллами.

Известны электролиты для нанесения сплавов на основе золота с медью, серебром, кобальтом с целью получения покрытий, обладающих низкими переходными электрическими сопротивлениями, следующего состава, г/л:

1) дицианоаурат калия 8-16, сульфат кобальта 0,5-2, однозамещенный цитрат калия 60-100, гидрат пиперазина 4-10, температура электролита 25-30°С, катодная плотность тока 0,6-0,9 А/дм²;

2) дицианоаурат калия (в пересчете на металл) 8-10, дицианоаргентат калия (в пересчете на металл) 0,8-1,2, калий цианистый 15-25, температура электролита 28-32°С, катодная плотность тока 0,8-1 А/дм². (Электроосаждение металлических покрытий. Справочник / М.А.Беленький, А.Ф.Иванов. - Металлургия, 1985. - 288 с.).

Однако покрытия, осажденные из данных электролитов, имеют недостаточные переходные электрические сопротивления.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится электролит для осаждения сплава золото-медь следующего состава, г/л:

золотохлористоводородная
кислота (в пересчете на металл)	8-12
медь сернокислая (в пересчете на металл)	10-12
калий железистосинеродистый	150-200
калий сернокислый	40-50
поташ	40-50

Режимы электролиза: рН 9,0-9,5, температура 18-30°С, катодная плотность тока 0,1-0,25 А/дм² (Балакай В.И., Кудрявцева И.Д., Сербиновская Н.М., Курнакова Н.Ю. Электроосаждение сплава золото-медь для слаботочных скользящих контактов. - Изв. вузов Сев.-Кав. регион. Техн. науки. - 2005. - Спец. вып.: Проблемы трибоэлектрохимии. - С.80-84). Однако покрытия, осажденные из данного электролита, имеют недостаточные переходные электрические сопротивления.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение переходного электрического сопротивления.

Поставленная задача достигается тем, что в состав электролита, содержащий золотохлористоводородную кислоту (в пересчете на металл), 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, x=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 формулы Mz, Сn Вm Нх (где М - натрий, калий или
аммоний, z=l, n=0,2, m=3,9, 10, 12, х=8, 10, 12)	1-2,1

Режимы электролиза: рН 9,0-9,5, температура 18-30°С, катодная плотность тока 0,1-0,25 А/дм².

Наличие боросодержащей добавки в электролите позволяет электроосаждать сплав золото-бор с низкими переходными электрическими сопротивлениями.

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°С), 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 боросодержащую добавку.

Приготовление остальных электролитов, включающих среднее, верхнее и заграничные концентрации компонентов, которые приведены в табл.1, производили по методике описанной выше. А значения переходных электрических сопротивлений покрытий, осажденных из каждого электролита, приведены в табл.2 соответственно.

Сплав золото-медь по прототипу осаждали из электролита по (Балакай В.И., Кудрявцева И.Д., Сербиновская Н.М., Курнакова Н.Ю. Электроосаждение сплава золото-медь для слаботочных скользящих контактов. - Изв. вузов Сев.-Кав. регион. Техн. науки. - 2005. - Спец. вып.: Проблемы трибоэлектрохимии. - С.80-84).

Сравнительные эксплуатационные характеристики электролитов и физико-механические свойства сплава золото-бор, из предлагаемого электролита и по прототипу золото-медь, осажденных при температуре 18-30°С, приведены в табл.2.

Граничные концентрации компонентов электролита выбраны по следующим соображениям:

1) увеличение содержания золотохлористоводородной кислоты в электролите выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и увеличению переходного электрического сопротивления;

2) уменьшение содержания золотохлористоводородной кислоты в электролите ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и увеличению переходного электрического сопротивления;

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 формулы Mz Сn Вm Нx (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0,2, m=3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12)	0,5	1,0	1,5	2,1	3,0	-
рН электролита	8,5	9,0	9,2	9,5	10,0	9,2
Температура, °С	16	18	25	30	35	25
Катодная плотность тока, А/дм2	0,05	0,1	0,15	0,25	0,3	0,15

4) уменьшение содержания калия железистосинеродистого ниже нижнего предела указанной концентрации приводит к ухудшению качества покрытия и увеличению переходного электрического сопротивления;

5) увеличение содержания калия сернокислого выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и увеличению переходного электрического сопротивления;

6) уменьшение содержания калия сернокислого Б ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и увеличению переходного электрического сопротивления;

7) увеличение содержания поташа выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и увеличению переходного электрического сопротивления;

8) уменьшение содержания поташа ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и увеличению переходного электрического сопротивления;

9) увеличение содержания соли анионного полиэдрического бората выше верхнего заявляемого предела приводит к увеличению переходного электрического сопротивления;

10) уменьшение содержания соли анионного полиэдрического бората ниже нижнего заявляемого предела приводит к увеличению переходного электрического сопротивления.

Таблица 2 - Физико-механические свойства покрытий и электролитов
Характеристики электролита и сплава золото-бор и сплава по прототипу золото-медь	Электролиты
1	2	3	4	5	прот
Переходное электрическое сопротивление ×103, Ом (при силе тока 50 мА и нагрузке 0,2 Н)	4,6	2,9	2,8	3,0	6,7	17
Удельное электрическое сопротивление, Ом·м	0,051	0,037	0,039	0,043	0,077	0,16
Сцепление с основной из стали, меди и ее сплавов	Удовлетворяет ГОСТ 9.302-84
Содержание бора, мас.%	0,4	0,6	1,1	1,8	2,1	-
Содержание меди в сплаве, мас.%	-	-	-	-	-	18
Стабильность, %	100	100	100	100	100	100
Скорость осаждения, мкм/ч	1,7	3,4	5,1	6,8	10,2	5,1

Как видно из табл.2, переходное электрическое сопротивление сплава золото-бор, осажденного из заявляемого электролита, меньше переходного электрического сопротивления сплава золото-медь, осажденного по прототипу, в 5,7-6,1 раз при сохранении основных физико-механических свойств покрытий.

Это позволяет расширить область применения сплава золото-бор в качестве материала, обладающего низкими переходными электрическими сопротивлениями, в машиностроении.

Электролит для осаждения сплава золото-бор, содержащий золотохлористоводородную кислоту, калий железистосинеродистый, калий сернокислый, поташ и воду, отличающийся тем, что он 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 сернокислый	40-50
поташ	40-50
соль анионного полиэдрического бората общей формулы
МzСnВmНх, где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2,
m=3, 9, 10,12, x=8, 10,12	1,0-2,1