ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ЗОЛОТО-БОР Российский патент 2009 года по МПК C25D3/62 

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)8-12медь сернокислая (в пересчете на металл)10-12калий железистосинеродистый150-200калий сернокислый40-50поташ40-50

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)8-12калий железистосинеродистый150-200калий сернокислый40-50поташ40-50соль анионного полиэдрического бората общей формулы M_z, С_n В_m Н_х (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 электролизаСостав электролитов и режимы электролизаКонцентрация компонентов, г/л12345протзолотохлористоводородная кислота (в пересчете на металл)6810121510медь сернокислая (в пересчете на металл)-----12калий железистосинеродистый120150175200250175калий сернокислый304045506045поташ304045506045Соль анионного полиэдрического бората общей формулы M_z С_n В_m Н_x (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0,2, m=3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12)0,51,01,52,13,0-рН электролита8,59,09,29,510,09,2Температура, °С161825303525Катодная плотность тока, А/дм²0,050,10,150,250,30,15

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 электролитовХарактеристики электролита и сплава золото-бор и сплава по прототипу золото-медьЭлектролиты12345протПереходное электрическое сопротивление ×10³, Ом (при силе тока 50 мА и нагрузке 0,2 Н)4,62,92,83,06,717Удельное электрическое сопротивление, Ом·м0,0510,0370,0390,0430,0770,16Сцепление с основной из стали, меди и ее сплавовУдовлетворяет ГОСТ 9.302-84Содержание бора, мас.%0,40,61,11,82,1-Содержание меди в сплаве, мас.%-----18Стабильность, %100100100100100100Скорость осаждения, мкм/ч1,73,45,16,810,25,1

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.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных областях промышленности, где необходимо применение материалов с низкими переходными электрическими сопротивлениями. Электролит содержит, 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 M_zC_nB_mH_x, где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12-1,0-2,1. Технический результат: уменьшение переходного электрического сопротивления. 2 табл.

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)8-12калий железистосинеродистый150-200калий сернокислый40-50поташ40-50соль анионного полиэдрического бората общей формулы М_zС_nВ_mН_х, где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10,12, x=8, 10,121,0-2,1