Электролит для нанесения толстослойных бронзовых покрытий Советский патент 1983 года по МПК C25D3/58 

САЭ

00 Изобретение относится к гальвано стегни, в частности к электролитиче кому осаждению бронзовых покритий. Известен электролич; для осаждения бронзовых покрытий, содержащий плавиковую и борную кислоты, окись свинца, окись меди, двухвалентное олово, столярный клей i . Недостатками данного электролита являются малые .значения допустимых плотностей тока, при которых можно производить электроосаждение покрытий и невозможность получения из него толс Ьслойных покрытий. Наиболее близким к изобретению является электролит бронзирования, содержащий борфтористоводородные соли меди и свинца, получаемые взаимодействием углекислых солей этих металлов с борфтористоводородной кислотой, борфтористоводородную кислоту, тиомочевину и углекислый аммоний, Электролит позволяет вести осаждение покрытий в условиях протока при катодной плотности тока 20-2 22 А/дм и обеспечивает получение толстослойных бронзовых покрытий З Недостатком известного электролита является низкая стабильность. Хранение раствора с таким составом в течение 4-5 сут без проведения электролиза вызывает необходимые изменения его свойств, обусловленные окислением тиомочевины. . После хранения в течение такого времени, электролит теряет работоспособность. Потеря работоспособнос ти выражается в том, что на катоде осаждается порошкообразное вещес во черного цвета вместо компактного блестящего покрытия, получаемого во .вновь составленном электролите.Прор ботка электролита постоянным током с медным и свинцовыми анодами, доба ление любого -из компонентов элёктро та не восстанавливает его работоспо собности. Восстановление работоспо собностн может быть достигнуто путе полного удаления продуктов частично окисления тиомочевины и добавления в регенерированный таким образом электролит тиомочевины в предусмотренном количестве. Цель изобретения - повышение ста бильности электролита. Указанная цель достигается тем. Что электролит для нанесения толсто слойных бронзовых покрытий, содержа щий борфтористоводородные соли меди и свинца, борфтористоводородную кис ту и тиомочевину, дополнительно содержит борфтористоводородное олово( при следу1бщем соотношении компонентов, г/л: Медь борфтористоводородная (в пересчете на металл)25-35 Свинец борфтористоводородный (в dfe- . ресчете на металл) 15-45 Олово борфтористоводородное (в пересчете на металл . 1-5 Кислота борфтористоводородная35-70Тиомочевина0,1-0,, 3 Процесс осаждения проводят при 18-30°С, ка.тодной плотности тока при нанесении толстослойных покрытий без перемешивания 1-3 А/дм, в условиях воздушного перемешивания 2-6 А/дм. : При -нанесений тонкослойных покрытий в условиях воздушного перемешивания 2-12 А/дм, при использовании протока электролита (0,6-0,7 м/с) 20-25А/дм.. При соблюдении указанных режимов и состава электролита образуются покрытия с суммарным содержанием олова и свинца, равным 8-10% при скорости осаждения сплава порядка 1 мкм/мин. Введение в электролит добавки борфтористоводородного олова (П) позволяет значительно повысить стабильность электролита как при длительной работе, так и при хранении. Кроме того, обнаруженная особенность действия двухвалентного олова может быть использована для восстановления работоспособности борфтористоводородных электролитов, содержащих соли меди, свинца и тибмочевину после длительного хранения без электролиза, и осуществляется путем проработки электролита с оловянным анодом при анодной плоскости тока 1-2 А/дм, . Обнаруженный эффект повышения стабильности борфтористоводорояных электролитов, содержащих тиомочевину, связан с высокой восстановительной способностью двухвалентного олова, препятствующего образованию промёжуточных продуктов взаимодействия тиомочевины с компонентами электролита как при длительном хранении, так и в процессе электролиза, и отрицательно влияющих на качество образующихся осадков.. Значения концентраций компонентов электролита являются оптимальными и обеспечивают получение наиболее качественных покрытий при сохранении высоких технологических характеристик электролита. . Нижний предел концентр ации меди в электролите обусловлен верхней границей допустимых плотностей тока. Йри содержании меди 25 г/л возможно наращивание слоев бронзы толщиной до 0,6 мм. При концентрации меди более 35 г/л ухудшается структура электроосажденного сплава. При содержании свинца менее 10 г/л на краях деталей вырастают крупные

депуриты. При концентрации свинца более 45 г/л снижается верхняя граница плотностей тока, при которых осаждаются высококачественные покрытия.Предельные концентрации олова в электролите обусловлены временем сохранения стабильности электролита. При снижении концентрации олова ниже 1 г/л необходимая стабильность электролита не обеспечивается. Увеличение концентрации олова более 5 г/л способствует переходу олова в четырехвалентное состояние, отрицательно влияющее на качество получаемых ocajttков. ;

Нижний предел концентрации борфтористоврдрродной кислоты в электроглнте установлен, исходя из условий стабильности электролита и прочности сцепления покрытий с основой. При содержании кислоты менее 35 г/л ухуд шается сцепляемость покрытий с основой. .

При увеличении концентрации кислоты свыше 70 г/л уменьшается содержание свинца и олова н покрытии.

При содержании тиомочевины менее 0,1 г/л происходит резкое снижение содержания свинца и олова в покрытиях ухудшается структура покрытий. .

При возрастании содержания тио мочевины более 0,3 г/л увеличиваются внутренние напряжения, отрицательно влийющие на прочность сцепления покрытий с основным металлом.

П р и м е р 1. Готовили электролит для осаждения бронзовых покрытий, содержащий следующие компонен-. ты, г/л; медь борфтористоводородная,20, свинец борфтористоводородный 40, борфтористоводородная кислота 70. . Электролит подвергали хранению без электролиза в течение 2 мес.

После хранения к электролиту добавлено г/л тиомочевины. Затем произведена проработка электролита с использование оловянных анодов в течение б ч при анодной и катодной плотности тока 1,2 и ,6 А/дМ соответственно. В начале электролиза /

наблюдалось выпадение вещества темно-серого цвета. По прошествии 6 ч электролиза на катоде вьщелялось металлическое покрытие золотистого iцвета. После фильтрации электролита осаждались блестящие покрытия.

Пример 2. Из электролита содержащего, г/л медь борфтористрводородную 30, свинец борфтористоводородный 40 , олово ббрфтористоводородное 5, борфтористоводорсдную кислоту 70, тиомочевину 0,2, при воздушном перемешивании и плотности тока 4 А/дм осаждались кслшактные полублестящие покрытия толщиной ю 0,6 мм с суммарным содержанием олова и свинца, равным 6%.

ПримерЗ. Из электролита, содержащего, г/л свинец борфтористоводородный 40, м.еп,ъ борфтористоводородную 30, кислоту борфтористоводородную 70, олово борфтористоводородное 5, тиомочевину 0,2, после 10 сут хранения при катодной плотности 6 А/дм с воздушным перемешиванием, осаждались покрытия золотистого цвета с небольшим блеском. ,

В табл.1 приведены примеры для электролитов различного количествен ного состава.

В табл.2 даны сравнительные данные для известного и предлагаемого электролитов.

Электролит в обоих случаях содер,жал, г/л;Сц ЗО; Рв 40; НВР470, тиомо|чевину 0,2. Известный электролит до.полнительно. включал борфторид аммония (1/5 г/л), а известн1ай - Sn (5 г/л), плотность тока б А/дм . .

Таким образом, предлагаекый электролит обладает длительной работоспо,собностью,. стабилен при хранении, легко и просто поддается корректировке по составу, позволяет нанрси ть толстослойные покрытия со скоростью до 1 мкм/мин и может быть использован для восстановления изношенных бронзовых детсшей и нанесения покрытий на вновь изготовленные детали с целью повьшения их антифрикционных характеристик. ц а

Продолжение табл. 1

Борфтористоводородное олово - 1

Борфтористоводбродная кислота - 35

Тиомочевина: -0,1

Борфтористоводородная медь - 35

- V .

Борфтористоводородный свинец - 45

Борфтори стов одородное олово - 5

Борфтористоводородная кислота - 70

Тиомочевина - 0,3

Борфтористоводородная медь - 30

Борф%ористоводородный свинец - 30

Борфтористоводородное олово - 3

Бррфтористоводородная кислота - 52

Тиомочевина - 0,2

. Компактные, 8,5 10 полублестящие

8,2 8,7

Компактные, 8,2 .9,5 полублестящие

8,6 ,

Таблица ,2