Способ электрохимической обработки сплавов Советский патент 1992 года по МПК C25F3/02 C25F3/14 

сл

С

Использование: электротехническая ювелирная и медицинская техника. Сущность изобретения: способ включает потен- циостатическое анодное растворение серебра при потенциале, на 0,05-0,13 более отрицательном критического потенциала развития поверхности сплава, в течение 20- 40 мин в растворе нитрата калия или натрия. 2 табл.

Изобретение относится к электрохимической обработке материалов, в частности анодной обработки поверхности сплавов, и может быть использовано в электротехнической, электронной, химической промышленности, ювелирной и медицинской технике для повышения устойчивости изделий из сплавов к воздействию агрессивных сред путем модификации поверхностного слоя сплавов.

Известен способ изменения состава и структуры поверхностного слоя металлического сплава, включающий нанесение на поверхность слоя полимера, избирательно растворяющего при нагреве заданные компоненты сплава, с последующим удалением полимерного покрытия.

Однако подбор, подходящей полимерной композиции, вступающей во взаимодействие с рядом полублагородных и благородных металлов (серебро, золото, палладий и прочие) весьма затруднен.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ электрохимической обработки металлов, включающий их избирательное анодное растворение из сплавов при повышенной температуре.

Недостатками данного способа являются использование гальваностатического режима травления, исключающего контроль потенциала электрода в процессе анодной обработки, необходимость в дополнительной аппаратуре для нагрева раствора, а также образование на поверхности сплава при его нагревании в водной среде слоя оксидов, что приводит к повышению контактного сопротивления пропусканию электрическоХ|

СП

о

00

го тока и к отказам в работе контактно-штекерных устройств.

Цель изобретения - снижение контактного сопротивления сплава.

Поставленная цель достигается тем, что при электрохимической обработке сплавов, преимущественно серебро-золото, включающей избирательное анодное растворение одного компонента сплава, проводят потён- циостатическое анодное растворение серебра при потенциале на 0,05-0,1 более отрицательном критического потенциала развития поверхности сплава в течение 20- 40 мин в растворе нитрата калия или натрия.

Критическим называется потенциал, с превышением которого начинается интенсивное растравливание поверхности сплава, выражающееся в появлении в поверхностном слое микропористой структуры, сетки микротрещин, язв, питтингов, коррозионных каналов, туннелей и других локальных поражений, В результате этого процесса эксплуатационные качества изделий из сплава резко ухудшаются.

Сплав серебра с золотом или изделие из такого сплава помещают в электролитическую ванну, заполненную нитратным электролитом и потенциостатически анодно поляризуют, в результате чего поверхностная концентрация золота возрастает и стойкость сплава к сульфидному потускнению увеличивается. В целях противокоррозионной защиты используют явления избирательного растворения компонентов сплава, приводящего к формированию поверхностного слоя сплава измененного химического состава, В таком слое, как правило, преобладает электрохимически положительный, более благородный компоненты. В частности, при анодной обработке серебряно-золотых сплавов в нитратной среде растворяется только серебро, золото накапливается в поверхностном слое, а поверхность сплава не покрывается осадком плохо растворимых продуктов реакции.

Изобретение учитывает специфические особенности селективного растворения сплавов системы серебро-золото с повышенным содержанием серебра.

Поверхностный слой сплава сохраняет морфологическую стабильность, пока потенциал растворения Е не превысит определенное критическое значение ЕКр. При поверхность сплава развивается (растравливается) и коррозионная стойкость при последующей эксплуатации снижается. Поэтому анодную обработку в нитратом электролите необходимо осуществлять потенциостатически, поддерживая потенциал

Е на 0,05-0,1 В отрицательнее Екр, величина которого в данной среде должна быть определена заранее. Критический потенциал определяют по форме квазистационарной анодной потенциостатической кривой спла- ва, Достижению ЕКр отвечает резкое увеличение силы тока на ,Е-зависимости. Значения ЕКр для сплавов системы Ад-Аи в 0,1 М КМОз сведены в табл. 1.

Длительность анодной обработки сплава должна быть не менее 20 мин.в противном случае эффект обогащения поверхностного слоя сплава золотом слабо выражен. Такой слой неустойчив, склонен к

реорганизации. С другой стороны спустя 40 мин после начала поляризации парциальный ток растворения серебра, постепенно снижаясь, достигает пренебрежимо малых, фоновых значений. Соответственно

увеличение длительности анодной обработки сплава свыше 40 мин нецелесообразно, поскольку толщина обогащенного золотом слоя и концентрация компонентов в нем стабилизируются и далее практически не

меняются.

После завершения обработки извлекают электрод из ячейки, промывают поверхность дистиллированной водой, высушивают и определяют на воздухе контактное переходное сопротивление постоянному току R пары образец сплава - нержавеющая сталь (полированная сфера) при помощи моста MQ-61. Во всех случаях усилие прижима контактов составляет 980

Н, а измерение контактного сопротивления осуществляют в нескольких точках образца (не менее 10) с последующим усреднением. Оценивают контактное сопротивление RI образца до ускоренных коррозионных испытаний на сульфидное потускнение, и после таких испытаний - R2, после чего определяют величину AR Ri-R2. Измерение контактного сопротивления является стандартной процедурой для характеристики материалов, используемых в электроконтактных и штекерных устройствах.

П р и м е р 1. Предварительную анодную потенциостатическую обработку сплавов, содержащих 4 и 15 ат. % золота вели в

водном растворе нитрата калия (0,1 моль/л). Продолжительность обработки при всех потенциалах, указанных в табл. 2, составляет 40 мин. Последующие коррозионные испытания проводили в течение 3,5 ч в растворе

сульфида натрия (0,2 моль/л, рН л/9) при 25°С. Определяют изменение переходного сопротивления ДЯ образцов до и после испытаний на сульфидное потускнение. Видно, что в отсутствии анодной обработки сульфидизация поверхности столь интенсивна, что контактное сопротивление вообще не удается измерить и . Потенциостатическая анодная модифика- ция поверхности при заметно снижает AR. Если же обработка сплава проводится при , ее положительное действие исчезает. Анодная обработка сплавов, проведенная по известному спосо- бу (,1 А/дм2; t 95°C; 3% НМОз). также приводит к резкому увеличению контактного сопротивления.

П р и м е р 2. Сплавы серебро-золото, содержащие 8; 15; 30; 40; 50; 60 и 80 а т. % золота, в течение 40 мин поляризовали в растворе нитрата калия (0,1 моль/л), поддерживая потенциал сплавов на 0,1 В отрицательнее соответствующего критического значения, приведенного в табл. 1. Коррози- онные испытания проводят в растворе сульфида натрия (0,2 моль/л, рН 9) в течение 1,5 ч. Положительное противокоррозионное действие предварительной анодной обработки, выраженное в заметном снижении ДН, наблюдается у всех серебряно-золотых

сплавов в широком диапазоне концентраций серебра.

Таким образом, предлагаемый способ является эффективным средством предупреждения сульфидной коррозии серебряно- золотых сплавов. При этом в значительной степени замедляется образование плохоп- роводящей пленки продукта коррозии - сульфида серебра и снижается контактное электросопротивление. В результате обеспечивается надежная работа контактно- штекерных устройств, сохраняется хороший внешний вид изделий, высокая отражательная способность и блеск полированных поверхностей.

Формула изобретения Способ электрохимической обработки сплавов, преимущественно серебро-золото, включающий избирательное анодное растворение одного компонента сплава, о т- личающийся тем, что, с целью снижения контактного сопротивления, проводят по- тенциостатическое анодное растворение серебра при потенциале, на 0,05-0,1 В более отрицательном критическогопотенциала развития поверхности сплава, в течение 20- 40 мин в растворе нитрата калия или натрия.

Таблица 1

Таблица 2