Электролит для осаждения покрытий на основе свинца
Владельцы патента RU 2318082:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)
Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электрохимическому осаждению покрытий сплавом свинец-кобальт-бор, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Электролит содержит, г/л: борфтористоводородный свинец 0,1-5,0, борфтористоводородный кобальт 100-500, полиэтиленамин 0,01-5,0, бензолсульфокислота 0,01-5,0, диэтиламиноборан или диметиламиноборан 0,5-1,5. Использование изобретения позволяет получать покрытия, обладающие высокой твердостью и низкой истираемостью. 2 табл.
Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электрохимическому осаждению покрытий сплавом свинец-кобальт-бор, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
В настоящее время в современном производстве все большую роль играют химические и электрохимические процессы нанесения покрытий, придающие высокие функциональные свойства, в частности такие покрытия, которые сочетали бы антикоррозионную защиту материалов с железной основой с высокими антифрикционными свойствами.
Известны технические решения композиционных покрытий на основе свинца из электролитов, содержащих олово, свинец, таллий, серебро, висмут и т.д. (Электролитические сплавы / Под ред. Н.П.Федотьева. М.: Машгиз. 1962, с.119-153), позволяющие осаждать покрытия с высокими антифрикционными характеристиками. Существенными недостатками вышеприведенных покрытий является недостаточно высокая твердость, что препятствует их широкому применению в промышленности.
Из уровня техники известны технические решения по соосаждению композиционных покрытий на основе кобальта и никеля с бором (авт.св. ССС № 521359, 1976 г.; авт.св. СССР № 527488, 1976; патент США № 2990286. кл. 117-130, опубл. 27.06.61), позволяющие получать покрытия с высокой твердостью.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является электролит, содержащий следующие соотношения компонентов, г/л:
| Борфтористоводородный свинец | 0,01-5 |
| Борфтористоводородный кобальт | 100-500 |
| Полиэтиленамин | 0,01-5 |
| Бензолсульфокислота | 0,01-5 |
(Авт. св-во СССР № 486080, 1975 г.)
Покрытия, получаемые по этому техническому решению, обладают хорошей износостойкостью, но не обладают достаточно высокой твердостью, что препятствует их широкому применению в промышленности.
Целью настоящего изобретения является получение такого композиционного покрытия, которое бы сочетало высокую твердость металла бор-покрытий с низкой истираемостью сплавов на основе свинца.
Поставленная цель достигается тем, что в состав известного технического решения (авт.св. СССР № 486080, 1975 г.) вводятся борановые комплексы деметиламиноборана /(CH)2NHBH9/ или диэтиламиноборана /(CH)2NHBH9/ при следующем содержании коипонентов, г/л:
| Борфтористоводородный свинец | 0,1-5,0 |
| Борфтористоводородный кобальт | 100-500 |
| Полиэтиленамин | 0,01-5 |
| Бензолсульфокислота | 0,01-5 |
| Диэтиламиноборан или | |
| диметиламиноборан | 0,5-1,5 |
Режимы электролиза: рН 5, катодная плотность тока 1-5 А/дм2 при температуре 15-25°С. Анодом является кобальт.
Электролит готовят следующим образом. Концентрированную плавиковую кислоту насыщают порошкообразной борной кислотой. В полученной борфторстоводородной углекислоте растворяют уксуснокислый свинец и кобальт. Раствор прорабатывают в течение 5 часов при катодной плотности тока 1-4 А/дм2. Затем в полученный электролит вводят диметиламиноборан либо диэтиламиноборан.
Для получения сравнительных свойств по свойствам покрытий из предлагаемого технического решения и известно были приготовлены 4 электролита. Составы электролитов и данные по свойствам покрытий приведены в табл.1 и табл.2.
| Таблица 1 | ||||
| Состав и характеристики электролитов | Концентрация компонентов в электролите, (г/л) | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 (известный) | |
| Борфтористоводородный свинец | 1,0 | 2,5 | 5 | 1,0 |
| Борфтористоводородный кобальт | 100 | 250 | 500 | 200 |
| Бензолсульфокислота | 0,1 | 2,5 | 5 | 0,32 |
| Полиэтиленамин | 0,01 | 2,5 | 5 | 0,02 |
| Диметиламиноборан или диэтиламиноборан | 1,0 | 1,5 | 0,5 | - |
| Плотность тока, А/дм2 | 1,0 | 2,0 | 4,5 | 2,0 |
| рН | 0,5 | |||
| Температура, °С | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Таблица 2 | ||||
| Показатели | Номер электролита | Известный | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Микротвердость, кГ/мм2 | 515 | 630 | 385 | 230 |
| Износостойкость* | 2,0 | 1,1 | 2,8 | 3,4 |
| Состав сплава, % (по массе): | ||||
| свинец | 71,5 | 65,7 | 61,7 | 70 |
| кобальт | 27,3 | 31,5 | 37,6 | 30 |
| бор | 1,2 | 2,8 | 0,7 | - |
| * Износостойкость определили отношением износа испытуемого образца к износу эталона - стали 40ХНМА при нагрузке 10 кГ. |
Как видно из приведенных данных, получаемое покрытие обладает большой твердостью и сопротивлением к механическому износу.
Электролит для осаждения покрытий на основе свинца, содержащий борфтористоводородные соли свинца и кобальта, полиэтиламин, бензол-сульфокислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит диэтиламиноборан или диметиламиноборан при следующем содержании компонентов, г/л:
| Борфтористоводородный свинец | 0,1-5,0 |
| Борфтористоводородный кобальт | 100-500 |
| Полиэтиленамин | 0,01-5,0 |
| Бензолсульфокислота | 0,01-5,0 |
| Диэтиламиноборан или | |
| диметиламиноборан | 0,5-1,5 |
