Состав электролита золочения и способ его приготовления

Авторы патента:

C25D15/00 - Покрытия с включенными в них материалами, например частицами, спиральными пружинами, проволокой, получаемые электролитическим способом или способом электрофореза

Владельцы патента RU 2501891:

Кудрявцев Юрий Владимирович (RU)

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в ювелирной, часовой, медицинской, радио- и электронно-технической промышленности, а также в производстве сувениров и бижутерии. Электролит содержит на 1000 мас. частей состава: дицианоаурат калия 5-22; лимоннокислый калий 30-95; блескообразующую добавку 0,5-5; ультрадисперсный алмаз 10-42; ультрадисперсный оксид кремния 80-90; воду остальное. Для приготовления электролита в половине рассчитанного количества дистиллированной воды растворяют заданные количества дицианурата калия, лимоннокислого калия и блескообразующей добавки, затем к полученному раствору прибавляют водную суспензию ультрадисперсного алмаза, перемешивают, вводят остальное количество дистиллированной воды, при необходимости корректируют значение pH до 3,6-3,8 и затем при перемешивании вводят ультрадисперсный оксид кремния. Технический результат - по истечении пяти лет хранения электролита оседания компонентов не наблюдалось, а покрытия после 3-5 лет сохраняли прочность и блеск. 2 н.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение относится к технологии гальванических покрытий, конкретно к способам получения покрытий на основе золота, и может быть использовано при производстве деталей и изделий с покрытием в ювелирной, часовой, медицинской, радио- и электронно-технической промышленности, а также в производстве сувениров, бижутерии и т.п.

Известны способы осаждения гальванических золотых покрытий из растворов на основе комплексной соли дицианоаурата калия KAu(CN)2 [Дасоян М.А., Пальмская И.Я., Сахарова Е.Я. Технология электрохимических покрытий. - Л.: Машиностроение, 1989. - 231-237 с]. Дополнительно к комплексной соли золота в раствор вводят в эффективных концентрациях токопроводящие, буферные добавки и вещества, способствующие лучшему блеску, однородности и другим полезным качествам золотого покрытия.

Для улучшения упомянутых свойств золотых покрытий известны рекомендации добавлять в электролит частицы алмазов с размером до 10 нм, называемых также ультрадисперсными алмазами или УДА.

Известен способ получения композиционных металлоалмазных покрытий [патент РФ 2156838, МПК C25D 3/48., оп. 2000], который распространяется, в частности, на покрытия золотом, согласно которому в электролит вводят 2-20 г/л ультрадисперсного алмазного порошка со следующими характеристиками: удельная поверхность - 400-500 м²/г, содержание примесей - не более 2%. Алмазный порошок вводят в электролит в виде так называемой электролитной суспензии с концентрацией порошка 8-10%. Электролитную суспензию приготавливают из 28-30% концентрата порошка в электролите выбранной рецептуры, затем концентрат постепенно в 5-6 приемов разбавляется при перемешивании электролитом до концентрации алмаза 8-10%. Далее расчетное количество полученной электролитной суспензии алмаза медленно небольшими порциями вводится в рабочий электролит, который перед нанесением покрытий дополнительно прорабатывают до 48 часов при заданной температуре и плотности тока.

Способ характеризуется длительностью и трудоемкостью подготовительных процедур, ограничениями в выборе свойств ультрадисперсного алмаза (УДА), т.к. требуется порошок с удельной поверхностью не ниже 400 м²/г. Кроме того, заявленный диапазон концентраций УДА в электролите 2-20 г/л требует большого расхода УДА для приготовления рабочего электролита и поддержания в нем уровня концентрации алмаза, что ухудшает экономические показатели способа.

Известен способ нанесения покрытия [патент Белоруссии 10471, МПК C25D 3/02, on. 2008.04.30], по которому в состав электролита золочения, включающий комплексную соль золота - дицианоаурат калия, а также токопроводящие, буферные и блескообразующие добавки, вводят ультрадисперсный алмаз в виде водной суспензии. Электролит перемешивают и проводят осаждение композиционных золото-алмазных покрытий при эффективных значениях температуры, формы и плотности тока, межэлектродного расстояния, условий перемешивания электролита, поддерживая соотношение скоростей соосаждения УДА и золота в пределах от 1:100 до 1:1000.

При этом применяют водную суспензию ультрадисперсного алмаза концентрацией в электролите золочения 0,1-5,0 г/л, с удельной поверхностью частиц алмаза 150-390 м/г с а осаждение покрытия ведут при температуре электролита золочения 20-80°C, катодной плотности тока 0,1-4 А/дм и соотношении скоростей соосаждения ультрадисперсного алмаза и золота от 1:100 до 1:1000.

Недостатком известных составов для золочения является способность отдельных компонентов к неравномерному осаждению, как в процессе покоя, так и при проведении процесса нанесения покрытия.

Задачей, стоявшей перед авторами предлагаемого изобретения, является разработка состава электролита, в котором осаждение компонентов, в частности, ультрадисперсных частиц алмазов, было бы затруднено или сведено к минимуму; стояла также задача разработки способа приготовления такого состава.

Поставленная задача решается введением в состав электролита загустителя, в результате чего электролит становится гелеобразным, с более высокой вязкостью, и осаждение его компонентов в наблюдаемых интервалах времени практически прекращается. Описываемый электролит готовят способом, который описан далее.

В результате решения поставленной задачи получен электролит, в котором по истечении установленного срока хранения (5 лет) не наблюдалось оседания компонентов состава. Покрытия, разработанным составом, нанесенные описанным выше способом, после 3-5 лет правильной эксплуатации (в отсутствии постоянного трения поверхности), сохраняли прочность и блеск.

Сущность изобретения состоит в том, что предложен состав электролита для золочения, включающий комплексную соль золота - дицианоаурат калия, а также буферные, блескообразующие добавки и ультрадисперсный алмаз, в виде водной суспензии, и кроме того, загуститель - ультрадисперсный оксид кремния, в соотношении, из расчета на 1000 масс. частей электролита:

1. Дицианоаурат калия 5-22

2. Лимоннокислый калий 30-95

3. Сульфат никеля или кобальта 0,5-5

4. Ультрадисперсный алмаз 10-42

5. Ультрадисперсный оксид кремния 80-90

6. Вода остальное

Блескообразующей добавкой могут быть сульфаты никеля или кобальта.

Предложен также и способ приготовления такого электролита, который состоит в том, что примерно в половине рассчитанного количества дистиллированной воды растворяют заданные количества дицианурата калия лимоннокислого, калия и блескообразующей добавки, и к полученному раствору прибавляют водную суспензию ультрадисперсного алмаза, перемешивают, вводят остальное количество дистиллированной воды, при необходимости корректируют значение pH до 3,6-3,8 и затем при перемешивании вводят ультрадисперсный оксид кремния.

Ультрадисперсный оксид кремния в растворе образует гелеобразный электролит, в котором практически не возможно осаждение и агломерация ультрадисперсного алмаза.

Приготовленный таким образом электролит перемешивают и проводят осаждение композиционного золотого покрытия при эффективных значениях температуры и плотности тока, методом электронатирания.

Проведение процесса нанесения покрытия электронатиранием, также, как и при использовании жидких электролитов, происходит при соотношении скоростей осаждения УДА и золота в диапазоне от 1:100 до 1:1200. При таком соотношении формируется упорядоченная не напряженная структура металлического покрытия, с улучшенными физико-химическими свойствами. Для того, чтобы обеспечить такое соотношение скоростей осаждения, требуется определенная вязкость электролита, достигаемая введением гелеобразующего компонента - ультрадисперсного оксида кремния. Было проведено исследование, которое показало, какое количество этого компонента необходимо для введения в электролит, чтобы обеспечить необходимые скорости осаждения и в то же время получить качественное покрытие.

К электролиту предъявляются следующие основные требования: - он не должен расслаиваться в течение гарантированного срока хранения, быть технологичным в работе (обладать определенной вязкостью), и обеспечивать получение ровного, прочного и блестящего покрытия.

Было установлено, что введение 80-90 массовых частей (масс ч) ультрадисперсного оксида кремния (аэросила) на 1000 масс ч электролита удовлетворяет таким требованиям. При концентрации менее 80 г/л происходит агломерация и коагуляция оксида кремния, а при концентрации боле 90 г/л электролит становится нестабильным и со временем происходит его расслоение.

Ультрадисперсный оксид кремния представляет собой пирогенный диоксид кремния марки "Аэросил А-300", выпускаемый по ГОСТ 14922-70. Это продукт взаимодействия газообразного четыреххлористого кремния высокой химической чистоты с парами воды. Аэросил - химически инертная тонкая дисперсная двуокись кремния (оксид кремния) высокой чистоты с удельной поверхностью 300 м²/г.

В отличие от известных составов, в которых осаждение композиционных покрытий осуществляется из жидких электролитов, осаждение покрытий по заявленному способу производится из гелеобразного электролита. Это позволяет нивелировать недостатки жидких электролитов с сохранением достигнутых в прототипах ранее физико-химических свойств композиционных покрытий на основе золота.

ПРИМЕРЫ

ПРИМЕР 1.

В 1000 г электролита входит: (г)

1. Дицианоаурат калия - 5

2. Лимоннокислый калий - 30

3. Блескообразующая добавка (сульфат никеля) кобальта - 0,5

4. ультрадисперсный алмаз - 42

5. Ультрадисперсный оксид кремния - 90

6. Вода остальное

буферная добавка - лимоннокислый калий, блескообразующая добавка - сульфат никеля

Для приготовления состава, сначала исходные реагенты (1-4) растворяют в 416 г дистиллированной воды, к раствору прибавляют 40 г водной суспензии ультрадисперсного алмаза, доводят массу электролита до 910 г добавлением дистиллированной воды, при необходимости корректируют значение pH до 3,6 и перемешивая, вводят 90 г аэросила А-300.

При нанесении покрытия в качестве анода используют нержавеющую сталь. Осаждение ведут при температуре 20-40°С и катодной плотности тока 0,1-7 А/дм2.

Полученное покрытие характеризуется равномерной толщиной, без трещин, и ярким блеском. Тесты на истирание показали, что оно характеризуется повышенной долговечностью (более чем в 1,5 раза прочнее, чем покрытие ранее известным способом).

ПРИМЕР 2.

В 1000 г электролита входит: (г)

1. Дицианоаурат калия - 22

2. Лимоннокислый калий - 95

3. Блескообразующая добавка (сульфат кобальта) - 5

4. ультрадисперсный алмаз - 10

5. Ультрадисперсный оксид кремния - 80

6. Вода - остальное

Буферная добавка - лимоннокислый калий, блескообразующая добавка - сульфат кобальта.

Для приготовления состава сначала исходные реагенты (1-4) растворяют в 395 г дистиллированной воды, к раствору прибавляют 10 г водной суспензии ультрадисперсного алмаза, доводят объем электролита до 920 г, при необходимости корректируют значение pH до 3,8 и перемешивая, вводят 80 гр. ультрадисперсного оксида кремния.

При нанесении покрытия в качестве анода используют нержавеющую сталь. Осаждение ведут при температуре 20-40°C и катодной плотности тока 0,1-7 А/дм₂.

Полученное покрытие характеризуется равномерной толщиной, без трещин, и ярким блеском. Тесты на истирание показали, что оно характеризуется повышенной долговечностью.

Приведенные выше составы (пример 1, 2) По истечении установленного срока хранения (5 лет) не наблюдалось оседания компонентов состава. Покрытия, разработанным составом, нанесенные описанным выше способом, после 3-5 лет правильной эксплуатации (в отсутствии постоянного трения поверхности), сохраняли прочность и блеск.

1. Электролит золочения, включающий дицианоаурат калия, буферную добавку в виде лимонно-кислого калия, блескообразующую добавку и ультрадисперсный алмаз в виде водной суспензии, отличающийся тем, что он содержит ультрадисперсный оксид кремния, а в качестве блескообразующей добавки - сульфат никеля или кобальта при следующем содержании компонентов на 1000 мас.ч. состава:

дицианоаурат калия	5-22
лимонно-кислый калий	30-95
блескообразующая добавка	0,5-5
ультрадисперсный алмаз	10-42
ультрадисперсный оксид кремния	80-90
вода	остальное

2. Способ приготовления электролита золочения по п.1, характеризующийся тем, что в половине рассчитанного количества дистиллированной воды растворяют заданные количества дицианурата калия, лимонно-кислого калия и блескообразующей добавки, затем к полученному раствору прибавляют водную суспензию ультрадисперсного алмаза, перемешивают, вводят остальное количество дистиллированной воды, при необходимости корректируют значение pH до 3,6-3,8 и затем при перемешивании вводят ультрадисперсный оксид кремния.

Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано в условиях воздействия агрессивных сред, в том числе в условиях морского и тропического климата.

Гальванический композиционный материал на основе никеля // 2489531

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных областях промышленности. .

Электролит для осаждения композиционного покрытия никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт // 2489530

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных отраслях промышленности. .

Гальванический композиционный материал на основе сплава олово-цинк // 2489528

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и в других отраслях промышленности для увеличения коррозионной стойкости покрытий на основе сплава олово-цинк.

Способ получения гальванического композиционного покрытия, содержащего наноалмазные порошки // 2487201

Изобретение относится к получению гальванических композиционных покрытий, в частности на основе никеля с дисперсной фазой в виде наноалмазных порошков. .

Способ получения композитных полимер-оксидных покрытий на вентильных металлах и их сплавах // 2483144

Изобретение относится к области электрохимической обработки поверхности изделий из вентильных металлов и их сплавов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для получения гидрофобных покрытий, обладающих высокой износостойкостью, а также антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью.

Способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид хрома // 2482226

Изобретение относится к области гальванотехники, а именно к получению покрытий из электролитов никелирования с использованием в качестве второй фазы нанодисперсного порошка диборида хрома.

Способ нанесения композиционных электрохимических покрытий // 2482225

Изобретение относится к электролитическому осаждению твердых износостойких покрытий, а именно композиционных электрохимических покрытий на основе железа с металлокерамическими частицами, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей.

Электролит-суспензия для получения покрытий никель-фторопласт // 2479677

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для получения никелевых композиционных покрытий. .

Способ электрохимического получения композиционного никелевого покрытия с квазикристаллическими частицами // 2478739

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для повышения износостойкости инструмента, снижения трения в подшипниках и в качестве защитных несмачиваемых покрытий в различных отраслях промышленности, в частности, для предотвращения обледенения проводов линий электропередач.

Способ нанесения гальванических железных покрытий в проточном электролите с крупными дисперсными частицами // 2503751

Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей машин и механизмов путем нанесения на их поверхность гальванических железных покрытий в проточном электролите. Способ нанесения гальванического железного покрытия в проточном электролите включает помещение восстанавливаемой детали и растворимого анода в электролитическую ячейку, подключение их к источнику тока, прокачку через электролитическую ячейку электролита, содержащего соли двухвалентного железа, соляную кислоту, а также крупные твердые дисперсные частицы размером 100-300 мкм, которые дополнительно вводят в состав электролита, при этом электролиз ведут при плотности катодного тока более 1 кА/дм2 и скорости гетерофазного потока 9-11 м/с. Изобретение позволяет повысить скорость осаждения и увеличить максимальную толщину гладкого покрытия. 1 ил.

Способ электролитического осаждения покрытия железо-дисульфид молибдена // 2537686

Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых, износостойких покрытий, в частности железо-дисульфид молибденовых покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей. Способ включает осаждение из электролита, содержащего, кг/м3: сернокислое железо 400-600, дисульфид молибдена 100-200, соляную кислоту 0,5-1,5, на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии β=1,2-6,0 и катодной плотностью 20-80 А/дм2 при механическом перемешивании электролита с температурой 20-40°C и кислотностью pH 0,8-1,0. Технический результат: повышение производительности процесса за счет использования переменного ассиметричного тока и повышение износостойкости покрытия за счет увеличения композитного компонента дисульфида молибдена в покрытии до 5%.

Самосмазывающееся покрытие и способ производства самосмазывающегося покрытия // 2542189

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения композиционных износостойких покрытий. Самосмазывающееся покрытие (7) состоит из металлического слоя (8), в который включен смазочный материал (1), способный высвобождаться при износе, при этом смазочный материал (1) состоит по меньшей мере из одного однократно разветвленного органического соединения (2), имеющего по меньшей мере одну функциональную группу (5), обладающую аффинностью к металлическому слою (8) и представляющую собой тиоловую группу (6). Способ нанесения самосмазывающегося покрытия (7) включает добавление по меньшей мере одного смазочного материала (1), состоящего из по меньшей мере одного однократно разветвленного органического соединения (2), в раствор электролита, содержащий металл (9) по меньшей мере одного вида, растворенный в виде иона или комплекса, и осаждение растворенного металла (9) и смазочного материала (1) из раствора электролита в виде покрытия (7) на детали (11). Технический результат: увеличение износостойкости на более длительное время. 4 н.п. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ изготовления алмазно-абразивной проволоки // 2545956

Изобретение относится к алмазно-абразивному инструменту, используемому для обработки особо твердых и хрупких материалов, преимущественно кремния, сапфира, гранатов, кварца, керамики, стекла и т.п., в частности к алмазному проволочному инструменту. Способ включает изолирование от электролита части электропроводящей основы и гальваническое нанесение на неизолированные части основы алмазно-абразивного режущего слоя. Изолирование части основы от электролита осуществляют путем прикрепления к основе нерастворимого в электролите неэлектропроводящего материала в виде последовательно расположенных дискретных кольцеобразных элементов или спирали, соосных с основой, а после гальванического нанесения на неизолированные части основы алмазно-абразивного режущего слоя изолирующий неэлектропроводящий материал удаляют. Технический результат: повышение ресурса работоспособности инструмента и улучшение качества обработки. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 пр.

Модифицированное гальваническое серебряное покрытие и способ его изготовления // 2551327

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в радиотехнике и электротехнике. Покрытие равномерно по всему объему серебра содержит астралены в количестве от 0,005 мас % до 0,5 мас %. Способ включает электрохимическое осаждение серебра из электролита серебрения в виде водной суспензии, содержащей астралены в количестве 0,15-0,5 г/л, и поддержание их во взвешенном состоянии в электролите во время электрохимического осаждения путем воздействия на электролит ультразвуковыми колебаниями. Технический результат: повышение эксплуатационных характеристик покрытия - износостойкости и коррозионной стойкости. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Способ создания композитных покрытий // 2557188

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для создания композиционных электрохимических покрытий различного назначения. Способ получения композиционного покрытия включает осаждение металлического покрытия из водного электролита-суспензии с ультрадисперсными частицами алмаза. Осаждение проводят при постоянном восстановлении отработанной суспензии по размерам ультрадисперсных частиц воздействием ультразвуковых колебаний путем замены отработанной суспензии на восстановленную каждые 15-20 минут принудительной циркуляцией между сообщающимися ваннами гальванического осаждения и восстановления электролита. Технический результат: способ позволяет поддерживать электролит-суспензию в рабочем состоянии в течение всего срока эксплуатации электролита без седиментации частиц. 2 пр.

Способ получения композиционных покрытий на основе цинка // 2558327

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных областях промышленности, в частности в машиностроении, производстве монет, столовых приборов, дорожных ограждений и других изделий, подверженных истиранию, коррозии и эрозии. Способ включает электрохимическое осаждение из цинкатного электролита, содержащего твердые частицы ультрадисперсных алмазов в количестве 10,0-15,0 г/л, при этом электролит содержит твердые частицы ультрадисперсных алмазов с размером частиц 0,0005÷0,0009 мкм и с удельной поверхностью 250-550 м2/г, при этом в качестве электролита используют цинкатный электролит, в который добавляют поверхностно-активное вещество в количестве 0,2-3,0 г/л. Техническим результатом является повышение антикоррозионных свойств, микротвердости, износоустойчивости покрытия с ровным матовым цветом. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

Способ и устройство для электролитического осаждения покрытия // 2567143

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для ремонта лопаток соплового аппарата газовой турбины. Согласно изобретению обеспечивают лопатку (120, 130), образующую катод и имеющую покрываемую поверхность, ограничивающую критическую зону (21), анод (19), электролитическую ванну, содержащую нерастворимые частицы, и опору (12), на которой устанавливают упомянутую лопатку в рабочем положении относительно опорной стенки (14), помещают опору (12) в упомянутую ванну и осуществляют соосаждение частиц и металла анода (19), образуя покрытие (20) на покрываемой поверхности, при этом образом упомянутый анод (19) размещен обращенным к критической зоне (21), а упомянутая опора (12) снабжена средством контроля линий тока таким образом, чтобы получить покрытие (20) с толщиной, заданной и относительно постоянной для критической зоны (21) и постепенно уменьшающейся до практически нулевого значения вдоль краев упомянутого покрытия (20). Технический результат: изготовление покрытия, стойкого к окислению и коррозии и имеющего такие толщину и форму, которые предотвращают любое возмущение аэродинамических потоков без необходимости последующей обработки, например, резанием. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ нанесения композиционных хромовых покрытий // 2576797

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическим способам нанесения композиционных хромовых покрытий на металлические изделия, и может быть использовано в металлургии и машиностроении для получения коррозионно-стойких твердых хромовых покрытий. Способ включает электрохимическое осаждение покрытия из электролита на основе хромовой кислоты, при этом используют электролит, содержащий хромовый ангидрид CrO3 - 250 г/л, сульфат кальция CaSO4 - 20 г/л и дисперсный графит - 10-20 г/л, полученный из углеродсодержащих твердых отходов алюминиевого производства в виде хвостов флотации угольной пены. Технический результат: повышение электропроводности и коррозионной стойкости получаемого покрытия за счет применения частиц углерода, полученных из отходов производства алюминия, с размерами частиц менее 200 нм. 2 ил., 1 табл.

Способ получения электрохимического хром-алмазного покрытия // 2585608

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных областях промышленности для повышения износостойкости режущего инструмента деталей, машин и механизмов. Способ включает электроосаждение покрытия из электролита хромирования, содержащего взвесь частиц алмаза, при этом частицы алмаза представляют собой смесь нанодисперсных алмазов детонационного синтеза с размером монокристалла 2÷20 нм и алмазов статического синтеза с размером монокристалла 2÷250 нм при весовом соотношении нанодисперсный алмаз детонационного синтеза : алмаз статического синтеза = (10:90) : (90:10), а электроосаждение проводят при суммарной концентрации смеси алмазов в электролите равной 2÷30 г/л. Технический результат: повышение микротвердости, износостойкости и коррозионной стойкости покрытия при малом расходе алмазов. 10 табл., 3 пр.