ТЕХНОЛОГИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА СЕРЕБРО-СУРЬМА-БОР Севостьянова И.В., Старунов А.В., Балакай В.И.

DOI: 10Л2737/15561

Аннотация. Разработана технология электроосаждения сплава серебро- сурьма-бор взамен серебряных покрытий с целью увеличения износостойкости, микротвердости, надежности, коррозионной стойкости и срока службы изделий, работающих в качестве слаботочных скользящих электрических контактов. Исследованы свойства электролита и покрытий, осажденных из данного электролита.

Ключевые слова: сплав, электроосаждение, серебро-сурьма-бор, свойства, микротвердость, сцепление, паяемость, коррозионная стойкость, электрические контакты, электролит, покрытия.

Важное значение для гальванотехники приобретает разработка новых

видов покрытий, обладающих повышенной твердостью, износостойкостью, коррозионной устойчивостью, высокими электрическими свойствами и т.д. А также особое место занимает решение проблемы замены токсичных, профессионально вредных цианистых и других электролитов, используемых в промышленности для электроосаждения большинства металлов и сплавов. Среди большого разнообразия гальванических покрытий особое место занимают покрытия из благородных металлов, из которых чаще всего применяют серебро.

Это объясняется, с одной стороны высокими электрическими, химическими и другими свойствами серебра, а с другой стороны - меньшей его стоимостью по сравнению с другими благородными металлами.

Значительный интерес в гальванотехнике представляют сплавы на основе серебра, так как легирование серебра другими металлами позволяет не только улучшить некоторые физико-химические свойства серебра, но и значительно сократить его расход.

Применение сплавов серебра с другими благородными металлами ограничено из-за их высокой стоимости. Поэтому весьма выгодно использовать сплавы серебра с неблагородными металлами. В качестве контактных материалов нашли применение сплавы серебро-медь, серебро-кадмий, серебро- сурьма и др. Причем последний представляет значительный интерес, как материал для электрических контактов, работающих на истирание. Данные сплавы имеют повышенную твердость и износостойкость, коррозионную стойкость в среде, содержащей соединения серы, однако при этом ухудшаются электрические характеристики покрытий.

Сплав серебро-сурьма-бор представляет значительный интерес в качестве износостойкого покрытия для электрических контактов, работающих на истирание. Поэтому важными его характеристиками являются микротвердость, износостойкость, электрическое удельное и переходное сопротивление, коррозионная устойчивость в атмосфере промышленных газов, содержащих различные сернистые соединения.

Используя метод математического планирования экстремальных экспериментов Бокса-Уилсона ("метод крутого восхождения") разработан электролит для нанесения покрытий серебро-сурьма-бор, обладающих низкими значениями переходного и удельного электрического сопротивления, а также высокими значениями микротвердости, износостойкости и коррозионной стойкости, состава, г/л: калия дицианоаргентат (в пересчете на металл) 35 - 50, калий роданистый 200 - 250, калий углекислый 20 - 30, калий-натрий виннокислый 50 - 60, оксид сурьмы 20 - 30, БСД 1-4. Режимы электролиза: температура 18-30 °С, катодная плотность тока 0,5 -1,2 А/дм2.

Исследовали физико-механических свойств покрытий серебро- сурьма-бор. Результаты измерений приведены в табл.1.

Измерение удельного и переходного электрических сопротивлений производили с помощью универсального измерительного прибора УПИП-60М и потенциостата П-5848 без отделения основы. При измерении переходного и удельного электрических сопротивлений использовали медные проволочки диаметром 1 мм и длиной около 200 мм.

Как видно из табл. 1, удельные и переходные электрические сопротивления сплава серебро-сурьма-бор примерно равны удельным и переходным сопротивления серебряных покрытий, так как для серебряных покрытий переходное электрическое сопротивление при нагрузке на контакт 50 г и токе в цепи 25 мА равно (1,2 - 1,8)- 10~3 Ом, а удельное электрическое сопротивление (1,9 — 2,1)* lO^8 Омм.

Таблица 1 - физико-механические свойства покрытий

Характеристики электролита и сплава серебро- сурьма-бор

Характеристики покрытий, осажденных из электролитов

Микротвердость, МПа

2100-2300

Удельное электрическое сопротивление, Ом м

2,4-10-8 - 2,5-10-8

Переходное электрическое сопротивление при токе в цепи 25 мА и нагрузке на контакт 50 г, Ом

2,05-10"3 - 2,3- 1(Г3

Сцепление с основой из меди и ее сплавов

Удостоверяет ГОСТ 9.302-94

Содержание сурьмы в сплаве, мае. %

0,5 - 2,0

Содержание бора в сплаве, мае. %

  • 0
  • 1

U)

о

Стабильность электролита, %

100

Выход по току, %

100

Коэффициент растекания

1,0-1,25

Микротвердость, сцепление, паяемость, которую определяли по коэффициенту растекания припой ПОС-61 при использовании спиртовоканифольный флюса, определяли по ГОСТ 9.302-94.

Среди сплавов серебра с неблагородными металлами, сплав серебро-сурьма- бор наиболее устойчив против действия сернистых соединений. При содержании сурьмы около 0,5 - 2,0 мае. % и бора около 1,0 - 3,0 мае. % устойчивость покрытий к потускнению в атмосфере сернистого газа повышается по сравнению с чистым серебром примерно в 6 раз. Одновременно возрастает микротвердость более чем в 2,5 раза, а износостойкость при трении по никелю - в 4,5 раза. Определяющим в использовании сплава серебро-сурьма-бор является постоянство переходного сопротивления во времени, что в основном определяется: коррозионной стойкостью сплава, постоянством микротвердости, пластичности и высокой износостойкостью материала. Поэтому, сплав серебро-сурьма-бор является наиболее перспективным в качестве контактного сплава, особенно работающего на истирание.

Исследовано влияние катодной плотности тока на микротвердость и износостойкость покрытия. Установлено, что с повышением катодной плотности тока микротвердость увеличивается, аналогично происходит изменение значений внутренних напряжений при изменении катодных плотностей тока.

Переходное электрическое сопротивление сплава не меняется при его трехмесячном хранении в атмосфере лаборатории и кипячении в дистиллированной воде в течении 1 ч.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что данный сплав позволяет заменить серебро, наносимое на электрические контакты, при этом увеличивается износостойкость, коррозионная стойкость, срок службы и надежность работы электрических контактов, работающих на истирание.

Список литературы

  • 1. Ямпольский А.М. Электролитическое осаждение благородных и редких металлов. - Л.: Машиностроение, 1977. - 96 с.
  • 2. Горбунова К.М., Полукаров Ю.М. Электроосаждение сплавов. Итоги науки. Электрохимия. - Вып. 1. - М.: ВИНИТИ, 1966. - С. 59 - 113.

Севастьянова Ирина Васильевна, магистр 1 курса технологического факультета Южно-Российского государственного политехнического

университета имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, РФ

Cm ару нов Алексей Викторович, аспирант 1 курса технологического факультета Южно-Российского государственного политехнического

университета имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, РФ

Научный руководитель - Балакай Владимир Ильич, доктор технических наук, профессор кафедры стандартизации, сертификации и управления качеством, декан технологического факультета Южно-Российского государственного политехнического университета имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, РФ

УДК 656.13

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >