CC BY
47
УДК 621.357.7
Смирнов К.Н., Архипов Е.А., Жирухин Д.А., Одинокова И.В.
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ СПЛАВОМ ЗОЛОТО-КОБАЛЬТ
Смирнов Кирилл Николаевич, к.т.н, доцент, кафедра ТНВиЭП, ФГОУ ВПО «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева», 125047, г. Москва, Миусская пл., д.9. Тел. 8-499-978-59-90; е-mail: gtech@muctr.ru
Жирухин Денис Александрович - аспирант
Архипов Евгений Андреевич - генеральный директор ООО Производственная компания «НПП СЭМ.М», 127427, г. Москва, ул. Б. Марфинская, д. 1, корп. 2, офис 8. Тел. 8-495-978-9442;е-таЛ: npp-sem@yandex.ru Одинокова Ирина Вячеславовна - к.т.н., доцент, кафедра Детали машин и теория механизмов, МАДИ, Москва, Ленинградский проспект, 64; е-mail: odinokova_iv@mail.ru
Цель работы - разработка электролита для осаждения покрытий сплавом золото-кобальт с высокой защитной способностью, а также обладающими хорошими декоративными свойствами.
Ключевые слова: золочение, сплав золото-кобальт, твердость, износостойкость, защитно-декоративные покрытия.
ELECTROLYTE FOR APPLICATION OF PROTECTIVE-DECORATIVE COATINGS WITH ALLOY GOLD-COBALT
Smirnov K.N.1, Arhipov E.A.1, Zhiruhin D.A.1, Odinokova I.V.2
1. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
2. Moscow Automobile and Road Construction State Technical University, Moscow, Russia
The aim of the work is the development of electrolyte for precipitation of gold-cobolt alloy coatings with high protective ability, also possessing high decorative properties.
Key words: gilding, gold-cobalt alloy, hardness, wear resistance, protective-decorative coatings
В настоящее время покрытия золотом и его сплавами широко применяются в микроэлектронике, электротехнике ювелирной, декоративно-
прикладной и некоторых других отраслях. В зависимости от назначения покрытия могут выполнять различные функции - декоративные, защитные, обеспечение паяемости и микросварки и т.п [1]. Особое место среди них занимает сплав золото-кобальт, обладающий многими ценными свойствами, речь о которых пойдет ниже [2].
Многие Российские предприятия для нанесения защитно-декоративных покрытий сплавом золото-кобальт (содержание кобальта до 20% масс.) применяют готовые электролиты от зарубежных производителей, например такие как электролит золочения GT-4A, производитель - итальянская компания Legor Group, которую представляет в России ООО "ЛЕГОР ГРУП РУССИЯ".
Электролит золочения GT-4A позволяет наносить твердые блестящие золотые покрытия 20-21 карат (13-17% масс. кобальта) с превосходной устойчивостью к износу и коррозии. Данный продукт обладают следующими преимуществами:
- стабильность работы даже при низкой концентрации золота;
- широкий диапазон значения тока;
- хорошее распределение металла;
- низкоплотные золотые покрытия;
- простота контроля и технического
обслуживания [3].
Однако применение этого электролита влечет за собой следующие проблемы: вероятность прекращения поставок в результате очередных «санкций», длительные сроки поставок, отсутствие сведений о составе раствора. И, наконец, экономический фактор - существенно завышенная стоимость золота, содержащегося в электролите. На данный момент эта цена составляет минимум 5500 рублей за 1 г., в то время как в России можно приобрести дицианоаурат калия в пределах 3000 рублей за г. в пересчете на металл [4].
В связи с вышесказанным некоторые Российские предприятия проявляют интерес к отечественным аналогам импортных электролитов.
Производственная компания «НПП СЭМ.М» (Россия, г. Москва) разработала электролит для осаждения сплава золото-кобальт, аналогичный GT-4А и технологическую инструкцию по его применению. Электролиту и технологии присвоено название «Золото-ЮвЭл 22Кт». Электролит позволяет наносить твердые износостойкие блестящие покрытия сплавом золото-кобальт (20-22 карата) [5].
В составе электролита содержатся следующие компоненты:
- цитрат калия - в качестве дополнительного лиганда и буферирующего вещества;
- цитрат аммония - в качестве буферирующего
вещества и электропроводной соли;
- сернокислый кобальт - соль легирующего компонента;
- блескообразующая добавка - водорастворимое ализариновое масло.
Золото вводится в раствор в виде дицианоаурата калия, оптимальное содержание в пересчете на металл 4 г/л, однако работоспособность сохраняется даже при снижении золота до 1,5-2 г/л. рН электролита лежит в пределах 3,5-5,5 единиц, рабочая температура - 18-38 °С, катодная плотность тока 2-6 А/дм2. Катодный выход по току в среднем составляет 20%, а скорость осаждения покрытия 0,5 мкм/мин при катодной плотности тока 5 А/дм2. В качестве нерастворимых анодов возможно применение платинированного титана, титана с окисно-рутениевым покрытием или нержавеющая сталь[6].
Покрытия обладают следующими свойствами:
- повышенной твердостью ([НУ 0.01] 175-220 единиц) и износостойкостью [7];
- пониженной относительно чистого золота плотностью (16-17 г/см3), что приводит к экономии драгоценного металла;
- приятным светло-желтым цветом, соответствующим по характеристикам 2К в соответствии со стандартами №Н$;
- хорошей способностью к пайке и микросварке
[8];
- не склонно к окислению до температуры;
- низким и стабильным переходным сопротивлением;
- препятствует диффузии последующего покрытия финишным цветным золотом в подложку из серебряных и медных сплавов.
Совокупность этих свойств позволяет применять данную технологию в радиоэлектронике, а также в ювелирном и декоративно-прикладном
производстве.
Производственная компания «НПП СЭМ.М» изготавливает раствор для нанесения покрытий сплавом золото-кобальт, не содержащий драгоценного металла (т.н. «основа электролита»), в который для работы необходимо ввести расчетное количество дицианоаурата калия. Дицианоаурат калия вводится в сухом виде и растворяется при перемешивании раствора. В процессе эксплуатации электролита в него периодически добавляется соль золота на основании анализа или теоретического расчета расхода золота.
Предлагаемая технология прошла лабораторные
испытания на базе опытного производства ООО «Радиокомп» (Россия, г. Москва) - была изготовлена установочная партия корпусов для частотных фильтров с покрытием золото-кобальт. Покрытие толщиной 0,5 мкм обеспечило возможность ультразвуковой сварки для гермовводов и коррозионную стойкость изделия в целом (испытания в камере солевого тумана).
Данное покрытие также было нанесено на несколько изделий волноводной техники ООО «Радиофизика» для создания высокой проводимости волнового сигнала по сложнопрофилированному каналу. Блестящее покрытие сплавом золото-кобальт толщиной 2,5 мкм (т.н. скин-слой) показало хороший результат.
Электролит и техпроцесс «Золото-ЮвЭл 22Кт» прошли опытно-промышленные испытания и с успехом работают в производстве ювелирного завода «Золотая подкова» (Россия, г. Таганрог). В данном случае покрытие наносится на ювелирные изделия из серебра как самостоятельное декоративное светло-золотистое, так и в качестве подслоя для цветного финишного золочения.
Список литературы
1. Буркат Г.К. Серебрение, золочение, палладирование и родирование. Библиотечка гальванотехника. Выпуск 6. Под ред. П.М. Вячеславова. Л., "Машиностроение", 1984
2. Елистратова К.Н., Смирнов К.Н., Григорян Н.С., Харламов В.И. Коррозионностойкие гальванические покрытия на титане.// Гальванотехника и обработка поверхности. - М., 2008 - Т. XVI, № 3, С. 24-29.
3. Legor Group Russia (Дата обращения 28.08.18) http://www.legor.com/rus/подразделение-гальваники.
4. Ювелирный форум "Город Мастеров" (Дата обращения 28.08.18) http://www.jportal.ru/forum/
5. Научно-производственное предприятие "СЭМ.М" http://bestgalvanik.ru/jelektrolity-dlja-juvelirov
6. Гальванотехника: Справ. Изд. Ажогин Ф.Ф., Беленький М.А., Галль И.Е. и др. М.: Металлургия, 1987. 736 с.
7. ГОСТ 2999 - 75 "Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу"
8. ГОСТ 9.302 - 88 "ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ И НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ. Методы контроля".
