CC BY
82
четных, по совокупности критериев в каждую единицу времени, ставок, учёт значений расхода воды, регулирование её расхода и исключение субъективизма во взаимоотношениях поставщика и потребителя питьевой воды.
Экспериментальная проверка сопоставимости затрат реального потребителя воды из городского водопровода с претензиями поставщика воды подтверждает существенное завышение указанных претензий, а следовательно, требует исключения субъективизма во взаимоотношениях поставщик - потребитель воды.
Таганрогский радиотехнический университет
Литература
1. Скубилин М.Д., Стефаненко В.В. О регулировании качества питьевой воды // Природа и человек: взаимодействие и безопасность жизнедеятельности. Таганрог, 1996.
2. Скубилин М.Д. Устройство для учёта водопотребления: Заявка Ш № 93008722, 001Е 3/00, 006Е 15/36, б. 34, 1996 г.
3. СкубМн М.Д., Стефаненко В.К. Пристрш для д1ферецш-ного облику питно1 води: Заявка иА № 2000031726, 001Е 3/00, 006Е 15/36, б. 8, 2001 г.
31 марта 2003 г.
УДК 621.357.7
ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ СПЛАВА НА ОСНОВЕ СЕРЕБРА
© 2004 г. В.И. Балакай
Слаботочные электрические контакты, используемые в радиотехничес-кой, электронной промышленности и приборостроении являются главными потребителями благородных и редкоземельных металлов. Уже сейчас во всем мире сложилась остродефицитная ситуация с серебром, золотом, платиной, палладием и т.д. Высокая стоимость и дефицитность этих материалов ставит задачу экономии, частичной и полной их замены в контактных и других устройствах радиоэлектронной техники без ухудшения основных физико-механических свойств.
В настоящее время у нас и за рубежом для контактов, коммутирующих токи малой мощности в условиях трения скольжения, применяются материалы на основе драгоценных металлов. Основными направлениями экономии драгоценных металлов является получение контактных материалов за счет введения подслоя неблагородных металлов, использование их сплавов и сплавов других металлов, менее дорогих и дефицитных, увеличение коррозионной стойкости драгоценных металлов и т.д.
Широкое распространение в радиоэлектронной промышленности нашли сплавы серебро-сурьма, серебро-палладий, серебро-кадмий, золото-никель, золото-кобальт, золото-медь и т. д. Однако частичная экономия драгоценных металлов за счет применения их сплавов с менее дорогими металлами приводит к изменению их физико-механических свойств, а особенно к изменению их электрических характеристик.
Важное значение для гальванотехники приобретает разработка новых видов покрытий, обладающих повышенной твердостью, износостойкостью, коррозионной устойчивостью, высокими электрическими свойствами и т.д. 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 из благород-
ных металлов особое место занимают серебряные покрытия. Это объясняется, с одной стороны высокими электрическими, химическими и другими свойствами серебра, а с другой - меньшей его стоимостью по сравнению с другими благородными металлами.
Значительный интерес в гальванотехнике представляют сплавы на основе серебра [1 - 4], так как легирование серебра другими металлами позволяет не только улучшить некоторые физико-химические свойства серебра, но и значительно сократить его расход.
Разработаны и внедрены в производство способы осаждения серебра с кадмием, сурьмой, свинцом, никелем, палладием и рядом других металлов. Такие сплавы имеют повышенную твердость и износостойкость по сравнению с чистым серебром, более устойчивы в атмосфере, содержащей соединения серы.
Для электроосаждения сплавов на основе серебра до настоящего времени используют преимущественно цианистые электролиты. Из нецианистых электролитов практическое применение получили дицианоар-гентатные и железистосинеродистые электролиты. Они менее токсичны, чем цианистые. Наряду с этим они имеют и ряд существенных недостатков, к которым следует в первую очередь отнести низкую производительность и неустойчивость состава.
Применение сплавов серебра с другими благородными металлами ограничено из-за их высокой стоимости [5 - 9]. 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.
В настоящее время большое внимание уделяется получению новых сплавов серебра с улучшенными физико-механическими свойствами, а также получению новых сплавов, которые по электрическим и другим параметрам не уступали бы серебряным.
Предварительные исследования показали, что 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.
Для разработки электролита с целью получения сплава серебро-сурьма-бор использовали раствор для осаждения сплава серебро-сурьма по ГОСТ 9.305-84 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. Режимы электролиза: температура 18 - 30 оС, катодная плотность тока 0,5 - 1,2 А/дм2. Покрытия, осажденные из данного электролита, имеют высокие значения удельного и переходного электрических сопротивлений.
Для улучшения значений электрических характеристик в состав электролита было предложено дополнительно вводить боросодержащую добавку. Учитывая наличие большого числа факторов, способных влиять на изучаемый процесс, было решено применить для исследования метод математического планирования экстремальных экспериментов Бокса - Уил-сона («метод крутого восхождения»). В качестве параметра оптимизации принято переходное электрическое сопротивление (У1) и удельное электрическое сопротивление (У2), а ограничением при оценке результатов опыта выбран внешний вид покрытий [10].
В процессе эксперимента постоянными были: соотношение площадей анода и катода (2:1), объем элек-
тролита (250 мл), площадь катода (0,05 дм2). В качестве варьируемых факторов выбраны: концентрация боро-содержащей добавки, оксида сурьмы, температура, рН электролита, концентрация дицианоаргентата калия, калия роданистого, калий-натрий виннокислого.
Для проведения эксперимента выбрали дробную реплику полного факторного эксперимента типа 27-3. В результате статистической обработки результатов эксперимента получено уравнение регрессии, адекватно отражающее реальный процесс с доверительной вероятностью 0,95.
Результаты проведенных исследований позволили разработать электролит для нанесения покрытий серебро-сурьма-бор, обладающих низкими значениями переходного и удельного электрического сопротивления, 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, боросодержащая добавка 1 - 4. Режимы электролиза: температура 18 - 30 оС, катодная плотность тока 0,5 - 1,2 А/дм2.
Электролит готовили следующим образом. Отдельно растворяли все компоненты электролита и сливали их вместе. После доведения уровня электролита до необходимого вводили боросодержащую добавку. Электролит готовили на дистиллированной воде.
Для исследования физико-механических свойств покрытий на основе сплава серебро-сурьма-бор выбрали покрытия, которые осаждали из электро-литов, приготовленных на нижнем, среднем и верхнем уровнях компонентов разработанного электролита. Результаты измерений приведены в таблице.
Удельное и переходное электрические сопротивления измеряли с помощью универсального измерительного прибора УПИП-60м и потенциостата П-5848. При этом использовали медные проволочки диаметром 1 мм и длиной около 200 мм. Измерения удельных электрических сопротивлений гальванических покрытий производили без отделения основы.
Физико-механические свойства покрытий
Характеристика электролита и сплава серебро-сурьма-бор Характеристика покрытий, осажденных из электролитов
1 2 3
Микротвердость, МПа 2100 2250 2300
Удельное электрическое сопротивление, Ом-м 2,4-10-8 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 1,9-10-3 2,3-10-3
Сцепление с основой из меди и ее сплавов Удостоверяет ГОСТ 9.302-88
Содержание сурьмы в сплаве, % по массе 0,5 1,0 2,0
Содержание бора в сплаве, % по массе 1,0 2,0 3,0
Стабильность электролита, % 100 100 100
Выход по току сплава, % 100 100 100
Пористость при толщине покрытия 3 мкм, пор/см2 Беспористые Беспористые Беспористые
Коэффициент растекания 1,0 1,2 1,25
Скорость осаждения, мкм/мин 0,32 0,58 0,97
Как видно из таблицы, удельные и переходные электрические сопротивления сплава серебро-сурьма-бор примерно равны удельным и переходным сопротивлениям 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)-10-8 Омм. Микротвердость, сцепление, паяемость, которую определяли по коэффициенту растекания припоя ПОС-61 при использовании спиртово-канифольного флюса, определяли по ГОСТ 9.302-88.
Среди сплавов серебра с неблагородными металлами сплав серебро-сурьма-бор наиболее устойчив против действия сернистых соединений. При содержании сурьмы около 0,5 - 2,0 % по массе и бора около 1,0 - 3,0 % по массе 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 обусловлено: коррозионной стойкостью сплава, постоянством микротвердости, пластичности и высокой износостойкостью материала. Поэтому сплав серебро-сурьма-бор служит в качестве наиболее перспективного 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 изменяются значения внутренних напряжений. Переходное электрическое сопротивление сплава не меняется при его трехмесячном хранении в атмосфере лаборатории и кипячении в дистиллированной воде в течение одного часа.
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.
Литература
1. Федотьев Н.П., Бибиков Н.Н., Вячеславов П.М., Грили-хес С.Я. Электролитические сплавы. М.; Л., 1962.
2. Ямпольский А.М. Электролитическое осаждение благородных и редких металлов. Л., 1977.
3. Вячеславов П.М. Электролитическое осаждение сплавов.
Л., 1971.
4. Беленький М.А., Иванов А.Ф. Электроосаждение металлических покрытий. М., 1985.
5. Кудрявцева И.Д., Скалозубов М.Ф. Электроосаждение сплава серебро-вольфрам из сульфатно-аммониевого электролита // Защита металлов. 1969. Т. 5. Вып.1. С. 95 - 99.
6. Зайцева Л.В., Закирова Э.А. Электроосаждение сплава серебро-индий // 1Х Пермская конф. по защите металлов от коррозии: Тез. докл. к конф., 26 - 28 мая 1976 г. -Пермь, 1976. С. 65 - 66.
7. Nobel P.I., Martin I.L., Toben M.P. Elektroplated palladium-
silver alloys // Plat and surfau finish. 1986. 73. № 6. P. 88 -94.
8. Пат. 4478692 США, МКИ С 25 Д 3/56, 3/64. Electrodeposition of palladium-silver alloys / F.I.Nobel, Ronal Lea. - № 561152; Заявл. 15.12.83; Опубл. 23.10.84.
9. Горбунова К.М., Полукаров Ю.М. Электроосаждение сплавов // Итоги науки. Электрохимия. Вып. 1. М., 1966. С. 59 - 113.
10. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М., 1976.
14 апреля 2003 г.
Южно-Российский государственный технический университет (НПИ)
УДК 538.4:537.8
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОЛЛОИДА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПОЛЯРИЗУЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
© 2004 г. П.В. Аверьянов, В.М. Кожевников, Т. Ф. Морозова
Введение
Свойства диэлектрика в электрическом поле зависят от материала используемых электродов. Выполненные к настоящему времени исследования приэлек-тродных процессов в жидких средах в зависимости от материала электродов характеризуются следующими результатами. В работах [1, 2] предложен механизм ионизационно-рекомбинационного зарядообразования,
который предполагает процессы поверхностного ионо-образования определять свойствами контакта электрод - жидкость. Экспериментальные результаты работы [3] дают возможность определить электрофизические свойства электролита в приэлектродной области в зависимости от его концентрации, ионного состава и материала электрода. В приэлектродной области выделены граничные слои, где электрофизические параметры
