CC BY
9УДК 621.357.7
В.И. Балакай
докт. техн. наук, проф., декан технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НИИ)
имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)
А.В. Гривенко
магистр 1 курса технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НИИ)
имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)
Л.Р. Карапетян
магистр 1 курса технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)
имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)
ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА ЭЛЕКТРОЛИТА И РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ медных покрытий с улучшенными ТРИБОТЕХНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
Разработан низкоконцентрированный сульфатно-хлоридный электролит блестящего меднения с низким коэффициентом трения скольжения (0,15).
Ключевые слова: Электролит, меднение, тиомочевина, сульфатно-хлоридный, коэффициент
трения
Предложен сульфатно-хлоридный электролит меднения для получения покрытий с улучшенными антифрикционными свойствами, содержащий, моль/л: сульфата меди 0,2 - 0,3, серной кислоты 0,3 - 0,5, хлорида натрия (0,02 - 0,4)-10-3 , тиомочевина (ТМ) (2 - 4) 10-5, ОС-20 0,5 - 1,5 г/л. На основании предварительных исследований было показано, что триботехнические характеристики медных покрытий в основном определяются: концентрациями ТМ и 0С-20 в электролите, а также катодной плотностью тока.
Для обоснованного выбора состава электролита и режимов электролиза использовали метод крутого восхождения Бокса-Уилсона [1].
В процессе эксперимента постоянными были: соотношение площадей анода и катода (2:1), объем электролита (100 мл) и площадь катода (0,05 дм2), концентрации, моль/л: сульфата меди 0,25, серной кислоты 0,4, хлорида натрия - 0,03-10"3. Параметром оптимизации был выбран коэффициент трения скольжения (У). В качестве варьируемых факторов выбраны: Х1 - ТМ, моль/л; Х2 - 0С-20, г/л; хз - катодная плотность тока, А/дм2. Интервалы варьирования приведены в табл. 1, а матрица планирования и значения функции отклика в табл. 2.
Таблица 1 - Варьируемые факторы и интервалы их варьирования
Наименование фактора, обозначение Основной уровень Нижний уровень Верхний уровень
Концентрация ТМ, моль/л, X! 3 10-5 210-5 410-5
Концентрация 0С-20, г/л, Х2 1 0,5 1,5
Катодная плотность тока, А/дм2, Хз 2 1 3
Таблица 2 - Матрица планирования
№ опыта Х1 Х2 Х3 к Средние значения функции отклика, У8
1 + + + 0,21; 0,23; 0,20; 0,22 0,215
2 - - + 0,51; 0,50; 0,52; 0,50 0,508
3 + - + 0,28; 0,29; 0,30; 0,27 0,285
4 - + + 0,36; 0,35; 0,36; 0,37 0,36
5 + + - 0,35; 0,33; 0,35; 0,34 0,342
6 - - - 0,40; 0,41; 0,42; 0,42 0,413
7 + - - 0,37; 0,38; 0,37; 0,37 0,373
8 - + - 0,30; 0,31; 0,30; 0,31 0,305
На основании полученных данных рассчитаны коэффициенты линейного уравнения регрессии, которые являются значимыми, а уравнение регрессии имеет вид: У = 0,35 - 0,019X1 + 0,046X2 - 0,01Хз.
Рассчитанная дисперсия адекватности и экспериментальное значение Б-критерия показали, что линейное уравнение адекватно, а это позволяет провести оптимизацию методом крутого восхождения. Так как искомым экстремумом является минимум, в расчетах опытов крутого восхождения необходимо инвертировать знаки перед коэффициентами (табл. 3).
Таблица 3 - Результаты крутого восхождения
№ опыта Значения факторов в опытах крутого восхождения в кодированных переменных Значения функции отклика
Х1 Х2 Х3 вычислен эксперимента
ное льное
1 0,048 - 0,115 0,025 0,344 -
2 0,096 - 0,23 0,05 0,337 -
3 0,144 - 0,345 0,075 0,331 -
4 0,192 - 0,46 0,1 0,324 -
5 0,24 - 0,575 0,125 0,318 0,28
6 0,288 - 0,69 0,15 0,311 0,19
7 0,336 - 0,805 0,175 0,305 0,15
8 0,384 - 0,92 0,2 0,298 0,26
По результатам опытов крутого восхождения был получен минимальный коэффициент трения скольжения, который находится в пределах 0,15. Этим условиям соответствует состав электролита, моль/л: сульфат меди 0,25; серная кислота - 0,4; хлорид натрия - 0,03-10-3; ТМ -0,4-10-4; 0С-20 - 1,5 г/л; катодная плотность тока 2,2 А/дм2.
Список литературы:
1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование экперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976. - 279 с.
