Аннотация. Разработана технология нанесения многослойного покрытия медь-никель-серебро. Исследована возможность снижения толщины серебряных покрытий на слаботочных скользящих электрических контактах при сохранении их надежности.
Ключевые слова: электрические контакты, многослойные покрытия, медь- никель-серебро, сопротивление, коррозионная стойкость, сцепление, надежность.
Основным требованием к покрытиям для слаботочных скользящих
электрических контактов является низкое и постоянное во времени значение переходного электрического сопротивления при различных токах через контакт и контактных нагрузках. В качества материала для изготовления электрических контактов чаще всего используется медь и ее сплавы, а в качестве покрытия используется серебро. Медь и серебро образуют твердые растворы, что облегчает взаимную диффузию этих металлов. При работе контактной пары это может привести к существенному изменению характеристик контакта и даже к полному исчезновению верхнего слоя серебра с поверхности детали. Кроме того, ухудшение характеристик электрических контактов связано с проникновением продуктов коррозии основы (при нанесении на медную основу, например, оксидов меди) через поры серебра на поверхность контактирующих изделий.
Часть первая. Пробы серебра. Покрытие серебряных украшений.
В отличие от меди никель не образует с серебром твердых растворов, что уменьшает возможность взаимной диффузии. При нанесении серебра не по меди, а по промежуточному подслою никеля постоянство значений переходного сопротивления во влажной атмосфере может обеспечиваться более тонким и, соответственно, более пористым слоем серебра. Кроме того, многослойное покрытие позволяет сократить или уменьшить число сквозных пор покрытия, доходящих до поверхности покрываемых изделий, при уменьшении толщины верхнего слоя драгоценного серебра. Именно этот слой должен обеспечивать низкое значение переходного сопротивления при контактировании и сохранение его во времени. Однако для обоснования возможности применения многослойных покрытий необходимо установить постоянство характеристик контакта экспериментально.
Серебряные покрытия необходимо наносить на никелевый подслой, который должен быть эластичным, содержать как можно меньше водорода, иметь малые внутренние напряжения, а также быть практически беспористым для предотвращения образования сквозных пор серебряного покрытия и никелевого подслоя.
Для нанесения слоя никеля под серебро на основании литературных данных выбрали электролиты никелирования состава, г/л: сульфаминовокислый никель 450, борная кислота 30. Температура электролита 40 — 60 °С, pH 3,0 — 6,0, катодная плотность тока 2-30 А/дм 2 [1].
Нанесение серебряных покрытий на никелевую основу со сцеплением удовлетворяющим ГОСТ 9.302-88 необходимо производить в две стадии. Для улучшения сцепления разработан электролит предварительного серебрения (первая стадия) состава, г/л: хлорид серебра 2-4, железистосинеродистый калий 200, поташ 20. Электроосаждение вели при температуре 18 — 25 °С и при «толчке» тока 0,1 — 0,4 А/дм 2 в течение 15 — 60 с. Аноды серебряные.
Виды покрытий серебряных изделий и бижутерии Jenavi/«Благородный налет» на моих ювелирных изделиях
Наращивание слоя серебра (ая стадия) производили из электролита состава, г/л: — хлорид серебра 40, железистосинеродистый калий 200, поташ 20. При температуре 18 — 25 °С катодная плотность тока находится в пределах 0,5 — 1,5 А/дм 2 [2].
Сцепление серебряного слоя с никелевым покрытием удовлетворяет ГОСТ 9.302-88.
Переходное электрическое сопротивление нанесенных покрытий зависит от множества факторов и поэтому ее нельзя считать физической константой, характерной для данного металла, а количественные описания должны выполняться на основе законов распределения случайных величин. Учитывая, что существующий разброс измеряемых значений переходного сопротивления не устраняется усовершенствованием техники эксперимента, измеряемое среднее значение необходимо характеризовать вероятностью (надежностью) его получения согласно представлениям статистики.
Согласно [3] для легких (Л), средних (С), жестких (Ж) и особо жестких
(ОЖ) условий эксплуатации применяются серебряные покрытия по меди и медным сплавам толщиной 3; 6; 9 и 12 мкм соответственно. Чтобы получить эталонные значения переходного сопротивления для применяемой методики измерений, изучали поведение при контактировании серебряных покрытий по меди толщиной 3; 6; 9 и 12 мкм, осажденных из железистосинеродистого электролита серебрения.
Переходное сопротивление точечного контакта во всех опытах измеряли после ускоренных коррозионных испытаний во влажной атмосфере.
При изучении переходного сопротивления предлагаемых многослойных покрытий никель-серебро и медь-серебро, применили метод математического планирования экстремальных экспериментов: метод крутого восхождения Бокса-Уилсона [4].
Коррозионные испытания для тех опытов, в которых толщина серебряного слоя по подслою никеля составила 3 мкм, проводили в течение 10 сут (климатические условия группы «С»); для опытов с толщиной серебряного слоя 6 мкм — 21 сут (климатические условия группы «Ж»); для опытов с толщиной серебряного покрытия 9 мкм — 56 сут (климатические условия группы «ОЖ»).
Максимальный разброс опытных данных и самые большие отличия наблюдали, как правило, для самой малой нагрузки на контакт 0,05 Н и минимального тока в цепи 0,020 А.
Исследования показали, что при нанесении многослойных покрытий никель-серебро увеличивается коррозионная стойкость, что дает возможность снизить толщину серебряных покрытий без ухудшения эксплуатационных характеристик электрических контактов.
Показано, что покрытия Срб и Ср12 могут быть заменены многослойными покрытиями с толщиной серебряного слоя на 3 мкм меньше для средних условий эксплуатации и на 6 мкм меньше для особо жестких условий без ущерба для стабильности значений переходного электрического сопротивления при токе в цепи 0,02 А и нагрузке на точечный контакт 0,05 Н. Это позволяет осуществить экономию серебра в средних и особо жестких условиях эксплуатации на 50 %. Этот вывод можно распространить и на жесткие условия эксплуатации покрытых деталей, однако, толщина серебряного покрытия 4,5 мкм не предусмотрена ГОСТом 9.073-77.
Список литературы
- 1. Технология гальванопластики. Справочное пособие / Под ред. Г.А. Садакова, О.В. Семенчук, Ю.А. Филимонова. — М.: Машиностроение, 1979. — 160 с.
- 2. Зальцман Л.Г., Черная С.М. Спутник гальванотехника. — Киев: Техшка, 1979.-270 с.
- 3. ОСТ4 ГО.014.000. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Выбор. Область применения и свойства. Редакция 2-75, 1976. УДК 621.793.083.74. Группа В 06.
- 4. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. — М.: Наука, 1976. — 279 с.
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
Источник: studref.com
Срок службы серебряного покрытия
Гальваническое покрытие — металлическая пленка толщиной от долей мкм до десятых долей мм, наносимая на поверхность металлических и неметалических изделий путем электролитического осаждения металлов.
Металлопокрытия — тонкие металлические или органические поверхностные покрытия металлических изделий, позволяющие улучшить их внешний вид, защитить от коррозии, повысить износостойкость, улучшить электрический контакт, облегчить пайку, изменить отражательные или поглощательные свойства в инфракрасном и видимом диапазонах спектра, а также нарастить размеры изделия.
Серебро, золото, никель и хром наносятся на поверхность стали или других металлов как для улучшения внешнего вида, так и для защиты от коррозии.
Кадмий и цинк используются для защиты от электрохимической коррозии; эти металлы защищают сталь за счет собственной коррозии, причем степень защиты практически пропорциональна толщине или массе покрытия. Другие металлы, используемые в качестве покрытий для стали, такие, как медь, никель, хром, олово, кобальт, серебро, золото и свинец, действуют как защитные пленки; степень защиты пропорциональна толщине лишь до тех пор, пока толщина обеспечивает непроницаемость покрытия.
Толстые хромовые покрытия используются главным образом для увеличения износостойкости; кадмий и серебро применяются, когда надо обеспечить хороший электрический контакт; олово, медь, кадмий и никель — хорошие покрытия для пайки; родий, серебро и золото используются для увеличения отражательной способности поверхностей; черное оксидирование (воронение) применяется для увеличения поглощательной способности и собственного излучения поверхности; покрытия из никеля, хрома и железа позволяют наращивать размеры деталей.
Никелирование — нанесение на поверхность изделий никелевого покрытия (толщиной, как правило, от 1-2 до 40-50 мкм). Никелированию подвергаются преимущественно изделия из стали и сплавов на основе меди, цинка и аллюминия (реже — изделия из титана, фольфрама, молибдена, и сплавов на их основе). Также существуют способы нанесения никеля на неметаллической поверхности — керамику, пластмассы, бакелит, фарфор, стекло и др. Никелирование применяется для защиты изделий от коррозии (в атмосферных условиях, в растворах щёлочей, солей и слабых органических кислот), повышения износостойкости деталей, а также в защитно-декоративных целях.
Меднение — нанесение медных покрытий гальваническим методом на обезжиренные и протравленные стальные или цинковые готовые изделия, иногда на стальную проволоку. Меднение часто применяется для защиты отдельных участков стальных изделий от цементации (науглероживания), при этом меднятся те участки, которые в дальнейшем подлежат обработке резанием (твёрдые науглероженные поверхностные слои не поддаются такой обработке, а медь защищает покрытые участки от диффузии в них углерода). Более распространённая область применения меднения — защитно-декоративное хромирование стальных или цинковых изделий, при котором медь играет роль промежуточного слоя — поверх меди наносится слой никеля, а на него — очень тонкий слой хрома (0,25 мкм).
Серебрение — нанесение на поверхность изделий слоя серебра (толщиной обычно от долей мкм до 30 мкм) для защиты от коррозии в агрессивных средах, повышения электропроводности, отражательной способности, антифрикционных свойств, снижения переходного электросопротивления, а также в декоративных целях; покрытие из серебра может служить в качестве подслоя при осаждении других благородных металлов.
Серебрение осуществляют главным образом гальваническим способом с использованием цианистых электролитов, обеспечивающих высокое качество покрытий; бесцианистые электролиты в виде других комплексных солей серебра применяются лишь в исключительных случаях. На неметаллические изделия (например, из пластмасс или стекла покрытия наносят обычно химическим способом, конденсацией паров серебра в вакууме или катодным распылением.
При серебрении керамики и стекла применяется метод вжигания серебра путём восстановления его из солей при высоких температурах. Толщина серебряных покрытий выбирается в зависимости от условий эксплуатации изделий и принятой технологии серебрения. Серебром покрывают аппаратуру пищевой промышленности, столовые приборы, посуду. Серебрение используется для покрытия рабочей поверхности автомобильных фар, прожекторов и зеркал, в производстве стальных подшипников и т. д.
Золочение(позолота) — процесс нанесения на поверхность изделий, конструкций, архитектурных сооружений слоев золота от десятых долей мкм до 2-3 мкм и до 20-25 мкм в некоторых ответственных случаях. В Древнем Египте применяли т. н. листовой метод золочения — на подготовленную поверхность изделий наклеивали 1-3 слоя тончайших лепестков золота. Этот способ широко применялся в Киевской Руси с 10-11 вв. н. э. Уже в 19 в. в России этим способом золотили железные или медные главы церквей, крыши, шпили дворцов.
Срок службы листовых золотых покрытий достигал примерно 50 лет. Позднее стали применять огневой метод золочения — на поверхность наносили тестообразную пасту из амальгамы золота (соединение золота с ртутью). При нагреве изделия (из фарфора или металла) ртуть испарялась, а плотное золотое покрытие оставалось. Срок службы таких покрытий 100-150 лет.
Начиная с середины 19 в. пользуются гальваническим методом золочения — золото осаждают на поверхность из раствора дицианоаурата KAu (CN) 2. Такое покрытие обладает большой химической стойкостью, высокой тепло- и электропроводностью и применяется не только в ювелирном деле и часовом производстве, но и в электронной промышленности, главным образом для покрытия соединительных электрических контактов электронно-вычислительных устройств.
Гальванический метод используют не только для Золочения, но и для покрытий из соединений золота с серебром, сурьмой, никелем, кобальтом, медью и др. Такие покрытия примерно вдвое повышают твёрдость поверхности и являются хорошим средством защиты её от коррозии.
Латунирование — нанесение на поверхность металлических (главным образом стальных) изделий слоя латуни толщиной в несколько мкм (примерный состав: 70% Cu и 30% Zn). Осуществляется обычно электролитическим способом — осаждением латуни из гальванической ванны. Применяется для защиты изделий от коррозии, для обеспечения прочного сцепления стальных и алюминиевых изделий с резиной при горячем прессовании, для создания промежуточного слоя (т. н. подслоя) при никелировании или лужении стальных деталей (что более эффективно, чем непосредственное покрытие никелем или оловом). Латунирование — один из способов повышения антифрикционных свойств титана и его сплавов.
Бронзирование — покрытие поверхности металлических изделий защитным слоем бронзы или придание им бронзового оттенка. Бронзирование производится гальваническим способом или металлизацией, окраской, химической обработкой поверхности.
Родирование — нанесение на поверхность металлических изделий тонкого слоя родия (толщиной 0,1-25 мкм) для повышения их коррозионной стойкости, отражательной способности, жаростойкости, обеспечения постоянства контактной электропроводности, а также для придания защитно-декоративных свойств.
Покрытия наносятся гальваническим способом из сернокислых (с добавками селеновой кислоты), фосфорнокислых, аминохлоридных или перхлоратных электролитов. Процесс ведётся с применением анодов из тонких листов металлической платины или платинированного титана.
Для приготовления электролита используется водорастворимая трёххлористая соль родия. Родирование толщиной до 1 мкм применяются, например, для защиты серебра от потускнения, для декоративной отделки изделий, при изготовлении нерастворимых анодов. Покрытия большей толщины наносятся для обеспечения высокой химической стойкости и сопротивления износу.
Платинирование — нанесение на поверхность металлических изделий тонкого слоя платины (толщиной 1-5 мкм) для повышения их коррозионной стойкости, отражательной способности, износостойкости, а также для обеспечения постоянства контактной электропроводности.
Покрытия наносятся гальваническим способом из фосфатных или (реже) диаминодинитритных электролитов, содержащих соли платины. Анодами служат тонкие платиновые листы, которые в процессе платинирования практически не растворяются.
Платинирование применяется при изготовлении специальной лабораторной и химической аппаратуры, платинированных анодов из титана (используемых, например, в производстве перекиси водорода), деталей (или узлов) электротехнических приборов (контактов из меди и её сплавов), молибденовой проволоки для электронных разрядных трубок, в ювелирной и часовой промышленности.
Палладирование — нанесение на поверхность металлических изделий тонкого слоя палладия (толщиной 1-5 мкм)для повышения их коррозионной стойкости и отражательной способности, а также для обеспечения постоянства контактной электропроводности. Палладиевое покрытие может служить также в качестве подслоя при родировании и пайке.
Покрытия наносятся гальваническим способом из фосфатных, солянокислых, хлоридных или нитратных электролитов. Процесс ведётся с применением графитовых (нерастворимых) или палладиевых анодов.
Палладирование применяется в электротехнической промышленности для защиты от окисления бронзовых, константановых и вольфрамовых контактов и ламелей, изготовления электрических контактов, производства металлических зеркал с высокой отражательной способностью, защиты серебра от потускнения.
Тэги: бронзирование, золочение, латунирование, меднение, палладирование, серебрение
Источник: galvanika.info
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Серебряные покрытия имеют низкую твердость и износостойкость, поэтому многие инженеры увеличивают толщину покрытия. Так, для жестких условий эксплуатации толщина серебряных покрытий трущихся деталей составляет 12 — 24 мкм. Это приводит не только к нерациональному расходу серебра, но и к наволакиванию покрытия при повышенных толщинах. [3]
Серебряные покрытия в промышленности из всех драгоценных металлов занимают первое место. В брошюре серебрению уделено значительно больше места, чем остальным процессам. [4]
Серебряные покрытия , обработанные электрополированием, имеют повышенную устойчивость к коррозии и чистоту поверхности до 9 — 10-го класса шероховатости. [5]
Серебряные покрытия характеризуются Хорошей пластичностью, высокой электропроводностью и легко обрабатываются под давлением. Коэффициент отражения полированного покрытия достигает 95 %, но с течением времени он уменьшается. Медь и ее сплавы покрываются серебром непосредственно, сталь предварительно покрывается медью или латунью. [6]
Серебряное покрытие применяется для защиты от коррозии — изделий, соприкасающихся с щелочными растворами ( химическая аппаратура), для повышения отражательной способности рефлекторов фар и прожекторов, а также для повышения электропроводящих свойств поверхности контактов и для защитно-декоративной отделки изделий широкого потребления. [7]
Серебряные покрытия легко полируются и в полированном состоянии обладают хорошей отражательной способностью. [8]
Серебряное покрытие является катодным по отношению к стали, алюминию, медным сплавам. [9]
Серебряные покрытия применяются для снижения переходного сопротивления токопроводящих деталей; для повышения поверхностей проводимости; для получения зеркальных покрытии, в том числе, для оптических квантовых генераторов. [10]
Серебряные покрытия мягки и обладают малой износостойкостью. [11]
Серебряные покрытия обладают высокой химической стойкостью и наилучшей электропроводностью в течение длительного срока службы; они прочны по сцеплению с основным металлом, хорошо смачиваются большинством электровакуумных припоев и легко паяются. Нанесенные на хорошо обработанную поверхность меди и ее сплавов, а также деталей из других металлов и сплавов с подслоем меди они резко понижают потери высокочастотной энергии в приборах СВЧ и обеспечивают высокие стабильные электроконтактные свойства внешних деталей. [12]
Серебряные покрытия можно химически пассивировать в 1 % — ном растворе двухромовокислого калия без подогрева. Полученная бесцветная пленка повышает стойкость серебра к потускнению и сохраняет электропроводность поверхности. [13]
Серебряные покрытия хорошо зарекомендовали себя как антифрикционные в условиях вакуума, открытой атмосферы, в инертных газах и некоторых агрессивных средах. [14]
Серебряные покрытия , полученные из обычных электролитов, отличаются малой твердостью и небольшой износостойкостью. Для повышения твердости и износостойкости серебряных покрытий в электролит вводят соли никеля или кобальта. При этом твердость покрытия повышается в 1 5 раза, а износостойкость почти в 3 раза. [15]
Источник: www.ngpedia.ru