ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР

Электролитическое покрытие алюминия и его сплавов другими металлами сопряжено с целым рядом технологических трудностей, вызванных склонностью его к окислению и резкоотрицательным электродным потенциалам. Алюминий, имея большое отрицательное значение электродного потенциала и растворяясь во многих электролитах, способен вытеснять по механизму электрохимического замещения более электроположительные металлы. Это свойство алюминия было использовано при разработке электролита для нанесения прочносцепленного покрытия индий-олово, находящего применение в машиностроении при изготовлении пар трения с высокими антифрикционными свойствами. Кроме этого, оказалось, что это покрытие может быть использовано как промежуточное при пайке алюминия припоями типа ПОС.

Растворитель может оказывать влияние как на скорость, так и на механизм протекающих на поверхности алюминия реакций. Продолжение проведения исследований в этом направлении позволило подобрать вещество, обладающее многими одинаковыми свойствами с расплавом ацетамида, но не склонным к поглощению влаги. Таким веществом оказалась мочевина. Мочевина в расплавленном состоянии (132°) растворяет окислы алюминия, что способствует полному смачиванию поверхности без предварительной ее подготовки.

Данные полярографических исследований и кривые зависимости потенциала алюминиевого электрода во времени показывают, что в расплавленной мочевине он находится в активном состоянии. Время перехода алюминия в активное состояние зависело от предистории электродов. В присутствии галогенидов щелочных металлов поверхность алюминия активировалась быстрее. Введение в расплав мочевины хлоридов индия и олова приводит к возникновению процесса контактного обмена на поверхности алюминия, что также ускоряло активизацию основы. Концентрация хлоридов индия и олова варьировалась в пределах от 0,10 до 0,45 молярности каждого. Меньшая концентрация хлоридов индия и олова приводит к заметному снижению скорости осаждения покрытия, а более высоких концентраций не удавалось достичь из-за ограниченной растворимости солей. При температурах эксперимента до 143° (температура плавления осаждающегося сплава) образуются пористые и очень рыхлые осадки. Повышение температуры расплава свыше 143° приводит к тому, что осаждающийся сплав индий-олово за счет протекающего контактного обмена оплавляется и растекается по активированной поверхности и способствует более быстрому прекращению процесса растворения основы. Несмотря на то, что катодная реакция протекает в условиях предельной плотности тока, сплав осаждается гладким и компактным. За три минуты обработки при 155-160° осаждается слой индиевого сплава с содержанием олова 12-18% и толщиной 20-22 мкм, что в 5-10 раз превышает скорость осаждения подобных покрытий из водных электролитов индирования даже при работе на предельных режимах.

Механические испытания осажденных покрытий показали их высокую сцепляемость с поверхностью алюминия. При испытаниях на срез и на гиб с перегибом до разрушения основы отслаивания покрытия на границе разрушения образца не обнаружено. Пайка покрытий и последующее разрушение места спая показали также высокую сцепляемость покрытия, так как при разрушении места спая отрыва покрытия от основы не наблюдалось, а прикладываемые нагрузки при этом соответствовали почти пределу прочности индия и составляли 0,25-0,28 кг/мм ²

В результате проведения исследований разработан простой негигроскопичный состав электролита, позволяющий наносить сплав индий-олово на алюминий без предварительных дополнительных обработок. Так как осаждение покрытия происходит по всей поверхности, контактирующей с расплавом, то это обеспечивает равномерное нанесение покрытия, исключает необходимость учета рассеивающей способности. Так как в состав электролита входят только мочевина, а также хлориды индия и олова с концентрацией от 0,1 до 0,45 моляльности каждого, то это упрощает технологию процесса и контроль за составом расплава. Электролит готовится следующим образом: мочевина расплавляется и выдерживается при температуре 160-170°15-20мин. для обезвоживания. В подготовленную таким образом мочевину вводится расчетное количество обезвоженных хлоридов индия и олова, которые и растворяются.

Электролит сразу готов к работе. Нанесение покрытия заключается в погружении детали в электролит, нагретый до 150-160°. За три минуты осаждается индиевое покрытие толщиной 20-22 мкм с содержанием олова 12 - 18%. Корректировка электролита осуществляется добавлением солей индия и олова по мере их выработки.

Электролит для нанесения сплава индий-олово на основе мочевины в 10 раз дешевле рекомендованного ранее ацетамидного электролита.