Раствор для химического осаждения композиционных медных покрытий

Авторы патента:

Отыч Наталья Александровна (RU)

Игнатенко Наталья Львовна (RU)

Данюшина Галина Алексеевна (RU)

Сербиновский Михаил Юрьевич (RU)

C23C18/38 - покрытие медью

Владельцы патента RU 2283895:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)", ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) (RU)

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом осаждения композиционных медных покрытий на стальные детали, которые могут быть использованы в электрической, химической промышленности и машиностроении. Раствор содержит меди сульфат, калий натрий виннокислый, натрия сульфат, натрия гидроксид, формалин, аэросил и 20%-ный водный раствор полиакриламида, при этом компоненты взяты в следующем соотношении (г/л): меди сульфат 4-5, калий натрий виннокислый 20-22, натрия сульфат 15-16, натрия гидроксид 10-12, формалин 20-24, аэросил 0,2-0,3, 20%-ный водный раствор полиакриламида 0,5-3. Технический результат: повышение износостойкости и коррозионной стойкости в морской среде путем увеличения толщины покрытия, снижение коэффициента трения. 2 табл.

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом осаждении композиционных медных покрытий стальных деталей, которые могут быть использованы в электрической, химической промышленности и машиностроении.

Известны составы для химического осаждения композиционных медных покрытий, содержащие различного рода добавки (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: "Машиностроение", 1975 г.). Например, раствор имеет следующий состав, г/л: меди сульфат - 7, калий натрий виннокислый - 22, натрия сульфат - 15, натрия гидроксид - 4,5, формалин - 26, гидрат углекислого натрия - 2, гидрат хлористого никеля - 2. Добавки вводятся в раствор для химического меднения и осаждаются вместе с медью, образуя химические композиционные покрытия. Покрытия, полученные из описанного раствора, отличаются низкой износостойкостью.

Наиболее близким (прототип) по составу является раствор, содержащий, г/л: меди сульфат - 4, калий натрий виннокислый - 20, натрия сульфат - 15, натрия гидроксид - 10, формалин - 20 /А.с. № 1770344, С 09 К 13/02. Состав для травления поверхности резины, с.3. Опубл. 23.10.92. Бюл. № 39/.

Однако покрытия, полученные из описанного раствора, отличаются низкой износостойкостью, высоким коэффициентом трения, а из-за малой толщины (2-4 мкм) не могут применяться в качестве защитных покрытий.

Перед авторами стояла задача получения защитного покрытия на металле, обладающего повышенной износостойкостью и коррозионной стойкостью в морской среде, путем увеличения толщины покрытия, а также снижения коэффициента трения.

Поставленная задача решается тем, что в раствор, содержащий меди сульфат, калий натрий виннокислый, натрия сульфат, натрия гидроскид, формалин, дополнительно введен аэросил и 20%-ный водный раствор полиакриламида, и компоненты взяты в следующем соотношении (г/л):

Меди сульфат	4-5
Калий натрий виннокислый	20-22
Натрия сульфат	15-16
Натрия гидроксид	10-12
Формалин	20-24
Аэросил	0,2-0,3
20%-ный водный раствор полиакриламида	0,5-3

Сущность изобретения заключается в том, что введение в раствор для химического осаждения композиционных покрытий 20%-ного водного раствора полиакриламида повышает стабильность и обеспечивает равномерность распределения в растворе. Введение 20%-ного водного раствора полиакриламида и аэросила способствует увеличению скорости реакции химического осаждения композиционных покрытий, что позволяет получать покрытия толщиной до 10-12 мкм.

Концентрация добавок подобрана таким образом, чтобы обеспечить достижение максимального эффекта, т.е. увеличение количества включаемых в покрытие частиц и равномерности их распределения в покрытии.

Пример приготовления раствора для химического осаждения композиционных покрытий.

Раствор готовят с таким расчетом, чтобы при отсутствии деталей в ванне не происходило образования меди в объеме раствора. При приготовлении раствора все компоненты, кроме формалина, растворяются в дистиллированной воде отдельно (состав г/л: меди сульфат - 4, калий натрий виннокислый - 20, натрия сульфат - 15, натрия гидроксид - 10), а после фильтрации сливаются вместе. Отдельно готовят смесь 20%-ного водного раствора полиакриламида и аэросила, которую вводят в раствор для химического осаждения композиционных покрытий. Формалин вводят в раствор перед началом меднения. Рабочая температура раствора 20-25°С. Продолжительность процесса 30-40 минут.

Аэросил (SiO₂) представляет собой порошок белого цвета с температурой плавления 1728°С. В качестве водного раствора полимера использовали 20%-ный раствор полиакриламида, приготовленный в лабораторных условиях, который выполняет роль стабилизатора раствора химического меднения. Его формула [-СН₂-CH(CONH₂)-]_n. Температура размягчения 165°С.

Были разработаны шесть составов растворов для химического меднения. Составы растворов приведены в таблице 1.

Таблица 1
Компоненты	Содержание, г/л	Прототип
	1	2	3	4	5	6
Меди сульфат	4	5	5	4	4	4	4
Калий натрий виннокислый	20	21	22	20	20	20	20
Натрия сульфат	15	15	15	15	15	15	15
Натрия гидроксид	10	10	10	10	10	10	10
Формалин	20	20	20	20	20	20	20
20%-ный водный раствор полиакриламида	1,0	1,5	1,5	0,5	2,0	3
Аэросил	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	-

Полученные составы растворов были использованы для химического нанесения медных покрытий на изделия из металла СТ-40. В ходе исследований определена толщина покрытий, и проведена проверка их на износостойкость и коррозионную стойкость в морской воде.

Результаты проверки приведены в таблице 2.

Таблица 2
Показатели	Номер композиции	Прототип
	1	2	3	4	5	6
Толщина покрытий	6	7,5	10	6	6	6	3
Коэффициент трения при V=0,048 м/с Р=2 МПа	0,14	0,14	0,17	0,16	0,14	0,12	0,20
Стойкость в морской воде	Пятна коррозии появились через 15-20 суток	Появились пятна коррозии через 5 суток

Как видно из таблицы 2, введение в состав раствора аэросила и 20%-ного водного раствора полиакриламида позволяет повысить толщину покрытия в 2-3 раза и снизить коэффициент трения.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый нами раствор для химического меднения металлических изделий отвечает требованию изобретательского уровня и может быть использован в промышленности.

Проведенный патентно-информационный поиск позволяет нам судить о новизне изобретения и предлагаемый нами раствор может быть защищен патентом Российской Федерации.

Раствор для химического осаждения композиционных медных покрытий, содержащий меди сульфат, калий натрий виннокислый, натрия сульфат, натрия гидроксид, формалин, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аэросил и 20%-ный водный раствор полиакриламида, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Меди сульфат	4-5
Калий натрий виннокислый	20-22
Натрия сульфат	15-16
Натрия гидроксид	10-12
Формалин	20-24
Аэросил	0,2-0,3
20%-ный водный раствор полиакриламида	0,5-3

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом меднении как металлических деталей, так и диэлектриков, в частности резинотехнических изделий (РТИ).

Раствор для контактного меднения тугоплавких металлов // 2166560

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий, в частности к составам растворов для контактного меднения тугоплавких металлов, например циркония и его сплавов, и может быть использовано для нанесения технологической подсмазки при волочении.

Осаждение меди способом диспропорционирования без участия аммиака // 2118568

Способ нанесения покрытия из благородных металлов, а также никеля, меди, ртути, индия, висмута и сурьмы на металлические детали // 2112077

Изобретение относится к области нанесения тонкослойных металлических покрытий на металлические детали, конкретно к нанесению золота, серебра, платины, палладия, никеля, ртути, индия, висмута и сурьмы, и может быть использовано в микроэлектронике, электротехнических и светоотражающих устройствах, а также в ювелирной промышленности.

Состав для получения антифрикционных покрытий на поверхности стальных изделий // 2069237

Изобретение относится к нанесению антифрикционных покрытий натиранием, в частности к составам для нанесения покрытий в виде тонкой пленки меди на поверхности трения в машиностроительной, металлообрабатывающей и др.

Устройство для непрерывной цементации и очистки металлических порошков // 2049153

Изобретение относится к оборудованию для химического покрытия металлических порошков с последующей их очисткой от продуктов реакции с использованием ультразвуковых колебаний и может быть использовано в производстве экологически чистых композиционных материалов в металлургической и электротехнической промышленности, а также в машиностроении.

Способ получения металлических покрытий на поверхности стальных изделий // 2041289

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий. .

Раствор для контактного меднения цинка // 1838446

Способ получения сверхпроводящих керамических покрытий типа купратов с перовскитной структурой // 1830396

Изобретение относится к получению сверхпроводящих керамических покрытий типа купратов с перовскитной структурой и может быть использовано в электронной промышленности.

Способ получения композиционных покрытий на основе меди // 1784657

Способ меднения полимерных композиционных материалов на основе углеродных волокон // 2328551

Изобретение относится к способам меднения пластмасс, в частности полимерных композиционных материалов на основе углеродных волокон, и может быть использовано при производстве мебельной фурнитуры, бытовых приборов, предметов быта, в автомобильной и радиотехнической отраслях промышленности

Способ металлизации дисперсных тканых и нетканых материалов // 2363790

Изобретение относится к технологии получения металлизированных тканых и нетканых материалов и может быть использовано для производства катализаторов, а также для изготовления декоративных и отделочных материалов

Способ производства омедненной проволоки и других длинномерных изделий // 2395621

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в металлургии, машиностроении и других отраслях для обработки проволоки, ленты, труб и других изделий различного сечения

Раствор для контактного меднения // 2418097

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для металлизации стальной проволоки

Способ производства железобетонных конструкций с повышенной усталостной прочностью // 2455389

Изобретение относится к отрасли производства строительных материалов и может быть использовано при производстве железобетонных стальных конструкций, эксплуатируемых при повышенных нагрузках

Способ нанесения медного покрытия на частицы порошка гидрида титана // 2459685

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для повышения термической стабильности порошкообразного гидрида титана

Способ подготовки поверхности полиимида под химическую металлизацию // 2607627

Изобретение относится к способам производства гибких печатных плат, соединительных кабелей, шлейфов, микросхем. Предложен способ подготовки поверхности полиимида под химическое осаждение медного покрытия, заключающийся в травлении полиимида водным раствором щелочи, содержащим 150-250 г/л NaOH или КОН, при температуре 60±2°C в течение 5-15 мин с последующей активацией водными растворами азотнокислого серебра состава 3-5 г/л в течение 10-15 мин при комнатной температуре. Технический результат – предложенная технология химического нанесения проводящего покрытия технологически проще, экономичней и химически и экологически безопасней известного уровня техники. 7 пр.