Раствор для нанесения покрытий на металлическую поверхность

Авторы патента:

C23C18/32 - покрытие железом, кобальтом или никелем; покрытие смесями фосфора или бора с одним из этих металлов

Владельцы патента RU 2299265:

Бабахин Анатолий Иванович (RU)
Рябинин Александр Николаевич (RU)

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к осаждению черных никелевых покрытий на поверхность металлических изделий, и может быть использовано в различных видах гальванического производства для получения декоративных покрытий. Раствор содержит, г/л: никель сернокислый 60-70, аммоний роданистый 15-20, цинк хлористый 15-20, алюминий хлористый 6-10, аммоний фтористый 8-12, натрий кремнекислый 0,5-1,0, поверхностно-активную добавку 0,05-0,2 - четвертично-аммонийную соль хлорид N-оксиэтил, NN-диметилпропанамид перфтор-энантовой или пеларгоновой кислоты формулы

где R_F=С₆F₁₃- или C₈F₁₇-. Технический результат: повышенная рассеивающая способность раствора, получение бездендритных никелевых покрытий при сохранении или улучшении их технологических и качественных характеристик. 2 табл.

Известен электролит для нанесения никелевых покрытий на алюминий и его сплавы, содержащий сульфат никеля, сульфат натрия, борную кислоту, персульфат калия и фторорганическое соединение 1,1,5 тригидротетрафтор-пропанол (SU 1513039, 1989 г.).

Недостатком этого электролита является необходимость использования внешнего источника тока и невозможность наносить покрытия на сталь, медь и др. металлы.

Известен раствор для нанесения черных никелевых покрытий, содержащий никель-аммоний сернокислые, аммоний роданистый, цинк хлористый, свинец уксуснокислый и органические добавки в виде смеси дрожжей прессованных, молочной кислоты и поверхностно-активного вещества «Прогресс» (SU 1544842, 1990 г.). Эта композиция позволяет осуществить нанесение покрытий без использования внешнего источника тока и обладает низкой токсичностью.

Недостатком данного электролита является то, что область его применения ограничивается сталью, цинком и медью и не обеспечивает нанесение покрытия на алюминий и его сплавы, титан и его сплавы, а также сплавы типа ЦАМ.

Наиболее близким раствором к предложенному является раствор для нанесения черных никелевых покрытий на различные металлические поверхности (RU 2039129. 07.09.1995 г.) содержащий никель сернокислый, аммоний роданистый, цинк хлористый. алюминий хлористый, аммоний фтористый, натрий кремнекислый и поверхностно-активную фторсодержащую добавку.

К недостаткам данного раствора относится то, что получаемые покрытия обладают низкой рассеивающей способностью, характеризуются дендритной структурой и не могут быть нанесены на широкий класс материалов, а процесс нанесения покрытий трудоемок и длителен.

Задачей изобретения является создание раствора для нанесения черных никелевых декоративных покрытий, не требующего использования внешнего источника тока, обладающего повышенной рассеивающей способностью, и получения никелевого бездендритного покрытия при сохранении или улучшении технологических и качественных характеристик.

Поставленная задача решается тем, что раствор для нанесения черных никелевых покрытий на металлическую поверхность, содержащий никель сернокислый, аммоний роданистый, цинк хлористый, алюминий хлористый, аммоний фтористый, натрий кремнекислый и поверхностно-активную добавку, в качестве поверхностно-активной добавки содержит четвертично-аммонийную соль хлорид N-оксиэтил, NN-диметил пропанамид перфтор-энантовой или пеларгоновой кислоты формулы

где R_F=С₆F₁₃- или C₈F₁₇-, при следующем соотношении компонентов, г/л:

никель сернокислый	60-70
аммоний роданистый	15-20
цинк хлористый	15-20
алюминий хлористый	6-10
аммоний фтористый	8-12
натрий кремнекислый	0,5-1,0
поверхностно-активная добавка	0,05-0,2

Указанный технический результат достигается использованием раствора, содержащего г/л: никель сернокислый 60-70, аммоний роданистый 15-20, аммоний фтористый 8-12, цинк хлористый 15-20, алюминий хлористый 6-10, натрий кремнекислый 0,5-1, четвертичная аммонийная соль хлорид - N-оксиэтил-NN-диметилпропанамид-перфтор-пеларгоновой или энантовой кислоты 0,05-0,2.

Дополнительно введенная четвертичная аммонийная соль, отвечающая формуле

где R_F=С₆F₁₃- или C₈F₁₇-, в количестве 0,05-0,2 взамен калиевой соли сульфокислоты улучшает поверхностную энергию раствора.

Так поверхностное натяжение раствора с добавкой 0,2 г/л для соли сульфокислоты составляет G=33 m Н/м, а для четвертичной аммонийной соли в той же концентрации G=18,6 m H/м.

Это приводит к тому, что смачивающая способность раствора при применении четвертичной аммонийной соли существенно выше, чем у раствора по прототипу, и раствор может заполнять не только щелевые зазоры, но и микротрещины и дислокации на поверхности обрабатываемого металла.

Кроме того, если рассеивающая способность раствора без фторорганической добавки составляет 21%, в присутствии добавки по прототипу 25%, то в присутствии заявляемой добавки эта величина составляет 31%.

Для приготовления раствора вначале при комнатной температуре растворяют аммоний роданистый, цинк хлористый, аммоний фтористый и алюминий хлористый (NH₄CNS, ZnCl₂, NH₄F, AlCl₃). Затем при температуре 40-60°С растворяют никель сернокислый, натрий кремнекислый и добавляют фторорганическую добавку (NiSO₄, Na₂SiO₆, фтор-ПАВ).

Затем полученные растворы смешивают, причем сначала смешивают растворы роданистого аммония, хлористого цинка и фтористого аммония, после чего данную смесь смешивают с раствором сернокислого никеля. Затем в образовавшийся раствор солей последовательно вводят при перемешивании раствор хлористого алюминия. кремнекислого натрия и четвертичную соль. Раствор имеет рН=6-7, при температуре 18-30°С.

Нанесение покрытия осуществляют следующим образом. Предварительно обезжиренные и активированные изделия промывают водой (изделия из стали 12Х18Н10Т активируют в концентрированной соляной кислоте в течение 3-10 мин) и устанавливают в ванну, заполненную раствором. Устанавливают также алюминиевую пластину, которая должна быть в электрическом контакте с обрабатываемыми изделиями.

При обработке оцинкованных изделий из сплавов типа ЦАМ и алюминия дополнительную пластину в ванну не устанавливают. Изделие из алюминия и его сплавов выдерживают в ванне 10-20 мин, изделия из других металлов - 30-60 мин, и после промывки холодной и горячей водой сушат сжатым воздухом.

В таблице 1 указаны составы применявшегося раствора, а в таблице №2 - свойства полученных покрытий на изделиях из различных материалов.

Таблица 1.
№№ п/п	Содержание компонентов, г/л
NiSO₄	NH₄CNS	ZnCl₂	AlCl₃	NH₄F	Na₂SiO₆	Четвертичная соль
1	65	20	20	10	12	1,0	0,2
2	60	15	15	6	8	0,5	0,1
3	70	18	18	8	10	0,8	0,05

Таблица 2.
Материал образца	Номер состава электролита	Время обработки, мин.	Рассеивающая способность	Дендриты	Толщина, покрытия, мкм	Прочность покрытия. Качество покрытия
Ст 20	1	45	79,00	отсутствуют	1,2-2,1	Вздутия отсутствуют. Покрытия черное, на полированной поверхности блестящее.
Ст 20	2	45	78,50		1,0-2,0
3	45	78,95	1,1-2,0
Медь	1	45	79,10		1,0-1,9
2	45	79,00	0,95-2,0
Латунь ЛС-59	1	45	79,20		1,0-2,0
Латунь ЛС-59	2	45	78,90		1,0-2,0
3	45	79,10	1,0-2,0
Сталь 12Х18Н10Т	1	45	79,20		1,0-2,0
Сталь 12Х18Н10Т	2	45	78,90		1,0-2,0
3	45	78,80	1,0-2,0
Титановый сплав ВТ-1	1	45	79,50		1,0-2,0
Титановый сплав ВТ-1	2	50	79,90		1,1-2,1
3	45	78,90	1,1-2,0

Предлагаемый раствор позволяет покрывать изделия широкого круга металлов при сокращении времени обработки изделий до 30-60 мин с хорошим надежным качеством покрытия.

Рассеивающая способность электролита определялась на ячейке Херинга и Блюма.

Прочность связи покрытия с основным металлом определялась по ГОСТ 9.302-79 методом нагрева до 250°С в течение 1 часа.

Раствор для нанесения черных никелевых покрытий на металлическую поверхность, содержащий никель сернокислый, аммоний роданистый, цинк хлористый, алюминий хлористый, аммоний фтористый, натрий кремнекислый и поверхностно-активную добавку, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активной добавки он содержит четвертично-аммонийную соль хлорид N-оксиэтил, NN-диметилпропанамид перфтор-энантовой или пеларгоновой кислоты формулы

где R_F=С₆F₁₃- или C₈F₁₇-, при следующем соотношении компонентов, г/л:

Никель сернокислый	60-70
Аммоний роданистый	15-20
Цинк хлористый	15-20
Алюминий хлористый	6-10
Аммоний фтористый	8-12
Натрий кремнекислый	0,5-1,0
Поверхностно-активная добавка	0,05-0,2

Изобретение относится к области технологий получения защитных покрытий и может быть использовано для нанесения металлических покрытий на микроизделия для микроэлектроники методом химического никелирования.

Установка химического никелирования // 2247793

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при нанесении металлопокрытий химическим способом. .

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.

Способ нанесения металлического покрытия на внутренние поверхности резервуара или трубопровода (варианты) // 2110608

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на внутренние поверхности резервуаров и трубопроводных систем. .

Способ получения ферромагнитной аморфной ленты или проволоки с кристаллическим слоем на поверхности // 2044109

Изобретение относится к технологии получения амфорных металлических сплавов, в частности к технологии получения амфорной ферромагнитной ленты или проволоки со слоем кристаллического материала на их поверхности.

Раствор для нанесения черных никелевых покрытий на металлическую поверхность // 2039129

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к осаждению черных никелевых покрытий на поверхность металлических изделий, и может быть применено в различных видах гальванического производства для получения декоративных покрытий.

Способ химического никелирования // 2039128

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способу химического восстановления металлов, например никеля. .

Способ травления полиэфирных подложек перед химической металлизацией // 2031975

Способ химического никелирования // 2023749

Изобретение относится к способу химического осаждения никеля из водного раствора на химическую поверхность. .

Способ определения скорости бестокового восстановления никеля // 1786189

Способ получения аморфных магнитных пленок со-р // 2306367

Изобретение относится к химическому осаждению аморфных магнитных пленок Co-Р, например, на полированное стекло и может быть использовано в вычислительной технике в головках записи и считывания информации, в датчиках магнитных полей, в управляемых сверхвысокочастотных (СВЧ) устройствах: фильтрах, амплитудных и фазовых модуляторах и т.д

Способ получения никелевого покрытия на материалах из углеродных волокон // 2334020

Изобретение относится к прикладной химии, а именно к способам получения никелевого покрытия на материалах из углеродного волокна

Установка химического никелирования // 2418884

Изобретение относится к установке для нанесения никелевого покрытия химическим методом на различные детали

Способ получения аморфных магнитных пленок co-p // 2457279

Изобретение относится к области химического осаждения аморфных магнитных пленок, например, на такие материалы, как полированное стекло, поликор, ситалл, кварц, и может быть использовано в вычислительной технике, в головках записи и считывания информации, в датчиках магнитных полей, управляемых СВЧ-устройствах: фильтрах, амплитудных фазовых модуляторах и т.д

Раствор для химического осаждения сплава никель-бор // 2463383

Изобретение относится к области получения покрытий из никелевых сплавов химическим путем и может быть использовано в различных областях техники для получения покрытий с высокой механической прочностью и коррозионной стойкостью

Способ получения аморфных магнитных пленок со-р // 2501888

Изобретение относится к области химического осаждения аморфных магнитных пленок Co-P, например, на полированное стекло и может быть использовано в вычислительной технике. Способ включает очистку стеклянной подложки, двойную сенсибилизацию в растворе хлористого олова с промежуточной обработкой в растворе перекиси водорода, активацию в растворе хлористого палладия, термообработку при температуре 150-450°C в течение 30-40 мин, осаждение магнитной пленки Co-P толщиной 180-200 нм на немагнитный аморфный подслой Ni-P толщиной 20-30 нм при наложении в плоскости пленки однородного постоянного магнитного поля. При этом в способе на магнитную пленку Co-P осаждают немагнитную аморфную прослойку Ni-P с последующим осаждением идентичной магнитной аморфной пленки Co-P, причем толщина идентичных магнитных пленок Co-P равна 180-200 нм при толщине прослойки Ni-P 2-3 нм. Способ позволяет повысить качество аморфных пленок за счет значительного уменьшения величины коэрцитивной силы получаемых пленок. 1 ил., 1 табл.

Способ получения многослойного композитного покрытия на стали методом химического осаждения // 2544334

Изобретение относится к получению покрытий на металлических поверхностях. В способе на стальную поверхность наносят многослойное покрытие, в котором в качестве нечетных слоев наносят слои никель-фосфор, а в качестве четных кобальт-фосфор. Слои никель-фосфор осаждают из раствора, имеющего рН 4,1-4,3 и содержащего: никель сернокислый 10-30 г/л, натрий гипофосфит 15-25 г/л, натрий уксуснокислый 10-20 г/л, тиомочевина 0,005 г/л, уксусная кислота 13 мл/л. При этом слои кобальт-фосфор осаждают из раствора, имеющего рН 8,0-8,5 и содержащего, г/л: кобальт дифторид 15-35, натрий гипофосфит 10-22, натрий лимоннокислый 80-100, аммоний хлорид 30-60. Осаждение упомянутых слоев осуществляют при температуре 70-92°C. Способ позволяет получить на стальной поверхности многослойные композитные покрытия, состоящие из различного количества чередующихся слоев, обладающие повышенной коррозионной стойкостью и микротвердостью. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил., 4 пр.

Многослойное композитное покрытие на стали, полученное методом химического осаждения // 2547518

Изобретение относится к машиностроению, в частности к защитным покрытиям на стали, полученным методом химического осаждения. Покрытие содержит, по меньшей мере, шесть компонентов - никель, кобальт, фосфор, химические соединения никеля с фосфором состава Ni3P, Ni5P2, Ni2P, и состоит из нескольких чередующихся слоев, при этом нечетные слои являются твердым раствором фосфора в никеле, а четные - твердым раствором фосфора в кобальте, причем взаимосвязь чередующихся слоев осуществлена за счет сращивания матрицы последующего слоя с матрицей предыдущего слоя. В нечетных слоях покрытия частицы никеля, фосфора, химических соединений Ni3P, Ni5P2, Ni2P имеют размеры в пределах от 40 до 1000 нм. В четных слоях покрытия частицы кобальта и фосфора имеют размеры в пределах от 300 до 5100 нм. Полученные многослойные композитные покрытия обладают высокой микротвердостью и коррозионностойкостью. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 4 пр.

Способ получения аморфных пленок со-р на диэлектрической подложке // 2630162

Изобретение относится к области химического осаждения магнитомягких и магнитожестких пленок состава кобальт-фосфор, применяющихся в качестве сред для магнитной и термомагнитной записи, для создания микроэлектромагнитных механических устройств (MEMS), а также в датчиках слабых магнитных полей, в устройствах СВЧ: фильтрах, ограничителях мощности, амплитудных модуляторах, фазовых манипуляторах. Способ включает очистку диэлектрической подложки, двойную сенсибилизацию в растворе хлористого олова, активацию в растворе хлористого палладия и осаждение магнитной пленки Со-Р. При этом между этапами сенсибилизации проводят термообработку при температуре 300-450°С, а осаждение магнитной пленки Со-Р осуществляют на высушенную подложку из раствора, содержащего, г/л: кобальт сернокислый CoSO4⋅7H2O - 10, гипофосфит натрия NaH2PO2⋅H2O - 7,5, натрий лимоннокислый Na3C6H5O7 - 25, при 95-100°С и рН раствора от 7,1 до 9,6, который задают путем добавления в раствор щелочи. Техническим результатом изобретения является получение как высококоэрцитивных, так и низкокоэрцитивных пленок Co-P и упрощение технологии за счет сокращения количества технологических операций. 1 ил., 1 табл.

Композиционное покрытие на основе никеля с ультрадисперсными алмазами // 2638480

Изобретение относится к никелированию и представляет собой композиционное покрытие на основе никеля, содержащее ультрадисперсные алмазы, которое может быть сформировано на различных металлических деталях, работающих в условиях повышенного износа и в присутствии агрессивных сред. Композиционное химически осажденное покрытие на основе никеля с ультрадисперсными алмазами содержит никель, фосфор и ультрадисперсные алмазы с размером частиц от 100 до 500 нм при следующем соотношении компонентов, мас. %: фосфор 3-6, частицы ультрадисперсных алмазов 0,4-0,8, никель - остальное. Техническим результатом при использовании предлагаемого покрытия является возможность подвергать его различным технологическим операциям, таким как штамповка, вытяжка, волочение, гибка, развальцовка и др., без риска его повреждения за счет высокой пластичности и при сохранении его высокой коррозионной и износостойкости. 3 табл., 3 пр.