Способ подготовки изделий из алюминия и его сплавов перед нанесением гальванических покрытий
Владельцы патента RU 2349687:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" (RU)
Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к способу подготовки перед нанесением серебра на длинномерные изделия малого сечения сложной конфигурации типа волноводов, изготовленных из алюминия и его сплавов. Способ включает цинкование, никелирование, при этом после никелирования проводят термообработку при температуре 210°С в течение 60 мин с последующей активацией в концентрированной соляной кислоте при температуре 15-30°С в течение 1 мин. Технический результат: упрощение подготовки поверхности изделий из алюминия или его сплава перед нанесением гальванопокрытия. 2 табл.
Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к способу подготовки перед нанесением серебра на длинномерные изделия малого сечения сложной конфигурации, типа волноводов, изготовленных из алюминия и его сплавов.
Известен способ обработки изделий из алюминия и его сплавов (RU 2096533, C25D 5/50). Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке изделий из алюминия и его сплавов для придания им функциональных свойств, и может быть использовано в различных областях техники, например в пищевой промышленности, авиации, транспортном машиностроении, а именно - в автомобилестроении. Способ обработки изделий из алюминия и его сплавов включает предварительную обработку их перед нанесением покрытия, электролитическое меднение с получением слоя меди толщиной 5-7 мкм и термическую обработку в вакууме при температуре 500-540°С, обеспечивающей взаимную диффузию элементов подложки и покрытия. По второму варианту способа после нанесения слоя медного покрытия толщиной 5-7 мкм наносят слой электролитического никелевого покрытия толщиной 5-7 мкм. По третьему варианту способа после нанесения медного покрытия толщиной 5-7 мкм наносят последовательно слои электролитических никелевого и хромового покрытий толщиной каждого слоя 5-7 мкм. Согласно четвертому варианту способа после нанесения слоя медного покрытия толщиной 5-7 мкм наносят слой марганцевого покрытия толщиной 5-7 мкм.
Задача изобретения - создание изделий из алюминия и его сплавов, работоспособных в условиях коррозионного воздействия окружающей среды и ударных нагрузок.
Недостатками данного изобретения является многоступенчатость, трудоемкость и дороговизна данных технологий.
Известен способ подготовки изделий из алюминия и его сплавов перед нанесением гальванических покрытий, включающий цинкование, никелирование, меднение с последующей термообработкой при температуре 190-210°С в течение 40-60 мин (см. авт. свид. СССР N423889, С23В 5/52), взятый в качестве прототипа.
Недостатками известного способа является неравномерное покрытие внутренних поверхностей длинномерных изделий малого сечения и длительность процесса подготовки. Кроме того, пирофосфорные электролиты меднения, рекомендуемые в данном изобретении и другой научно-технической документации, в частности - ГОСТ 9.305-84, имеют недостаточную кроющую способность.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение процесса подготовки алюминия перед гальванопокрытием.
Поставленная задача достигается за счет того, что в способе подготовки изделий из алюминия и его сплавов перед нанесением гальванических покрытий, включающем цинкование, никелирование, после никелирования проводят термообработку при температуре 210°С в течение 60 мин с последующей активацией в концентрированной соляной кислоте при температуре 15-30°С в течение 1 мин.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет установить его соответствие критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены, и поэтому их совокупность обеспечивает заявляемому техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".
Сущность изобретения поясняется таблицами, где в таблице 1 приведены режимы термообработки химического никелевого покрытия; в таблице 2 приведены растворы, опробованные для снятия окисной пленки с никелевого покрытия и режимы обработки.
Согласно ГОСТ 9.303-84, ГОСТ 9.306-85, ГОСТ 9.305-84 и др. вид и толщину покрытия выбирают с учетом назначения покрытия. Для алюминия и его сплавов с целью повышения электропроводности рекомендуют следующую схему покрытия: медь-никель-серебро; хим. никель-медь-серебро. Данная схема непригодна для длинномерных сложнопрофилированных изделий малого сечения ввиду некачественного сцепления медного подслоя с подслоем никеля и, как результат, некачественного покрытия серебром или другими металлами.
Результатом реализации предлагаемого в изобретении способа подготовки перед нанесением покрытий на изделия из алюминия и его сплавов является упрощение рекомендуемых выше схем за счет исключения медного подслоя. Это позволяет обеспечить качественное равномерное покрытие внутренних поверхностей длинномерных изделий малого сечения при значительном упрощении процесса.
Способ прост в осуществлении, не требует специального оборудования и дорогостоящих материалов.
Способ подготовки длинномерных изделий из алюминия и его сплавов перед нанесением покрытий реализуется следующим образом.
Проводят предварительную известную обработку поверхности изделий, включающую обезжиривание, химическое травление, промывку, осветление, цинкатную обработку в растворе сернокислого цинка, с едким натром и химическое никелирование
Процесс выполнения химического никелирования (подслоя) осуществляется в электролите в соответствии с ГОСТ 9.305-84 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий». Состав электролита:
- никель сернокислый - 20-25 г/л;
- гипофосфит натрия - 20-25 г/л;
- кислота уксусная - 6,2-6,4 мл/л;
- натрий уксуснокислый - 10-15 г/л;
- тиомочевина - 0,003 г/л
Т=82-90°С, скорость осаждения - 18-20 мкм/ч при плотности загрузки 0,8-1 дм2/л.
Электролит позволяет получать равномерное покрытие на внутренней поверхности изделий, в том числе длинномерных и сложнопрофилированных малого сечения.
Для того чтобы провести качественное осаждение серебряного покрытия по никелевому подслою, необходимо провести термическую обработку для снятия внутренних напряжений химического никелевого покрытия. Для выбора оптимального режима термообработки химического никелевого покрытия было опробовано несколько режимов нагрева с последующим нанесением серебряного покрытия. Режимы термообработки приведены в таблице 1.
Стабильные результаты в нанесении качественного серебряного покрытия были получены при следующем режиме термообработки: Т=210°С в течение 60 мин.
После термообработки на поверхности изделия образуется тончайшая окисная пленка, которую необходимо удалить для качественного осаждения серебра.
Удаление пленки проводилось в растворах, приведенных в ГОСТ 9.305-84 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий» (таблица 2).
Ни один из рекомендуемых ГОСТ 9.305-84 растворов не дал положительных результатов, а именно получение качественного, прочносцепленного серебряного покрытия.
Было принято решение использовать концентрированную соляную кислоту (HCl) с опробованием режимов, не вызывающих растрава химического никелевого подслоя.
В результате отработки выбрана активация в концентрированной соляной кислоте (плотность - 1,15-1,19 г/см3) при Т=15-30°С в течение 60 с.
После этого проводят осаждение предварительного и основного серебра в стандартных электролитах в соответствии с ГОСТ 9.305-84 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий». Состав электролитов:
предварительное серебрение:
- серебро азотнокислое (в пересчете на металл) - 0,9-2,7 г/л;
- калий цианистый (свободный) - 70-90 г/л;
- калий углекислый - 20-30 г/л
Т=18-25°С, плотность тока - 1,5-2.5 А/дм2, продолжительность - 1,0-3,0 мин;
основное серебрение:
- серебро азотнокислое (в пересчете на металл) - 20-30 г/л;
- калий цианистый (свободный) - 20-40 г/л;
- калий углекислый - 20-30 г/л
Т=18-30°С, плотность тока - 0,3-0,5 А/дм2, скорость осаждения - 0,2 мкм/мин.
Изменение способа и схемы покрытия позволяют получить серебряное покрытие на внутренних поверхностях длинномерных изделий малого сечения с требуемыми характеристиками более быстрым и простым способом.
| Таблица 1 | ||
| СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ | ||
| Покрытие | Температура нагрева деталей, °С | Время выдержки, мин |
| Химическое никелирование | 140 | 60 |
| 180 | 60 | |
| 210 | 60 | |
| 250 | 60 |
| Таблица 2 | |||
| Состав раствора | Режим обработки | ||
| Наименование компонента | Количество, г/дм3 | Температура, °С | Продолжительность, с |
| - кислота соляная синтетическая техническая | 0,2 | ||
| - кислота азотная техническая | 28-38 | 15-30 | |
| - кислота уксусная синтетическая и | 15-30 | ||
| регенерированная сорт I | 50-58 | ||
| - кислота соляная синтетическая техническая | 300-350 | 30-60 |
Способ подготовки изделий из алюминия и его сплавов перед нанесением гальванических покрытий, включающий цинкование, никелирование, отличающийся тем, что после никелирования проводят термообработку при температуре 210°С в течение 60 мин с последующей активацией в концентрированной соляной кислоте при температуре 15-30°С в течение 1 мин.
