Устройство для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава. Устройство содержит катодную камеру, в которой размещается деталь, анодную камеру, анод, размещенный в анодной камере, электропроводящую диафрагму, размещенную отделяющей катодную камеру и анодную камеру друг от друга, резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры для регулирования окислительно-восстановительного потенциала электролита в катодной камере, резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры для регулирования окислительно-восстановительного потенциала электролита в анодной камере, а также блок источника питания, который обеспечивает протекание электрического тока между деталью и анодом. Технический результат: повышение стабильности формирования на детали гальванического покрытия из медно-никелевого сплава с однородным составом и увеличение периода времени использования электролита. 6 з.п. ф-лы, 6 табл., 4 пр., 2 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству для нанесения покрытия, и в частности к устройству для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] В большинстве случаев за счет изменения соотношения между медью и никелем медно-никелевым сплавам можно придать превосходные свойства коррозионной стойкости, формуемости/пластичности, технологичности, а также высокотемпературные характеристики, и медно-никелевые сплавы также имеют характерные свойства электрического удельного сопротивления, коэффициента термического сопротивления, термоэлектродвижущей силы, коэффициента теплового расширения и т.п. Поэтому ранее были проведены исследования для получения таких свойств медно-никелевых сплавов с помощью гальваностегии. В качестве традиционно испытываемых ванн для гальванического нанесения покрытия из медно-никелевого сплава было изучено большое многообразие ванн, включая цианидную ванну, лимоннокислую ванну, уксуснокислую ванну, виннокислую ванну, тиосернокислую ванну, аммониевую ванну, пирофосфорнокислую ванну и т.п.; однако ни одна из этих ванн не нашла практического применения.
[0003] Причины, по которым электролитическое покрытие медно-никелевым сплавом практически не использовалось, являются следующими:
(1) медь и никель отличаются друг от друга по потенциалу осаждения приблизительно на 0,6 В, так что предпочтительно осаждается медь;
(2) электролитическая ванна является настолько неустойчивой, что образуются нерастворимые соединения, такие как гидроксиды металлов;
(3) состав покрытия меняется из-за подачи питания, так что покрытие, имеющее однородный состав, не может быть устойчиво получено;
(4) срок службы электролита мал; и т.п.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технические проблемы
[0004] Из-за вышеописанных проблем при обычных устройствах для нанесения гальванического покрытия трудно устойчиво получить на детали гальваническое покрытие из медно-никелевого сплава с однородным составом. Также трудно использовать электролитическую ванну в течение длительного периода.
Решение проблем
[0005] Для того, чтобы решить вышеописанные проблемы, настоящее изобретение предлагает устройство для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава, содержащее: катодную камеру, в которой размещается деталь; анодную камеру; анод, размещенный в анодной камере; электропроводящую диафрагму, размещенную отделяющей катодную камеру и анодную камеру друг от друга; резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры для регулирования окислительно-восстановительного потенциала электролита в катодной камере; резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры для регулирования окислительно-восстановительного потенциала электролита в анодной камере; а также блок источника питания, который обеспечивает протекание электрического тока между деталью и анодом.
[0006] В соответствии с выполненным таким образом настоящим изобретением резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры регулируют окислительно-восстановительные потенциалы в катодной камере и анодной камере, позволяя получать нанесенное покрытие с однородным составом и осаждать медь и никель на деталь при любом отношении компонентов сплава. В дополнение, поскольку окислительно-восстановительные потенциалы регулируются, состояние ванны может поддерживаться устойчивым, а также может быть получено хорошее гальваническое покрытие из медно-никелевого сплава, даже когда электролитическая ванна (электролит) непрерывно используется в течение длительного периода времени.
[0007] В настоящем изобретении предпочтительно дополнительно использовать устройство циркуляции катодной камеры, которое обеспечивает циркуляцию электролита между катодной камерой и резервуаром регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры, а также устройство циркуляции анодной камеры, которое обеспечивает циркуляцию электролита между анодной камерой и резервуаром регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры.
[0008] В соответствии с выполненным таким образом настоящим изобретением устройства циркуляции обеспечивают циркуляцию электролита в катодной камере и резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и между ними, а также циркуляцию электролита в анодной камере и анодном резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры и между ними. Следовательно, каждый из электролитов на катодной стороне и анодной стороне может поддерживаться в однородном состоянии, так что может быть получено однородное гальваническое покрытие.
[0009] В настоящем изобретении диафрагма предпочтительно представляет собой ткань, сделанную из сложного полиэфира, полипропилена, материала KANEKALON, материала SARAN или PTFE, нейтральную диафрагму или ионообменную мембрану. В соответствии с выполненным таким образом настоящим изобретением диафрагма может быть сформирована с низкими затратами.
[0010] В настоящем изобретении устройство циркуляции катодной камеры предпочтительно включает в себя: перелив катодной камеры, который позволяет электролиту в катодной камере переливаться в резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры; устройство переноса катодной камеры, которое передает электролит из резервуара регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры в катодную камеру; и фильтровальное устройство катодной камеры, которое фильтрует электролит, передаваемый устройством переноса катодной камеры, а устройство циркуляции анодной камеры предпочтительно включает в себя: перелив анодной камеры, который позволяет электролиту в резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры переливаться в анодную камеру; устройство переноса анодной камеры, которое передает электролит из анодной камеры в резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры; а также фильтровальное устройство анодной камеры, которое фильтрует электролит, передаваемый устройством переноса анодной камеры.
[0011] В соответствии с выполненным таким образом настоящим изобретением использование резервуара регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и резервуара регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры позволяют легко поддерживать подходящие значения окислительно-восстановительных потенциалов в катодной камере и в анодной камере.
[0012] В настоящем изобретении устройство циркуляции катодной камеры предпочтительно включает в себя: первое устройство переноса катодной камеры, которое передает находящийся в катодной камере электролит в резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры; второе устройство переноса катодной камеры, которое передает электролит, находящийся в резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры, в катодную камеру; а также фильтровальное устройство катодной камеры, которое фильтрует электролит, циркулирующий между катодной камерой и резервуаром регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры, а устройство циркуляции анодной камеры предпочтительно включает в себя: первое устройство переноса анодной камеры, которое передает электролит, находящийся в резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, в анодную камеру; второе устройство переноса анодной камеры, которое передает электролит, находящийся в анодной камере, в резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры; а также фильтровальное устройство анодной камеры, которое фильтрует электролит, циркулирующий между анодной камерой и резервуаром регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры.
[0013] В соответствии с выполненным таким образом настоящим изобретением использование резервуара регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и резервуара регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры позволяют легко поддерживать подходящие значения окислительно-восстановительных потенциалов в катодной камере и в анодной камере. В дополнение, за счет использования устройств переноса осуществляется циркуляция электролитов между катодной камерой и резервуаром регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и между анодной камерой и резервуаром регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры. Следовательно, резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры могут быть размещены в любых положениях.
[0014] В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы оно дополнительно содержало: устройство измерения электрического потенциала катодной камеры, которое измеряет окислительно-восстановительный потенциал электролита в катодной камере; устройство измерения электрического потенциала анодной камеры, которое измеряет окислительно-восстановительный потенциал электролита в анодной камере; устройство добавления регулятора катодной камеры, которое добавляет регулятор окислительно-восстановительного потенциала в резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры; устройство добавления регулятора анодной камеры, которое добавляет регулятор окислительно-восстановительного потенциала в резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры; и блок управления, который управляет устройством добавления регулятора катодной камеры и устройством добавления регулятора анодной камеры на основе окислительно-восстановительного потенциала, измеряемого устройством измерения электрического потенциала катодной камеры, и на основе окислительно-восстановительного потенциала, измеряемого устройством измерения электрического потенциала анодной камеры. В соответствии с выполненным таким образом настоящим изобретением окислительно-восстановительные потенциалы в катодной камере и анодной камере могут быть точно поддерживаться на подходящих уровнях.
[0015] В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы оно дополнительно содержало электролит для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава, содержащийся в катодной камере, анодной камере, резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, причем этот электролит для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава содержит: (a) соль меди и соль никеля; (b) образующее комплекс с металлом вещество; (c) обеспечивающую электропроводность соль; и (d) серосодержащее органическое соединение. Выполненное таким образом настоящее изобретение позволяет получать хорошее гальваническое покрытие из медно-никелевого сплава.
Полезные эффекты изобретения
[0016] Устройство для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава по настоящему изобретению способно стабильно формировать на детали гальваническое покрытие из медно-никелевого сплава с однородным составом, а также позволяет использовать электролитическую ванну в течение длительного периода времени.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0017] Фиг. 1 представляет собой разрез устройства для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет собой разрез устройства для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0018] Далее устройства для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения описываются со ссылками на приложенные чертежи.
[0019] Фиг. 1 представляет собой разрез устройства для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 1, устройство 1 для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя резервуар 2 для нанесения покрытия. Резервуар 2 для нанесения покрытия разделен с образованием в нем катодной камеры 4, анодной камеры 6, резервуара 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и резервуара 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры. В дополнение, в катодной камере 4 и анодной камере 6 размещаются соответственно катод 5 (деталь) и анод 7 так, чтобы они были погружены в электролиты.
[0020] Между катодной камерой 4 и анодной камерой 6 предусмотрена разделительная стенка 12 для того, чтобы отделить катодную камеру 4 и анодную камеру 6 друг от друга. Разделительная стенка 12 снабжена проемом 12a, и в этом проеме 12a закреплена диафрагма 14. Диафрагма 14 выполнена с возможностью обеспечения электропроводящей перегородки между катодной камерой 4 и анодной камерой 6. В качестве диафрагмы 14 возможно использовать ткань из сложного полиэфира, полипропилена, материала KANEKALON, материала SARAN, PTFE и т.п., нейтральную диафрагму, такую как диафрагма с подложкой из полиэтилентерефталата и мембранными материалами из поливинилиденфторидной смолы, оксида титана/сложного эфира сахарозы и жирной кислоты, или ионообменную мембрану, такую как катионообменная мембрана.
[0021] В дополнение, в катодной камере 4 предусмотрена экранирующая пластина 16 катодной стороны. Экранирующая пластина 16 катодной стороны разделяет катодную камеру 4 на сторону 14 диафрагмы и сторону 5 катода. Экранирующая пластина 16 катодной стороны снабжена проемом 16a. Экранирующая пластина 16 катодной стороны предотвращает концентрирование тока на периферийных частях катода 5 (детали) и вызывает прохождение однородного тока через каждую часть катода 5, позволяя получить однородную толщину гальванического покрытия и однородный состав гальванического покрытия.
[0022] Между катодной камерой 4 и резервуаром 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры предусмотрен обеспечивающий перегородку между ними перелив 18 катодной камеры. Эта конфигурация позволяет электролиту, который находится в катодной камере 4 и превышает перелив 18 катодной камеры, переливаться в резервуар 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры.
[0023] В резервуаре 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры предусмотрены две разделяющих перегородки 20a и 20b. Эти разделяющие перегородки 20a и 20b заставляют электролит, переливающийся из перелива 18 катодной камеры, течь вниз между переливом 18 катодной камеры и разделяющей перегородкой 20a, поворачивать у нижней поверхности резервуара 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры, а затем течь вверх между разделяющими перегородками 20a и 20b. Таким образом электролит течет в резервуар 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры. Другими словами, разделяющие перегородки 20a и 20b формируют поворотный проход 22 в резервуаре 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры. Этот поворотный проход 22 создает умеренный поток электролита в резервуаре 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры, и, следовательно, регулятор окислительно-восстановительного потенциала, вводимый в резервуар 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры, равномерно смешивается, обеспечивая плавное регулирование окислительно-восстановительного потенциала.
[0024] В анодной камере 6, с другой стороны, между разделительной стенкой 12 и анодом 7 предусмотрена перегородка 24 для шлама. Перегородка 24 для шлама образована из стенки, проходящей от нижней поверхности анодной камеры 6 на заданную высоту, и предотвращает перемещение оседающего шлама к разделительной стенке 12.
[0025] Между анодной камерой 6 и резервуаром 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры предусмотрен обеспечивающий перегородку между ними перелив 26 анодной камеры. Эта конфигурация позволяет электролиту, который находится в резервуаре 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры и превышает перелив 26 анодной камеры, переливаться в анодную камеру 6.
[0026] В резервуаре 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры предусмотрены две разделяющих перегородки 28a и 28b. Эти разделяющие перегородки 28a и 28b заставляют электролит в резервуаре 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры переливаться через разделяющую перегородку 28a и течь вниз, поворачивать у нижней поверхности резервуара 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, затем течь вверх между разделяющей перегородкой 28b и переливом 26 анодной камеры и переливаться через перелив 26 анодной камеры в анодную камеру 6. Другими словами, разделяющие перегородки 28a и 28b формируют поворотный проход 30 в резервуаре 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры. Этот поворотный проход 30 создает умеренный поток электролита в резервуаре 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, и, следовательно, регулятор окислительно-восстановительного потенциала, вводимый в резервуар 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, равномерно смешивается, обеспечивая плавное регулирование окислительно-восстановительного потенциала.
[0027] Кроме того, между катодной камерой 4 и резервуаром 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры предусмотрено устройство 32 переноса катодной камеры. Устройство 32 переноса катодной камеры переносит электролит. Устройство 32 переноса катодной камеры выполнено с возможностью всасывать электролит через всасывающую трубу 32a катодной камеры в нижней части резервуара 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры посредством насоса (не проиллюстрирован) и заставлять электролит течь в катодную камеру 4 через выпускную трубу 32b катодной камеры в нижнюю часть катодной камеры 4. В дополнение, устройство 32 переноса катодной камеры содержит фильтровальное устройство 32c катодной камеры для удаления шлама и т.п. содержащегося в электролите, переносимом устройством 32 переноса катодной камеры.
[0028] Таким образом, устройство 32 переноса катодной камеры переносит электролит из резервуара 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры в катодную камеру 4, так что уровень электролита в катодной камере 4 повышается. Следовательно, электролит в катодной камере 4 переливается через перелив 18 катодной камеры обратно в резервуар 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры. Сочетание перелива 18 катодной камеры и устройства 32 переноса катодной камеры, как описано выше, позволяет электролиту циркулировать между резервуаром 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и катодной камерой 4 только путем переноса электролита из резервуара 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры в катодную камеру 4. Соответственно, устройство 32 переноса катодной камеры и перелив 18 катодной камеры функционируют как устройства циркуляции катодной камеры, которые обеспечивают циркуляцию электролита в катодной камере 4 и в резервуаре 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры между ними.
[0029] Далее, между анодной камерой 6 и резервуаром 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры предусмотрено устройство 34 переноса анодной камеры. Устройство 34 переноса анодной камеры переносит электролит. Это устройство 34 переноса анодной камеры выполнено с возможностью всасывать электролит через всасывающую трубу 34a анодной камеры в нижней части анодной камеры 6 посредством насоса (не проиллюстрирован) и заставлять электролит течь в резервуар 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры через выпускную трубу 34b анодной камеры в нижнюю часть резервуара 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры. В дополнение, устройство 34 переноса анодной камеры содержит фильтровальное устройство 34c анодной камеры для удаления шлама и т.п., содержащегося в электролите, переносимом устройством 34 переноса анодной камеры.
[0030] Таким образом, устройство 34 переноса анодной камеры переносит электролит из анодной камеры 6 в резервуар 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, так что уровень электролита в резервуаре 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры повышается. Следовательно, электролит в резервуаре 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры переливается через перелив 26 анодной камеры обратно в анодную камеру 6. Сочетание перелива 26 анодной камеры и устройства 34 переноса анодной камеры, как описано выше, позволяет электролиту циркулировать между анодной камерой 6 и резервуар 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры только путем переноса электролита из анодной камеры 6 в резервуар 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры. Соответственно, устройство 34 переноса анодной камеры и перелив 26 анодной камеры функционируют как устройства циркуляции анодной камеры, которые обеспечивают циркуляцию электролита в анодной камере 6 и в резервуаре 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры между ними.
[0031] Кроме того, между катодом 5 (деталью), размещенным в катодной камере 4, и анодом 7, размещенным в анодной камере 6, подключен блок 36 источника питания. При включении этого блока 36 источника питания течет ток от анода 7 к катоду 5 через электролит и через диафрагму 14, так что деталь покрывается гальваническим покрытием.
[0032] Далее описывается приспособление для регулирования окислительно-восстановительных потенциалов электролитов.
Устройство 1 для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава по этому варианту осуществления включает в себя в качестве приспособления для регулирования окислительно-восстановительных потенциалов: устройство 38 измерения электрического потенциала катодной камеры; устройство 40 добавления регулятора катодной камеры; устройство 42 измерения электрического потенциала анодной камеры; устройство 44 добавления регулятора анодной камеры; и блок 46 управления, связанный с устройством 40 добавления регулятора катодной камеры и с устройством 44 добавления регулятора анодной камеры.
[0033] Устройство 38 измерения электрического потенциала катодной камеры размещено в катодной камере 4 и выполнено с возможностью измерять окислительно-восстановительный потенциал электролита в катодной камере 4.
Устройство 40 добавления регулятора катодной камеры выполнено с возможностью добавлять регулятор окислительно-восстановительного потенциала к электролиту в резервуаре 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры.
Аналогичным образом, устройство 42 измерения электрического потенциала анодной камеры размещено в анодной камере 6 и выполнено с возможностью измерять окислительно-восстановительный потенциал электролита в анодной камере 6.
Устройство 44 добавления регулятора анодной камеры выполнено с возможностью добавлять регулятор окислительно-восстановительного потенциала к электролиту в резервуаре 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры.
[0034] Устройство 38 измерения электрического потенциала катодной камеры соединено с блоком 46 управления, и окислительно-восстановительный потенциал, измеряемый устройством 38 измерения электрического потенциала катодной камеры, вводится в блок 46 управления. Блок 46 управления выполнен с возможностью управления устройством 40 добавления регулятора катодной камеры на основе введенного окислительно-восстановительного потенциала для того, чтобы достичь заданного окислительно-восстановительного потенциала в катодной камере 4. Устройство 40 добавления регулятора катодной камеры выполнено с возможностью вводить заданное количество регулятора окислительно-восстановительного потенциала в резервуар 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры на основе управляющего сигнала от блока 46 управления.
[0035] Аналогичным образом, устройство 42 измерения электрического потенциала анодной камеры соединено с блоком 46 управления, и окислительно-восстановительный потенциал, измеряемый устройством 42 измерения электрического потенциала анодной камеры, вводится в блок 46 управления. Блок 46 управления выполнен с возможностью управления устройством 44 добавления регулятора анодной камеры на основе введенного окислительно-восстановительного потенциала для того, чтобы достичь заданного окислительно-восстановительного потенциала в анодной камере 6. Устройство 44 добавления регулятора анодной камеры выполнено с возможностью вводить заданное количество регулятора окислительно-восстановительного потенциала в резервуар 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры на основе управляющего сигнала от блока 46 управления. Регулирование окислительно-восстановительных потенциалов блоком управления 46 осуществляется всегда во время работы устройства 1 для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава.
[0036] Далее со ссылкой на Фиг. 2 описывается устройство для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 представляет собой разрез устройства для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. В вышеописанном первом варианте осуществления катодная камера 4 и анодная камера 6 соответственно помещены рядом с резервуаром 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и резервуаром 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, и электролит циркулирует за счет перелива. Этот вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что резервуары регулирования окислительно-восстановительного потенциала являются отдельными. Соответственно, далее описываются лишь различия между вторым и первым вариантами осуществления настоящего изобретения, а общие конфигурации, операции и эффекты не описываются.
[0037] Как показано на Фиг. 2, устройство 100 для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава по этому варианту осуществления включает в себя главный резервуар 102 для нанесения покрытия, а также резервуар 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и резервуар 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, которые отделены от главного резервуара 102 для нанесения покрытия. В главном резервуаре 102 для нанесения покрытия образованы катодная камера 104 и анодная камера 106. В дополнение, в катодной камере 104 и анодной камере 106 размещаются соответственно катод 105 (деталь) и анод 107 так, чтобы они были погружены в электролит.
[0038] Между катодной камерой 104 и анодной камерой 106 предусмотрена разделительная стенка 112 для того, чтобы отделить катодную камеру 104 и анодную камеру 106 друг от друга. Разделительная стенка 112 снабжена проемом 112a, в котором закреплена диафрагма 114.
[0039] В дополнение, в катодной камере 104 предусмотрена экранирующая пластина 116 катодной стороны. Экранирующая пластина 116 катодной стороны разделяет катодную камеру 104 на сторону 114 диафрагмы и сторону 105 катода. Эта экранирующая пластина 116 катодной стороны снабжена проемом 116a. В анодной камере 106, с другой стороны, между разделительной стенкой 112 и анодом 107 предусмотрена перегородка 124 для шлама. Перегородка 124 для шлама образована из стенки, проходящей от нижней поверхности анодной камеры 106 на заданную высоту, и предотвращает перемещение оседающего шлама к разделительной стенке 112.
[0040] Резервуар 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры предусмотрен отдельно от главного резервуара 102 для нанесения покрытия и выполнен с возможностью циркуляции электролита между резервуаром 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и катодной камерой 104. В дополнение, резервуар 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры снабжен пропеллерной мешалкой 147 резервуара регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры для того, чтобы равномерно растворять регулятор окислительно-восстановительного потенциала, вводимый в электролит.
[0041] Резервуар 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры предусмотрен отдельно от главного резервуара 102 для нанесения гальванического покрытия и выполнен с возможностью циркуляции электролита между резервуаром 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры и анодной камерой 106. В дополнение, резервуар 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры снабжен пропеллерной мешалкой 148 резервуара регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры для того, чтобы равномерно растворять регулятор окислительно-восстановительного потенциала, вводимый в электролит.
[0042] Между катодной камерой 104 и резервуаром 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры расположены трубопровод и циркуляционные насосы с тем, чтобы электролиты могли циркулировать между ними. В частности, между катодной камерой 104 и резервуаром 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры предусмотрено первое устройство 132 переноса катодной камеры. Первое устройство 132 переноса катодной камеры возвращает электролит, находящийся в резервуаре 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры, в катодную камеру 104. Первое устройство 132 переноса катодной камеры выполнено с возможностью всасывать электролит через всасывающую трубу 132a катодной камеры в нижней части резервуара 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры посредством насоса (не проиллюстрирован) и заставлять электролит течь в катодную камеру 104 через выпускную трубу 132b катодной камеры в нижнюю часть катодной камеры 104. В дополнение, первое устройство 132 переноса катодной камеры содержит фильтровальное устройство 132c катодной камеры для удаления шлама и т.п. содержащегося в электролите, переносимом первым устройством 132 переноса катодной камеры.
[0043] Кроме того, между катодной камерой 104 и резервуаром 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры предусмотрено второе устройство 133 переноса катодной камеры. Второе устройство 133 переноса катодной камеры переносит электролит, находящийся в катодной камере 104, в резервуар 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры. Второе устройство 133 переноса катодной камеры выполнено с возможностью всасывать электролит через всасывающую трубу 133a катодной камеры в верхней части катодной камеры 104 посредством насоса (не проиллюстрирован) и заставлять электролит течь в резервуар 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры через выпускную трубу 133b катодной камеры в верхнюю часть резервуара 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры.
[0044] Таким образом, первое устройство 132 переноса катодной камеры и второе устройство 133 переноса катодной камеры обеспечивают циркуляцию электролита между катодной камерой 104 и резервуаром 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры. Соответственно, первое устройство 132 переноса катодной камеры и второе устройство 133 переноса катодной камеры функционируют как устройства циркуляции катодной камеры, которые обеспечивают циркуляцию электролита в катодной камере 104 и в резервуаре 108 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры между ними.
[0045] Между анодной камерой 106 и резервуаром 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры расположены трубопровод и циркуляционные насосы с тем, чтобы электролиты могли циркулировать между ними. В частности, первое устройство 134 переноса анодной камеры предусматривается между анодной камерой 106 и резервуаром 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры. Первое устройство 134 переноса анодной камеры переносит электролит. Первое устройство 134 переноса анодной камеры выполнено с возможностью всасывать электролит через всасывающую трубу 134a анодной камеры в нижней части анодной камеры 106 посредством насоса (не проиллюстрирован) и заставлять электролит течь в резервуар 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры через выпускную трубу 134b анодной камеры в нижнюю часть резервуара 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры. В дополнение, первое устройство 134 переноса анодной камеры содержит фильтровальное устройство 134c анодной камеры для удаления шлама и т.п., содержащегося в электролите, переносимом первым устройством 134 переноса анодной камеры.
[0046] Кроме того, второе устройство 135 переноса анодной камеры предусматривается между анодной камерой 106 и резервуаром 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры. Второе устройство 135 переноса анодной камеры возвращает электролит, находящийся в резервуаре 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, в анодную камеру 106. Второе устройство 135 переноса анодной камеры выполнено с возможностью всасывать электролит через всасывающую трубу 135a анодной камеры в верхней части резервуара 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры посредством насоса (не проиллюстрирован) и заставлять электролит течь в анодную камеру 106 через выпускную трубу 135b анодной камеры в верхнюю часть анодной камеры 106.
[0047] Таким образом, первое устройство 134 переноса анодной камеры и второе устройство 135 переноса анодной камеры обеспечивают циркуляцию электролита между анодной камерой 106 и резервуаром 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры. Соответственно, первое устройство 134 переноса анодной камеры и второе устройство 135 переноса анодной камеры функционируют как устройства циркуляции анодной камеры, которые обеспечивают циркуляцию электролита в анодной камере 106 и в резервуаре 110 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры между ними.
[0048] Кроме того, между катодом 105 (деталью), размещенным в катодной камере 104, и анодом 107, размещенным в анодной камере 106, подключен блок 136 источника питания. При включении этого блока 136 источника питания течет ток от анода 107 к катоду 105 через электролиты и через диафрагму 114, так что деталь покрывается гальваническим покрытием.
[0049] В дополнение, устройство 100 для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава по этому варианту осуществления также включает в себя в качестве приспособления для регулирования окислительно-восстановительных потенциалов электролитов: устройство 138 измерения электрического потенциала катодной камеры; устройство 140 добавления регулятора катодной камеры; устройство 142 измерения электрического потенциала анодной камеры; устройство 144 добавления регулятора анодной камеры; и блок 146 управления, связанный с устройством 140 добавления регулятора катодной камеры и с устройством 144 добавления регулятора анодной камеры. Работа этих устройств измерения окислительно-восстановительных потенциалов по измерению окислительно-восстановительных потенциалов в анодной камере 106 и катодной камере 104, а также работа блока 146 управления по управлению устройствами добавления регулятора и регулированию окислительно-восстановительных потенциалов на основе этих измеренных значений являются теми же самыми, что и в вышеописанном первом варианте осуществления, и, следовательно, их описание опущено.
[0050] Далее описывается электролитическая ванна (электролит), которая(ый) используется в устройствах для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления настоящего изобретения. Электролитическая ванна для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава, используемая в этих вариантах осуществления, содержит: (a) соль меди и соль никеля; (b) образующее комплекс с металлом вещество; (c) обеспечивающую электропроводность соль; (d) серосодержащее органическое соединение; и (e) регулятор окислительно-восстановительного потенциала.
[0051] (a) Соль меди и соль никеля
Соль меди включает, не ограничиваясь ими, сульфат меди, галогенидные соединения меди(II), сульфамат меди, метансульфонат меди, ацетат меди(II), основной карбонат меди и т.п. Эти соли меди могут использоваться по отдельности или в виде смеси двух или более из них. Соль никеля включает, не ограничиваясь ими, сульфат никеля, галогениды никеля, основной карбонат никеля, сульфамат никеля, ацетат никеля, метансульфонат никеля и т.п. Эти соли никеля могут использоваться по отдельности или в виде смеси двух или более из них. Концентрации соли меди и соли никеля в электролитической ванне должны следует выбирать различным образом в соответствии с желаемым составом нанесенного покрытия. Однако концентрация ионов меди предпочтительно составляет 0,5-40 г/л, а более предпочтительно 2-30 г/л, а концентрация ионов никеля предпочтительно составляет 0,25-80 г/л, а более предпочтительно 0,5-50 г/л. В дополнение к этому, суммарная концентрация ионов меди и ионов никеля в электролитической ванне предпочтительно составляет 0,0125-2 моль/л, а более предпочтительно 0,04-1,25 моль/л.
[0052] (b) Образующее комплекс с металлом вещество
Образующее комплекс с металлом вещество стабилизирует металлы, которыми являются медь и никель. Образующее комплекс с металлом вещество включает, не ограничиваясь ими, одноосновные карбоновые кислоты, дикарбоновые кислоты, многоосновные карбоновые кислоты, оксикарбоновые кислоты, кетокарбоновые кислоты, аминокислоты и аминокарбоновые кислоты, а также их соли и т.п. В частности, образующее комплекс с металлом вещество включает малоновую кислоту, малеиновую кислоту, янтарную кислоту, трикарбаллиловую кислоту, лимонную кислоту, винную кислоту, яблочную кислоту, глюконовую кислоту, 2-сульфоэтилимино-N,N-диацетилуксусную кислоту, иминодиуксусную кислоту, нитрилотриуксусную кислоту, этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA), триэтилендиаминтетрауксусную кислоту, гидроксиэтилиминодиуксусную кислоту, глутаминовую кислоту, аспарагиновую кислоту, β-аланин-N,N-диацетилуксусную кислоту и т.п. Среди них малоновая кислота, лимонная кислота, яблочная кислота, глюконовая кислота, EDTA, нитрилотриуксусная кислота и глутаминовая кислота являются предпочтительными. В дополнение к этому, соли этих карбоновых кислот включают, не ограничиваясь ими, соли магния, соли натрия, соли калия, соли аммония и т.п. Эти образующие комплекс с металлом вещества могут использоваться по отдельности или в виде смеси двух или более из них. Концентрация образующего комплекс с металлом вещества в электролитической ванне предпочтительно составляет 0,6-2, а более предпочтительно 0,7-1,5 от концентрации ионов металлов (молярной концентрации) в ванне.
[0053] (c) Обеспечивающая электропроводность соль
Обеспечивающая электропроводность соль обеспечивает электропроводность ванны для электролитического нанесения покрытия из медно-никелевого сплава. В настоящем изобретении обеспечивающая электропроводность соль включает неорганические галогенидные соли, неорганические сульфаты, сульфонаты низших алканов (предпочтительно C1-C4), а также сульфонаты алканолов (предпочтительно C1-C4).
Неорганические галогенидные соли включают, не ограничиваясь ими, хлориды, бромиды и йодиды магния, натрия, калия и аммония, и т.п. Эти неорганические галогенидные соли могут использоваться по отдельности или в виде смеси двух или более из них. Концентрация неорганической галогенидной соли в электролитической ванне предпочтительно составляет 0,1-2 моль/л, а более предпочтительно 0,2-1 моль/л.
Неорганические сульфаты включают, не ограничиваясь ими, сульфат магния, сульфат натрия, сульфат калия, сульфат аммония и т.п. Эти неорганические сульфаты могут использоваться по отдельности или в виде смеси двух или более из них.
Сульфонаты низших алканов и сульфонаты алканолов включают, не ограничиваясь ими, соли магния, соли натрия, соли калия, соли аммония и т.п., и более конкретно включают магниевые, натриевые, калиевые и аммониевые соли метансульфоновой кислоты и 2-гидроксипропансульфоновой кислоты и т.п. Эти сульфонаты могут использоваться по отдельности или в виде смеси двух или более из них.
Концентрация сульфата и/или сульфоната в электролитической ванне предпочтительно составляет 0,25-1,5 моль/л, а более предпочтительно 0,5-1,25 моль/л.
Кроме того, более эффективно использовать в качестве обеспечивающей электропроводность соли множество обеспечивающих электропроводность солей, отличающихся друг от друга. Предпочтительно, чтобы в качестве обеспечивающей электропроводность соли содержались неорганическая галогенидная соль и соль, выбираемая из группы, состоящей из неорганических сульфатов и сульфонатов.
[0054] (d) Серосодержащее органическое соединение
Серосодержащее органическое соединение предпочтительно включает соединение, выбираемое из группы, состоящей из дисульфидных соединений, серосодержащих аминокислот, бензотиазолилтиосоединений и их солей.
Дисульфидное соединение включает, не ограничиваясь ими, дисульфидные соединения, представленные общей формулой (I), и т.п.:
A-R1-S-S-R2-A (I)
где R1 и R2 представляют собой углеводородные группы, A представляет собой группу SO3Na, группу SO3H, группу OH, группу NH2 или группу NO2.
В этой формуле углеводородная группа предпочтительно представляет собой группу алкилена, а более предпочтительно группу алкилена с 1-6 атомами углерода. Конкретные примеры дисульфидных соединений включают, не ограничиваясь ими, бис-сульфоэтилдисульфид натрия, бис-сульфопропилдисульфид натрия, бис-сульфопентилдисульфид натрия, бис-сульфогексилдисульфид натрия, бис-сульфоэтилдисульфид, бис-сульфопропилдисульфид, бис-сульфопентилдисульфид, бис-аминоэтилдисульфид, бис-аминопропилдисульфид, бис-аминобутилдисульфид, бис-аминопентилдисульфид, бис-гидроксиэтилдисульфид, бис-гидроксипропилдисульфид, бис-гидроксибутилдисульфид, бис-гидроксипентилдисульфид, бис-нитроэтилдисульфид, бис-нитропропилдисульфид, бис-нитробутилдисульфид, сульфоэтилпропилдисульфид натрия, сульфобутилпропилдисульфид и т.п. Среди этих дисульфидных соединений бис-сульфопропилдисульфид натрия, бис-сульфобутилдисульфид натрия и бис-аминопропилдисульфид являются предпочтительными.
Серосодержащие аминокислоты включают, не ограничиваясь ими, серосодержащие аминокислоты, представленные общей формулой (II), и т.п.:
R-S-(CH2)nCHNHCOOH (II),
где R представляет углеводородную группу, или -H, или -(CH2)nCHNHCOOH, и каждое n независимо равно 1-50.
В этой формуле углеводородная группа предпочтительно представляет собой группу алкила, а более предпочтительно группу алкила с 1-6 атомами углерода. Конкретные примеры серосодержащих аминокислот включают, не ограничиваясь ими, метионин, цистин, цистеин, этионин, дисульфоксид цистина, цистатионин и т.п.
Бензотиазолилтиосоединения включают, не ограничиваясь ими, бензотиазолилсоединения, представленные общей формулой (III), и т.п.:
где R представляет собой углеводородную группу, или -H, или -(CH2)nCOOH.
В этой формуле углеводородная группа предпочтительно представляет собой группу алкила, а более предпочтительно группу алкила с 1-6 атомами углерода. В дополнение, n=1-5. Конкретные примеры бензотиазолилтиосоединений включают, не ограничиваясь ими, (2-бензотиазолилтио)уксусную кислоту, 3-(2-бензотиазолилтио)пропионовую кислоту и т.п. В дополнение, их соли включают, не ограничиваясь ими, сульфат, галогенид, метансульфонат, сульфамат, ацетат и т.п.
Эти дисульфидные соединения, серосодержащие аминокислоты и бензотиазолилтиосоединения, а также их соли могут использоваться по отдельности или в виде смеси двух или более из них. Концентрация соединения, выбираемого из группы, состоящей из дисульфидных соединений, серосодержащих аминокислот и бензотиазолилтиосоединений, а также их солей, в электролитической ванне предпочтительно составляет 0,01-10 г/л, а более предпочтительно 0,05-5 г/л.
[0055] В дополнение, в качестве серосодержащего органического соединения более эффективно использовать в сочетании соединение, выбираемое из группы, состоящей из дисульфидных соединений, серосодержащих аминокислот и бензотиазолилтиосоединений, а также их солей, и соединение, выбираемое из группы, состоящей из соединений сульфокислоты, сульфимидных соединений, соединений сульфамидной кислоты и сульфонамидов, а также их солей. Использование соединения, выбираемого из группы, состоящей из соединений сульфокислоты, сульфимидных соединений, соединений сульфамидной кислоты и сульфонамидов, а также их солей, в сочетании делает гальваническое покрытие из медно-никелевого сплава плотным.
Соединения сульфокислоты и их соли включают, не ограничиваясь ими, ароматические сульфокислоты, алкенсульфокислоты и алкинсульфокислоты, а также их соли. В частности, соединения сульфокислоты и их соли включают, не ограничиваясь ими, 1,5-нафталиндисульфонат натрия, 1,3,6-нафталинтрисульфонат натрия, 2-пропен-1-сульфонат натрия и т.п.
Сульфимидные соединения и их соли включают, не ограничиваясь ими, бензойный сульфимид (сахарин) и его соли, и т.п. В частности, сульфимидные соединения и соли включают, не ограничиваясь ими, сахарин натрия и т.п.
Соединения сульфаминовой кислоты и ее соли включают, не ограничиваясь ими, ацесульфам калия, N-циклогексилсульфамат натрия и т.п.
Сульфонамиды и их соли включают, не ограничиваясь им, п-толуолсульфонамид и т.п.
Эти соединения сульфокислоты, сульфимидные соединения, соединения сульфаминовой кислоты и сульфонамиды, а также их соли могут использоваться по отдельности или в виде смеси двух или более из них. Концентрация в электролитической ванне соединения, выбираемого из группы, состоящей из соединений сульфокислоты, сульфимидных соединений, соединений сульфаминовой кислоты и сульфонамидов, а также их солей, предпочтительно составляет 0,2-5 г/л, а более предпочтительно 0,4-4 г/л.
[0056] (e) Регулятор окислительно-восстановительного потенциала (ОВП)
Регулятор окислительно-восстановительного потенциала предпочтительно представляет собой окислитель и является, например, неорганическим или органическим окислителем. Такой окислитель включает, например, растворы перекиси водорода, а также водорастворимые кислородсодержащие кислоты и их соли. Водорастворимые кислородсодержащие кислоты и их соли включают неорганические и органические кислородсодержащие кислоты.
Когда гальваностегию выполняют путем подачи питания между катодом (деталью) и анодом, ионы двухвалентной меди осаждаются в виде металлической меди на катоде за счет реакции восстановления, после чего осажденная металлическая медь образует ионы одновалентной меди за счет реакции растворения и т.п. Образование таких ионов одновалентной меди понижает окислительно-восстановительный потенциал электролитической ванны. Регулятор ОВП предполагается действующим как окислитель для ионов одновалентной меди, который окисляет ионы одновалентной меди до ионов двухвалентной меди, предотвращая понижение окислительно-восстановительного потенциала электролитической ванны.
Предпочтительные неорганические кислородсодержащие кислоты включают кислородсодержащие кислоты галогенов, такие как хлорноватистая кислота, хлористая кислота, хлорноватая кислота, перхлорная кислота и бромноватая кислота, а также их соли со щелочными металлами, азотную кислоту и ее соли со щелочными металлами, а также надсерную кислоту и ее соли со щелочными металлами.
Предпочтительные органические кислородсодержащие кислоты (оксокислоты) и их соли включают в себя ароматические сульфонаты, такие как 3-нитробензолсульфонат натрия, и перкарбоксилаты, такие как перацетат натрия.
В дополнение, в качестве регулятора ОВП могут также использоваться водорастворимые неорганические соединения и органические соединения, которые используются также в качестве pH буферов, а также их соли со щелочными металлами. Такие регуляторы ОВП включают предпочтительно борную кислоту, фосфорную кислоту и угольную кислоту, а также их соли со щелочными металлами и т.п., а также карбоновые кислоты, такие как муравьиная кислота, уксусная кислота и янтарная кислота, а также их соли со щелочными металлами и т.п.
Такие регуляторы ОВП могут использоваться каждый по отдельности или в виде смеси двух или более из них. Когда регулятор ОВП представляет собой окислитель, такой окислитель используют с добавляемым количеством, обычно находящимся в диапазоне 0,01-5 г/л, а предпочтительно в диапазоне 0,05-2 г/л. Когда регулятор ОВП представляет собой pH буфер, такой pH буфер обычно используют в диапазоне 2-60 г/л, а предпочтительно в диапазоне 5-40 г/л.
[0057] В настоящем изобретении окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) в электролитической ванне для нанесения покрытия из медно-никелевого сплава должен постоянно поддерживаться на уровне 20 мВ (относительно электрода сравнения Ag/AgCl) или выше при температуре электролитической ванны в течение операции нанесения. Когда выполняется нанесение (во время подачи питания), окислительно-восстановительный потенциал обычно уменьшается со временем. В таком случае регулятор окислительно-восстановительного потенциала может дополнительно добавляться и использоваться сообразно обстоятельствам для того, чтобы постоянно поддерживать окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) на уровне 20 мВ (относительно Ag/AgCl) или выше.
Если окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) в ванне становится более низким или равным 20 мВ (относительно Ag/AgCl), осаждаемое покрытие становится крупнозернистым, приводя к образованию неровной поверхности. Хотя нет никакого верхнего предела окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) в ванне, ОВП, который является более высоким или равным 350 мВ (относительно Ag/AgCl), не является благоприятным, потому что столь высокий ОВП влияет на содержащиеся в ванне органические вещества, то есть (b) образующее комплекс с металлом вещество, (d) серосодержащее органическое соединение и т.п., уменьшая таким образом их эффекты в некоторых случаях.
[0058] В настоящем изобретении добавление поверхностно-активного вещества в электролитическую ванну для нанесения покрытия из медно-никелевого сплава улучшает однородность состава покрытия и гладкость покрытой поверхности. Поверхностно-активное вещество включает водорастворимые поверхностно-активные вещества, имеющие полимеризуемую группу окиси этилена или окиси пропилена, или сополимеризуемую группу окиси этилена и окиси пропилена, а также водорастворимые синтетические полимеры.
В качестве водорастворимого поверхностно-активного вещества может использоваться любое из анионных поверхностно-активных веществ, катионных поверхностно-активных веществ, амфотерных поверхностно-активных веществ и неионогенных поверхностно-активных веществ независимо от ионности, но неионогенные поверхностно-активные вещества являются предпочтительными. Хотя водорастворимые поверхностно-активные вещества имеют полимеризуемую группу окиси этилена или окиси пропилена или сополимеризуемую группу окиси этилена и окиси пропилена, их степень полимеризации составляет 5-250, а предпочтительно 10-150. Эти водорастворимые поверхностно-активные вещества могут использоваться по отдельности или в виде смеси двух или более из них. Концентрация водорастворимого поверхностно-активного вещества в электролитической ванне предпочтительно составляет 0,05-5 г/л, а более предпочтительно 0,1-2 г/л.
Водорастворимые синтетические полимеры включают продукты реакции глицидиловых эфиров и многоатомных спиртов. Продукты реакции глицидиловых эфиров и многоатомных спиртов делают гальваническое покрытие из медно-никелевого сплава плотным и дополнительно являются эффективными для обеспечения однородного состава покрытия.
Глицидиловые эфиры, которые являются исходным сырьем для получения продуктов реакции глицидиловых эфиров и многоатомных спиртов, включают, не ограничиваясь ими, глицидиловые эфиры, содержащие две или более эпоксигруппы в молекуле, глицидиловые эфиры, содержащие одну или более гидроксильных групп и одну или более эпоксигрупп в молекуле, и т.п. В частности, глицидиловые эфиры включают глицидол, полиглицидиловый эфир глицерина, диглицидиловый эфир этиленгликоля, диглицидиловый эфир полиэтиленгликоля, диглицидиловый эфир полипропиленгликоля, полиглицидиловый эфир сорбитола и т.п.
Многоатомные спирты включают, не ограничиваясь ими, этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, полиглицерин и т.п.
Продукт реакции глицидилового эфира и многоатомного спирта предпочтительно представляет собой водорастворимый полимер, который получается путем реакции конденсации между эпоксигруппой глицидилового эфира и гидроксильной группой многоатомного спирта.
Эти продукты реакции глицидиловых эфиров и многоатомных спиртов могут использоваться по отдельности или в виде смеси двух или более из них. Концентрация продукта реакции глицидилового эфира и многоатомного спирта в электролитической ванне предпочтительно составляет 0,05-5 г/л, а более предпочтительно 0,1-2 г/л.
Хотя в настоящем изобретении и не существует никакого конкретного предела pH ванны для электролитического нанесения покрытия из медно-никелевого сплава, значение pH электролитической ванны для нанесения покрытия из медно-никелевого сплава обычно находится в диапазоне 1-13, а предпочтительно в диапазоне 3-8. Значение pH электролитической ванны может быть отрегулировано путем использования модификатора pH, такого как серная кислота, соляная кислота, бромоводородная кислота, метансульфоновая кислота, гидроксид натрия, гидроксид калия, аммиачная вода, этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин. Когда выполняется операция нанесения, предпочтительно поддерживать pH электролитической ванны на постоянном уровне путем использования модификатора pH.
[0060] Далее описывается способ нанесения покрытия, в котором используется устройство для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава в соответствии с первым или вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления детали, которые могут быть гальванически покрыты с использованием такой электролитической ванны, включают в себя медь, железо, никель, серебро, золото, сплавы любых из них и т.п. Детали, которые могут быть гальванически покрыты с использованием электролитической ванны по настоящему изобретению, включают в себя медь, железо, никель, серебро, золото и их сплавы, и т.п. В дополнение, в качестве детали могут использоваться подложки с модифицированными металлом или сплавом поверхностями. Такие подложки включают в себя стеклянную подложку, керамическую подложку, пластмассовую подложку и т.п.
При выполнении гальваностегии в качестве анода могут быть использованы нерастворимые аноды из углерода, платины, покрытого платиной титана, покрытого оксидом индия титана и т.п. Альтернативно, могут использоваться растворимые аноды, использующие медь, никель, медно-никелевый сплав или медь и никель вместе, и т.п.
Кроме того, для гальваностегии в этом варианте осуществления покрываемую металлом подложку (катод) и анодный электрод в резервуаре для нанесения покрытия отделяют друг от друга диафрагмой 14. Диафрагма 14 предпочтительно является нейтральной диафрагмой или ионообменной мембраной. Нейтральные мембраны включают в себя мембраны, имеющие подложку из полиэтилентерефталатной смолы с мембранным материалом из поливинилидендифторидной смолы и оксида титана/сложного эфира жирной кислоты и сахарозы. В дополнение, в качестве ионообменной мембраны подходящей является катионообменная мембрана.
Электролитическая ванна для нанесения покрытия из медно-никелевого сплава в соответствии с настоящим вариантом осуществления позволяет получать гальваническое покрытие с любым составом, с отношением компонентов медь/никель в пленке осажденного металлического покрытия, составляющим от 5/95 до 99/1. Отношение компонентов медь/никель предпочтительно составляет от 20/80 до 98/2, а более предпочтительно от 40/60 до 95/5.
[0061] Когда выполняется нанесение, деталь переносят на стадию нанесения после предварительной обработки с помощью какого-либо обычного способа. На стадии предварительной обработки выполняют по меньшей мере одну операцию из химической очистки в щелочном растворе, электролитической очистки катода или анода, травления в кислоте и активации. Между каждыми двумя последовательными операциями выполняют очистку водой. После нанесения полученное таким образом покрытие может быть очищено водой или горячей водой, а затем высушено. В дополнение, после нанесения медно-никелевого сплава может быть выполнена антиокислительная обработка или покрытие оловом или оловянным сплавом, или т.п. В настоящем изобретении электролитическая ванна может использоваться в течение длительного периода времени без обновления жидкости, путем поддержания компонентов ванны на постоянном уровне с помощью подходящего пополняющего агента.
[0062] Подготовленную таким образом деталь (катод 5) погружают в электролит, находящийся в катодной камере 4, а затем включают блок 36 источника питания для того, чтобы выполнить подачу питания (электролиз) между анодом 7 и деталью. В дополнение, активируют устройство 32 переноса катодной камеры, и электролит, находящийся в катодной камере 4 и в резервуаре 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры, вынуждают циркулировать между ними, фильтруя его фильтровальным устройством 32c катодной камеры. Аналогично, активируют устройство 34 переноса анодной камеры, и электролит, находящийся в анодной камере 6 и в резервуаре 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, вынуждают циркулировать между ними, фильтруя его фильтровальным устройством 34c анодной камеры. Это позволяет удалять шлам и т.п., содержащийся в электролитах.
[0063] Кроме того, окислительно-восстановительный потенциал электролита в катодной камере 4 измеряют устройством 38 измерения электрического потенциала катодной камеры и вводят его в блок 46 управления. Блок 46 управления активирует устройство 40 добавления регулятора катодной камеры для введения регулятора окислительно-восстановительного потенциала в резервуар 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры так, чтобы окислительно-восстановительный потенциал электролита в катодной камере 4 мог иметь заданное значение. Аналогично, окислительно-восстановительный потенциал электролита в анодной камере 6 измеряют устройством 42 измерения электрического потенциала анодной камеры и вводят его в блок 46 управления. Блок 46 управления активирует устройство 44 добавления регулятора анодной камеры для введения регулятора окислительно-восстановительного потенциала в резервуар 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры так, чтобы окислительно-восстановительный потенциал электролита в анодной камере 6 мог иметь заданное значение. Следовательно, окислительно-восстановительные потенциалы электролитов в катодной камере 4 и в анодной камере 6 поддерживаются на подходящих уровнях.
[0064] Предпочтительно, компоненты ванны и pH электролитической ванны (электролита) поддерживают постоянными с помощью подходящих пополняющих агентов. В дополнение, в данном варианте осуществления устройство 40 добавления регулятора катодной камеры вводит регулятор окислительно-восстановительного потенциала во время нанесения для того, чтобы сделать окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) электролита в катодной камере 4 постоянно равным 20 мВ (относительно Ag/AgCl) или выше. Кроме того, в данном варианте осуществления устройство 44 добавления регулятора анодной камеры вводит регулятор окислительно-восстановительного потенциала, чтобы также сделать окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) электролита в анодной камере 6 постоянно равным 20 мВ (относительно Ag/AgCl) или выше. В качестве регулятора окислительно-восстановительного потенциала может использоваться подходящее количество (1) окислителя, выбираемого из неорганических окислителей и органических окислителей, и/или подходящее количество (2) неорганических и органических соединений, обладающих способностью к буферизации pH.
[0065] Когда выполняют гальваностегию с использованием электролитической ванны для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава в соответствии с настоящим вариантом осуществления, можно использовать постоянный ток или импульсный ток в качестве тока осаждения, пропускаемого между покрываемой подложкой и анодом 7 в ванне для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава.
Плотность катодного тока обычно составляет от 0,01 до 10 А/дм2, а предпочтительно от 0,1 до 8,0 А/дм2.
Время осаждения варьируется в зависимости от требуемой толщины пленки гальванического покрытия и условий электрического тока и обычно находится в диапазоне от 1 до 1200 мин, а предпочтительно в диапазоне от 15 до 800 мин.
Температура ванны обычно составляет от 15°C до 70°C, а предпочтительно от 20°C до 60°C. Ванна может перемешиваться путем механического перемешивания жидкости с использованием воздуха, потока жидкости, катодной качалки, лопастной мешалки (все из которых не проиллюстрированы) или т.п. Толщина пленки может находиться в широких пределах и обычно составляет от 0,5 до 100 мкм, а предпочтительно от 3 до 50 мкм.
[0066] Устройство 1 для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава по данному варианту осуществления выполняет электролитическое осаждение покрытия из медно-никелевого сплава, при этом регулируя окислительно-восстановительные потенциалы. Следовательно, устройство 1 для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава позволяет получать гальваническое покрытие с однородным (равномерным) составом, осаждая медь и никель на деталь при любом соотношении компонентов сплава. Кроме того, поскольку окислительно-восстановительные потенциалы регулируются, состояние ванны может поддерживаться устойчивым, и хорошее гальваническое покрытие из медно-никелевого сплава может быть получено даже тогда, когда электролитическая ванна (электролит) непрерывно используется в течение длительного периода времени.
[0067] Далее настоящее изобретение описывается на основе Примеров, однако настоящее изобретение не ограничивается ими. Возможно получать гальваническое покрытие однородного состава на вышеописанной целевой детали при любом соотношении компонентов медно-никелевого сплава в широком диапазоне плотностей тока. В дополнение, состав электролитической ванны и условия нанесения покрытия могут быть изменены на любые другие в рамках получения покрытия из медно-никелевого сплава с превосходной стабильностью ванны и с возможностью использовать ее непрерывно в течение длительного периода времени.
Примеры
[0068] В приведенных Примерах оценку покрытия проводили путем использования тестовых образцов, каждый из которых был подготовлен путем герметизации лентой из Тефлона (зарегистрированный товарный знак) одной поверхности железной пластинки (SPCC) размером 0,5×50×50 мм, которую заранее подвергали ударному меднению с помощью цианистой ванны до толщины 0,3 мкм.
Следует отметить, что толщина пленки ударного меднения на тестовом образце, используемом для оценки, была намного более тонкой, чем толщина пленки гальванического покрытия из медно-никелевого сплава, и, следовательно, влияния ударного меднения на толщину пленки и на состав гальванического покрытия из медно-никелевого сплава были незначительными.
[0069] (Примеры 1-4 и Сравнительные примеры 1-4)
Затем каждый из электролитов, показанных в Таблице 1,
(1) помещали в резервуар 2 для нанесения покрытия, в котором между анодной камерой 6 и катодной камерой 4 расположена диафрагма 14 (полипропиленовая ткань),
(2) устанавливали медный пластинчатый анод (анод 7) в анодной камере 6, а вышеописанный тестовый образец (деталь) - в катодной камере 4,
(3) проводили циркуляцию и фильтрацию между анодной камерой 6 и резервуаром 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, а также
(4) циркуляцию и фильтрацию проводили между катодной камерой 4 и резервуаром 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры,
(5) при этом регулировали окислительно-восстановительные потенциалы (ОВП) резервуаром 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры и резервуаром 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры,
проводили подачу питания между катодом и анодом для того, чтобы выполнить нанесение покрытия при условиях, показанных в Таблице 2. Таблица 3 показывает результаты по толщине пленки и составу сплава полученного покрытия, состоянию покрытой поверхности и оценкам внешнего вида покрытия (включая цветовой тон, гладкость и глянец).
Следует отметить, что в этих Примерах в качестве регулятора окислительно-восстановительных потенциалов (ОВП) использовали водный раствор перекиси водорода.
[0070] В дополнение, толщину пленки и состав сплава покрытия, состояние покрытой поверхности и внешний вид покрытия оценивали следующим образом.
(1) Толщину пленки покрытия измеряли с использованием рентгеновского флуоресцентного анализатора.
2) Что касается состава сплава покрытия, то составы сплава на разрезах покрытия измеряли с использованием энергодисперсионного рентгеновского спектрометра для того, чтобы оценить однородность гальванического покрытия.
3) Состояние покрытой поверхности оценивали путем наблюдения под электронным сканирующим микроскопом.
4) Внешний вид покрытия изучали визуально.
[0071] В каждом из Сравнительных примеров электролит с составом, показанным в Таблице 4,
1) помещали в единственный резервуар, который не был разделен на четыре камеры, то есть анодную камеру 6, резервуар 10 регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, катодную камеру 4 и резервуар 8 регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры,
(2) устанавливали медную пластину в качестве анода, вышеописанный тестовый образец, который был тем же самым, что и использованный в Примерах, устанавливали в качестве катода, и выполняли подачу питания между катодом и анодом для того, чтобы выполнить нанесение покрытия при условиях, показанных в Таблице 5. Таблица 6 показывает результаты по толщины пленке и составу сплава полученного покрытия, а также состоянию покрытой поверхности и оценкам внешнего вида покрытия (включая цветовой тон, гладкость и глянец).
[0072] [Таблица 1]
Таблица 1 - Состав электролитов Примеров 1-4
| Концентрации компонентов | Примеры | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| (a) Cu2+ (г/л) | 5 | 5 | 10 | 15 |
| (a) Ni2+ (г/л) | 10 | 2 | 10 | 5 |
| Концентрация металлов (моль/л) (Cu2++Ni2+) | 0,25 | 0,11 | 0,33 | 0,32 |
| (b) Малоновая кислота (моль/л) | 0,38 | - | - | - |
| (b) Лимонная кислота (моль/л) | - | 0,08 | 0,23 | 0,22 |
| Отношение молярных концентраций образующего комплекс с металлом вещества/металла (раз) | 1,5 | 0,7 | 0,7 | 0,7 |
| (c) Хлорид натрия (моль/л) | 0,2 | - | 0,25 | - |
| (c) Бромид калия (моль/л) | - | 0,25 | - | 0,25 |
| (c) Сульфат магния (моль/л) | - | - | - | 0,75 |
| (c) Метансульфонат натрия (моль/л) | - | - | 1,25 | - |
| (d) Бис-натрийсульфопропилдисульфид (г/л) | 0,05 | 0,1 | - | 0,5 |
| (d) Метансульфонат цистеина (г/л) | - | - | 2,0 | - |
| (d) 1,5-нафталиндисульфонат натрия (г/л) | - | 2,0 | - | - |
| (d) Сахарин натрия (г/л) | - | - | 2,0 | 1,0 |
| Продукт реакции диглицидилового эфира этиленгликоля и пропиленгликоля (г/л) | - | - | - | 2,0 |
| Полиэтиленгликоль (г/л) | - | 0,5 | - | - |
| pH | 4 | 6 | 5 | 6 |
| ОВП перед подачей питания (мВ) | 300 | 256 | 280 | 176 |
Типы солей меди: сульфамат меди(II) (Пример 1), сульфат меди(II) (Пример 4), ацетат меди(II) (Пример 2), метансульфонат меди(II) (Пример 3)
Типы солей никеля: сульфамат никеля (Пример 1), сульфат никеля (Пример 4), ацетат никеля (Пример 2), метансульфонат никеля (Пример 3)
Модификаторы pH: гидроксид натрия (Примеры 1, 2 и 3), гидроксид калия (Пример 4)
[0073] Таблица 2 - Условия нанесения Примеров 1-4
| Параметры | Условия нанесения покрытия | |||||
| Плотность катодного тока на участке постоянного тока или пиковом участке (А/дм2) |
Тип тока | Время нанесения (мин) |
Температура ванны (°C) |
С перемешиванием/без перемешивания | ||
| Примеры | 1 | 0,5 | Постоянный ток | 200 | 50 | С перемешиванием |
| 5,0 | 25 | |||||
| 10 | 15 | |||||
| 2 | 0,5 | Постоянный ток | 200 | 65 | С перемешиванием | |
| 5,0 | 25 | |||||
| 10 | 15 | |||||
| 3 | 0,5 | Скважность импульса: 0,5 | 400 | 65 | С перемешиванием | |
| 5,0 | 40 | |||||
| 10 | 25 | |||||
| 4 | 0,5 | Постоянный ток | 200 | 50 | С перемешиванием | |
| 5,0 | 25 | |||||
| 10 | 12,5 |
[0074] Таблица 3 - Результаты, полученные в Примерах 1-4
| Параметры | Полученные результаты | ||||||||||
| Свежий электролит на начальной стадии после приготовления ванны | Электролит после подачи питания при 50 А⋅ч/л | ||||||||||
| Оценка нанесенного покрытия ⋅ ОВП во время нанесения покрытия | Оценка нанесенного покрытия ⋅ ОВП во время нанесения покрытия | ||||||||||
| Толщина пленки покрытия, мкм | Состав пленки покрытия, Cu% |
Внешний вид и цветовой тон | Гладкость и глянец поверхности | ОВП мВ относ. Ag/AgCl |
Толщина пленки покрытия, мкм | Состав пленки покрытия, Cu% |
Внешний вид и цветовой тон | Гладкость и глянец поверхности | ОВП мВ относ. Ag/AgCl |
||
| Примеры | 1 | 20 | 45 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | >150 | 20 | 47 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | >20 |
| 20 | 43 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | 20 | 43 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | ||||
| 20 | 40 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | 20 | 42 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | ||||
| 2 | 20 | 85 | Купроникель | Полуглянцевый | >150 | 20 | 85 | Купроникель | Полуглянцевый | >50 | |
| 20 | 82 | Купроникель | Полуглянцевый | 20 | 83 | Купроникель | Полуглянцевый | ||||
| 20 | 80 | Купроникель | Полуглянцевый | 20 | 83 | Купроникель | Полуглянцевый | ||||
| 3 | 20 | 75 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | >140 | 20 | 74 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | >70 | |
| 20 | 73 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | 20 | 74 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | ||||
| 20 | 71 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | 20 | 70 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | ||||
| 4 | 20 | 97 | Медноватый | Полуглянцевый | >100 | 20 | 97 | Медноватый | Полуглянцевый | >50 | |
| 20 | 94 | Медноватый | Полуглянцевый | 20 | 95 | Медноватый | Полуглянцевый | ||||
| 20 | 92 | Медноватый | Полуглянцевый | 20 | 93 | Медноватый | Полуглянцевый |
[0075] Таблица 4 - Состав электролитов Сравнительных примеров 1-4
| Концентрации компонентов | Сравнительные примеры | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| (a) Cu2+ (г/л) | 5 | 5 | 10 | 15 |
| (a) Ni2+ (г/л) | 10 | 2 | 10 | 5 |
| Концентрация металлов (моль/л) (Cu2++Ni2+) | 0,25 | 0,11 | 0,33 | 0,32 |
| (b) Малоновая кислота (моль/л) | 0,38 | - | - | - |
| (b) Лимонная кислота (моль/л) | - | 0,08 | 0,23 | 0,22 |
| Отношение молярных концентраций образующего комплекс с металлом вещества/металла (раз) | 1,5 | 0,7 | 0,7 | 0,7 |
| (c) Хлорид натрия (моль/л) | 0,2 | - | 0,25 | - |
| (c) Бромид калия (моль/л) | - | 0,25 | - | 0,25 |
| (c) Сульфат магния (моль/л) | 0,5 | - | - | 0,75 |
| (c) Метансульфонат натрия (моль/л) | - | - | 1,25 | - |
| (d) Бис-натрийсульфопропилдисульфид (г/л) | - | 0,1 | - | 0,5 |
| (d) Метансульфонат цистеина (г/л) | 0,05 | - | 2,0 | - |
| (d) 1,5-нафталиндисульфонат натрия (г/л) | - | 2,0 | - | - |
| (d) Сахарин натрия (г/л) | - | - | 2,0 | 1,0 |
| Продукт реакции диглицидилового эфира этиленгликоля и пропиленгликоля (г/л) | - | - | - | 2,0 |
| Полиэтиленгликоль (г/л) | - | 0,5 | - | - |
| pH | 4 | 6 | 5 | 6 |
| ОВП перед подачей питания (мВ) | 300 | 256 | 280 | 176 |
Типы солей меди: сульфамат меди(II) (Сравнительный пример 1), сульфат меди(II) (Сравнительный пример 4), ацетат меди(II) (Сравнительный пример 2), метансульфонат меди(II) (Сравнительный пример 3)
Типы солей никеля: сульфамат никеля (Сравнительный пример 1), сульфат никеля (Сравнительный пример 4), ацетат никеля (Сравнительный пример 2), метансульфонат никеля (Сравнительный пример 3)
Модификаторы pH: гидроксид натрия (Сравнительные примеры 1, 2 и 3), гидроксид калия (Сравнительный пример 4)
[0076] Таблица 5 - Условия нанесения Сравнительных примеров 1-4
| Параметры | Условия нанесения покрытия | |||||
| Плотность катодного тока на участке постоянного тока или пиковом участке (А/дм2) |
Тип тока | Время нанесения (мин) |
Температура ванны (°C) |
С перемешиванием/без перемешивания | ||
| Сравнительные примеры | 1 | 0,5 | Постоянный ток | 200 | 50 | С перемешиванием |
| 5,0 | 25 | |||||
| 10 | 15 | |||||
| 2 | 0,5 | Постоянный ток | 200 | 65 | С перемешиванием | |
| 5,0 | 25 | |||||
| 10 | 15 | |||||
| 3 | 0,5 | Скважность импульса: 0,5 | 400 | 65 | С перемешиванием | |
| 5,0 | 40 | |||||
| 10 | 25 | |||||
| 4 | 0,5 | Постоянный ток | 200 | 50 | С перемешиванием | |
| 5,0 | 25 | |||||
| 10 | 12,5 |
[0077] Таблица 6 - Результаты, полученные в Сравнительных примерах 1-4
| Параметры | Полученные результаты | ||||||||||
| Свежий электролит на начальной стадии после приготовления ванны | Электролит после подачи питания при 50 А⋅ч/л | ||||||||||
| Оценка нанесенного покрытия ⋅ ОВП во время нанесения покрытия | Оценка нанесенного покрытия ⋅ ОВП во время нанесения покрытия | ||||||||||
| Толщина пленки покрытия, мкм |
Состав пленки покрытия, Cu% |
Внешний вид и цветовой тон | Гладкость и глянец поверхности | ОВП мВ относ. Ag/AgCl |
Толщина пленки покрытия, мкм |
Состав пленки покрытия, Cu% |
Внешний вид и цветовой тон | Гладкость и глянец поверхности | ОВП мВ относ. Ag/AgCl |
||
| Сравнительные примеры | 1 | 20 | 45 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | >130 | 20 | 95 | Медноватый | Неглянцевый | >-40 |
| 20 | 43 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | 20 | 85 | Купроникель | Неглянцевый | ||||
| 20 | 40 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | 20 | 45 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | ||||
| 2 | 20 | 85 | Купроникель | Полуглянцевый | >130 | 20 | 95 | Медноватый | Неглянцевый | >-40 | |
| 20 | 82 | Купроникель | Полуглянцевый | 20 | 85 | Купроникель | Неглянцевый | ||||
| 20 | 80 | Купроникель | Полуглянцевый | 20 | 83 | Купроникель | Неглянцевый | ||||
| 3 | 20 | 75 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | >110 | 20 | 85 | Купроникель | Неглянцевый | >0 | |
| 20 | 73 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | 20 | 80 | Купроникель | Неглянцевый | ||||
| 20 | 71 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | 20 | 75 | Серебристо-белый | Полуглянцевый | ||||
| 4 | 20 | 97 | Медноватый | Полуглянцевый | >90 | 20 | 100 | Бронзовый | Неглянцевый | >-20 | |
| 20 | 94 | Медноватый | Полуглянцевый | 20 | 100 | Бронзовый | Неглянцевый | ||||
| 20 | 92 | Медноватый | Полуглянцевый | 20 | 100 | Бронзовый | Неглянцевый |
[0078] СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 устройство для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения
2 резервуар для нанесения покрытия
4 катодная камера
5 катод (деталь)
6 анодная камера
7 анод
8 резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры
10 резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры
12 разделительная стенка
12a проем
14 диафрагма
16 экранирующая пластина катодной стороны
18 перелив катодной камеры
20a, 20b разделяющие перегородки
22 поворотный проход
24 перегородка для шлама
26 перелив анодной камеры
28a, 28b разделяющие перегородки
30 поворотный проход
32 устройство переноса катодной камеры
32a всасывающая труба катодной камеры
32b выпускная труба катодной камеры
32c фильтрующее устройство катодной камеры
34 устройство переноса анодной камеры
34a всасывающая труба анодной камеры
34b выпускная труба анодной камеры
34c фильтрующее устройство анодной камеры
36 блок источника питания
38 устройство измерения электрического потенциала катодной камеры
40 устройство добавления регулятора катодной камеры
42 устройство измерения электрического потенциала анодной камеры
44 устройство добавления регулятора анодной камеры
46 блок управления
100 устройство для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава по второму варианту осуществления настоящего изобретения
102 главный резервуар для нанесения покрытия
104 катодная камера
105 катод (деталь)
106 анодная камера
107 анод
108 резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры
110 резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры
112 разделительная стенка
112a проем
114 диафрагма
116 экранирующая пластина катодной стороны
116a проем
124 перегородка для шлама
132 первое устройство переноса катодной камеры
132a всасывающая труба катодной камеры
132b выпускная труба катодной камеры
133 второе устройство переноса катодной камеры
133a всасывающая труба катодной камеры
133b выпускная труба катодной камеры
134 первое устройство переноса анодной камеры
134a всасывающая труба анодной камеры
134b выпускная труба анодной камеры
135 второе устройство переноса анодной камеры
135a всасывающая труба анодной камеры
135b выпускная труба анодной камеры
138 устройство измерения электрического потенциала катодной камеры
140 устройство добавления регулятора катодной камеры
142 устройство измерения электрического потенциала анодной камеры
144 устройство добавления регулятора анодной камеры
146 блок управления
147 мешалка резервуара регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры
148 мешалка резервуара регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры.
1. Устройство для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава, содержащее:
катодную камеру, в которой размещается деталь;
анодную камеру;
анод, размещенный в анодной камере;
электропроводящую диафрагму, размещенную отделяющей катодную камеру и анодную камеру друг от друга;
резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры для регулирования окислительно-восстановительного потенциала электролита в катодной камере;
резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры для регулирования окислительно-восстановительного потенциала электролита в анодной камере; и
блок источника питания, который обеспечивает протекание электрического тока между деталью и анодом.
2. Устройство для нанесения гальванического покрытия по п. 1, дополнительно содержащее:
устройство циркуляции катодной камеры, которое обеспечивает циркуляцию электролита в катодной камере и резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры между ними; и
устройство циркуляции анодной камеры, которое обеспечивает циркуляцию электролита в анодной камере и резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры между ними.
3. Устройство для нанесения гальванического покрытия по п. 1, в котором
диафрагма представляет собой ткань, сделанную из сложного полиэфира, полипропилена, материала KANEKALON, материала SARAN или PTFE, нейтральную диафрагму или ионообменную мембрану.
4. Устройство для нанесения гальванического покрытия по п. 2, в котором
устройство циркуляции катодной камеры включает в себя
перелив катодной камеры, который позволяет электролиту в катодной камере переливаться в резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры,
устройство переноса катодной камеры, которое переносит электролит в резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры в катодную камеру, и
фильтрующее устройство катодной камеры, которое фильтрует электролит, переносимый устройством переноса катодной камеры, и
устройство циркуляции анодной камеры включает в себя
перелив анодной камеры, который позволяет электролиту в резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры переливаться в анодную камеру,
устройство переноса анодной камеры, которое переносит электролит в анодной камере в резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, и
фильтрующее устройство анодной камеры, которое фильтрует электролит, переносимый устройством переноса анодной камеры.
5. Устройство для нанесения гальванического покрытия по п. 2, в котором
устройство циркуляции катодной камеры включает в себя
первое устройство переноса катодной камеры, которое переносит электролит в катодной камере в резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры,
второе устройство переноса катодной камеры, которое переносит электролит в резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры в катодную камеру, и
фильтрующее устройство катодной камеры, которое фильтрует электролит, циркулирующий между катодной камерой и резервуаром регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры, и
устройство циркуляции анодной камеры включает в себя
первое устройство переноса анодной камеры, которое переносит электролит в резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры в анодную камеру,
второе устройство переноса анодной камеры, которое переносит электролит в анодной камере в резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, и
фильтрующее устройство анодной камеры, которое фильтрует электролит, циркулирующий между анодной камерой и резервуаром регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры.
6. Устройство для нанесения гальванического покрытия по п. 1, дополнительно содержащее:
устройство измерения электрического потенциала катодной камеры, которое измеряет окислительно-восстановительный потенциал электролита в катодной камере;
устройство измерения электрического потенциала анодной камеры, которое измеряет окислительно-восстановительный потенциал электролита в анодной камере;
устройство добавления регулятора катодной камеры, которое добавляет регулятор окислительно-восстановительного потенциала в резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры;
устройство добавления регулятора анодной камеры, которое добавляет регулятор окислительно-восстановительного потенциала в резервуар регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры; и
блок управления, который управляет устройством добавления регулятора катодной камеры и устройством добавления регулятора анодной камеры на основе окислительно-восстановительного потенциала, измеряемого устройством измерения электрического потенциала катодной камеры, и окислительно-восстановительного потенциала, измеряемого устройством измерения электрического потенциала анодной камеры.
7. Устройство для нанесения гальванического покрытия по п. 1, дополнительно содержащее электролит для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава, содержащийся в катодной камере, анодной камере, резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала катодной камеры и резервуаре регулирования окислительно-восстановительного потенциала анодной камеры, причем электролит для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава содержит (a) соль меди и соль никеля, (b) образующее комплекс с металлом вещество, (c) обеспечивающую электропроводность соль, и (d) серосодержащее органическое соединение.
