Раствор химического никелирования титана

 

(72) Авторы изобретения

Ю. С. Рускол, В. А. Гринберг, Л. П. Фадеева и М. H. Фокин!

Всесоюзный научно-исследовательский институт по защите металлов от коррозии

- -Ь. (7l) Заявитель (54) РАСТВОР ХИМИЧЕСКОГО НИКЕЛИРОВАНИЯ

ТИТАНА

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий химическим восстановлением из растворов, в частно- . сти к составам для химическогб никейирования, и может быть использовано для повышения коррозионной стоимости изделий из титана в агрессивных средах.

Известно, что титан в некоторых средах, например в горячих концентрированных растворах хлоридов подвергается коррозии. Для его зашиты, в частности от шелевой коррозии, предлажены способы, при которых в коррозионной активной зоне создается повышенная концентрация ионов никеля, например, путем предварительного нанесения химических . никелевых покрытий.

Известны растворы для химического никелирования, содержащие наряду с обязательными компонентами: солью никеля, восстановителем и комплексообразователем, добавки твердых частиц, например, окись алюминия, окись титана и другие, что увеличивает твердость и абра2 зивную износостойкость покрытия за счет образования композиционного покрытия с включением твердых частиц l3, (2)и(Э).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный раствор химического осаждения сплава никешти тан-фосфор, содержащий соль никеля,гипо фосфит щелочного металла, преимущест- венно гипофосфит калия, буферное соединение, преимущественно молочную кисло. ту, соединение титана и другие добавки (41.

Однако применение данного раствора для химического:никенирования титана не обеспечивает сохранение:устойчивого пассивного состояния после растворения полученного покрытия в агрессивной среде; не экономично с точки зрения большого

20 расхода дефицитных солей титана и других малодоступных веществ, как например, молочная кислота; раствор имеет сложный, . состав и трудно поддается корректировке, !

8917

Составы растворов, г/л

М1 Сея 1 5 и1се, 20 %се, 25

М олочн окислый титан

HaHzPO 10 ЯаН РО

4 КаН2Р02

М олочная кисло40-50 CQCOOHa 5 СН COONa 10 СН СООИа 15

25 Тэ (ОС Н )4 Т1(OCzH )4 Т (ОС ?1.)4

1 5 (в пересчете (в пересчете (в пересчена Т ) 0,06 íà Ti) 0,18 те на Tj) 0,3 та

KHzPOz

HSBOs

Тиомоч евина

11ель изобретения - повышение коррозионной стойкости изделий из титана при работе в агрессивной среде, где ни титан, HM никель не стойки.

Указанная; цель достигается тем, что раствор, содеркащий соль никеля, гипофосфит щелочного металла, буферное соединение и соединение титана, в качестве гипофосфита щелочного металла, буферного соединения .и соединения титана содержит 10 соответственно гипофосфнт натрия, уксуонокислый натрий и титаноэфир общей фор мулы Т1 (OR)q, где R — С2Н,:, С Н или С Н

15 при следукнцем соотношении компонентов, г/л:

Соль никеля 15 25

Гипофосфит натрия 5-1 5

Уксуснокислый натрий 5-1 5

Титаноэфир Т? (Op)4 (в пересчете на Т ) 0,06-0,3

Введение небольших добавок частиц гидролиэа Т? (OR)y (предположительно золя гидроокиси Т 4+) в состав раствора для 25 химического никелирования обеспечивает высокую коррозионную стойкость титана при работе в сильно .агрессивной среде.

Назначение остальных компонентов раствора общепринятое. 30

Раствор приготавливают следующим образом.

Расчетное количество каждой из солей, кроме добавки титаноэфира растворяют в отдельных емкостях в теплой дистиллированнои воде (50-60 С). После отстаивао ния и фильтрования все растворы, кроме гипофосфита натрия, сливают вместе. Объем

98 4 раствора доводят до требуемого, перемешивают, определяют и корректируют рН.

Раствор гипофосфита натрия и добавку

Т.? (OR)y вводят непосредственно перед никелированием.

Процесс никелирования проводят при

85-95 С и рН 4,5-5,5 в течение 1 5мин при плотности загрузки 2 дм /л. Скорость и осаждения составляет 10-15 мкм/ч.

Предварительную подготовку образцов из титана и его сплавов перед нанесением покрытий осуществляют по обычной методике (обезжиривание, активирование и гидридная обработка) .

Влияние продолжительности никелирова.ния из предлагаемого раствора на коррозионную стойкость титана оценивают по длительности инкубационного периода в растворе 25% NQC6+ 2%HCf .

С увеличением времени осаждения покрытия из предлагаемого раствора, время до начала активного растворения титана. сначала возрастает, а затем достигает постоянного значения.

Для сравнительных коррозионных испытаний покрытия осаждают в течение 1 5 мин, при этом толщина составляет 1,5-

2 мкм. Аналогичные толщины никелевых покрытий получают иэ известных составов химического никелирования, а также электроосаждением иэ обычного электролита. За базовые приняты 500 часовые испытания, В табл. 1 и 2 приведены результаты сравнительных корроэионных испытаний титана и образцов титана никелированного из предлагаемого и известных растворов и составы опробованных растворов.

Таблица 1

891798 Ta блица

Свойства раствора

Hase ñòíûå

Предлагаемые

5,8-6,8 рН

4,5-5,5

4,5-5,5

-4,5-5,5

85-95

85-95

Скорость осаждения покрытия, мкм/ч

10-15

10-1 5

10-15

490-530

500-540

450-530, 7,5

80,001

<0,001

<0,001 с 0,001 б) 30%МЫС +

0,2%HCE

5 0,001

0,6.с 0,001 ных концентраций соляной кислоты мате3S рйалы активны (К 70,5 мм/г), а ниже пассивны. (К с 0,001 мм/r).

Данные по порогам устойчивости никелированного титана . приведены. после пол ного растворения покрытия.

Таблица 3

НС8 рцэр > B %

Материал

25% ИЦ С

30% Ngcg2

0,3

0,25

0;S

0,751

0,3

1,5

Температура осаждения," С . 85-95:

Твердость после осаждения, кгсlмм 230-270

Объемная плотность загрузки, дм /л

Скорость коррозии титана мм/г, после растворения покрытия а);25% ЙН4 С6+

0,75%НСВТ

В табл. 3 йриведены данные по порогам устойчивости титана без покрытия титана после различных способов никелирования в известных растворах и описываемом растворе, а также сплавов титана (Т1 -2% Щн Tj-0,2%PQ). Выше укаэанИзвестный

Т1

Т1 +% - электроосажденный (113

Т1 +М - P (химический) (1Ц

T> +N - Р - Т1 (химический У)

Ч +% — Р+твердый Т 0 (хваический (1У) Предлагаемый

Т1 + М - P +золь гидроокисн ЧМ

Т1 -2%

Т1 -0,2%Р(0,25

0.25

0,5

0,3 -0,4

0,3

0,05

0,05

0,1-0,1 5

0,1

0,1

7 80

Как показывают данные табл. 3 никелирование титана в предлагаемом раство- ;. ре эначииельно повышает пороги устойчивости титана в агрессивной среде, а именно в 3 4 раза по сравнению с чистым титаном и в 1,5-2 раза по сравнению с никелированным титаном из иэвестных составов.

Данные таблицы 1 3 свидетельствуют, что этот эффект достигается введением в раствор для химического никелирования, содержащий никель сернокислый или хлористый,, гипофосфит натрия и уксуснокиэлый натрий, 0,06-0,3 г/л (в пересчете на Т4 ) золя гидроокисй титана, образующегося при гидролизе титаноэфира

Т1 (OR)y где R = С В, - С Н д -C H> введенного в водный раствор для химического никелирования.

Кроме того, технические характериотики процесса химического никелирования не уступаю процессам никелирования из известных составов.

Предлагаемый раствор химического никелирования . обладает по сравнению с известными растворами следующими технологическими преимуществами: значительно повышаются пороги устойчивости в 3-4 раза по сравнению с чистым титаном и в 1,5-2 раза по сравнению с никелировайным титаном из известных составов)," обеспечивается высокая коррозийная стойкость титана в концентрированных хлоридах после растворения покрытия (остаточное действие), позволяет расширить диапазон применения титана в агрессивных средах, раствор имеет прос1798 8 той экономический. состав, который ver ко поддается корректировке.

Формула изобретения

Раствор химического никелирования титана и его сплав, содержащий соль никеля, гипофосфит щелочного металла, буферное соединение и соединение титана, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости изделий, он в качестве гипофосфита meлочного металла, буферного соединения и соединения титана содержит соответственно гипофосфит натрия, уксуснокислый натрий титаноэфир общей формулы

Т1 (OR/ где 5 С Н, С Н. или С4 Н при следующем соотйошении компонентов, г/л:

Соль никеля 1 5-25

Гипофосфит натрия 5-1 5

Натрий уксуснокислы и 5-1 5

Титаноэфир Т (ОР)4 (в пересчете на титан)0,06-0,3

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Японии 14 53-4736, кл. С 23 С 9/00, 1978.

2. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Государственный стандарт СССР 9-047-75, карта 32.

3. Шалкаускас А., Вашкялис М. Химическая металлиэация пластмасс. Л., "Химия», 1977, с. 145.

4. Авторское свидетельство СССР

N 565947, кл. С 23 С 3/02, 1977.

Составитель М. Иванов

Редактор Н. Рогулич Техред 3. Фанта Корректор М. Шароши

Заказ 11157/40 Тираж 1051 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4