Способ подготовки алюминиевых сплавов перед серебрением

 

Союз Соеетскин

Социалистическин

Республик

<и> 1 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дололиительиое к ввт. сеид-ву(22) 3I I t o 05. 08. 80.(21) 2971923/22-02 (5I)N. Кл. с ярисоелииеииеее заявки М

С 25 D 5/44

1ЬеударстеенныЯ квинтет

СССР но ленам наебретеннй н ютнрытнЯ (23) Приоритет

Опубликоваио 30.05.82. Бкмлетеиь М 20

Дата олубликоваиив описаиив 30 . 05. 82 (53) УДК 621. 357. ° .7:669.228 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И.Нагирный, В.А.Луговая и Г.А.Цыганенко (7() Заявитель (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

ПЕРЕД СЕРЕБРЕНИЕИ

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к подготовке по-. верхности алюминиевых сплавов (АИГ-3, АИГ-6, А5, А36,,Д16), перед электролитическим нанесением серебряных покрытий из цианистого электролита.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки алюминиевых сплавов перед серебрением, включающий химическое активирование при комнатной температуре в растворе, содержащем сульфат марганца и соляную кислоту, нанесение подслоя из чисто го никеля при комнатной температуре, и катодной плотности тока 1,5-2 А/дм в растворе, содержащем сульфаты ника- ля и магния, хлорид аммония и борную кислоту, термическую обработку при

90-100 C в течение 60-80 мин, химическое декапирование в соляной кис". лоте и предварительное серебрение из цианистого электролита (13.

Недостатки известного способа заключаются в том, что для ряда алюми-,. ниевых сплавов, в частности для литых сплавов и сплавов с повьнненным содержанием кремния, а также в тех случаях, когда по условиям эксплуатации покрытие подвергают термообработке при 150-200оС, его применение не обеспечивает удовлетворительной сцепляемости серебряного покрытия с основой, обуславливает частое вспучивание и пузырение последнего, вызывающие неизбежный брак п1крытий.

Цель изобретения - повышение сцепления покрытий с основой.

Указанная цель достигается тем, !

3 что в способе подготовки алюминиевых сплавов перед серебрением, включающем химическое активирование, нане-. сение подслоя на основе никеля, термическую обработку, химическое декапирование в соляной кислоте и предварительное серебрение в цианистом электролите, после химического акти,вирования проводят электрохимическое активирование при айодной плот-.-.

3 9318 ности тока 3-4 А/дм - в течение 1015 с, в качестве подслоя на основе никеля наносят подслой из сплава никель-марганец, содержащий 0,6-0,8i марганца при катодной плотности тока

2-3 A/äì, а термическую обработку

Q ведут при 140-160 С, причем химическое и электрохимическое активирование и нанесение подслоя из сплава никель-марганец осуществляют при pH= 10

=2-2,5 и 50-55оС в одном и том же растворе, содержащем

Сульфат никеля, г 300-350

Сульфамат марганца, r 90-100

Хлорид никеля, г 5-7

Борную кислоту, г 30-35

Антипиттинговую, добавку "Прогресс", мл О, 1-О, 15

Воду, л До 1 2О

Кроме того, предлагаемый способ позволяет повысить качество наносимого серебряного покрытия, как следствие повышения сцепления с основой, и несколько снизить трудоемкость про- 33 цесса (за счет проведения трех операций в одной ванне путем выдержки в ней без тока и последующим простым переключением полюсов) .

О, 1-0, 15

До 1

36

Способ осуществляют следующим образом.

Изделие из алюминиевого сплава предварительно подвергают гидропескоструйной обработке, обезжириванию при

3S

40-70оС в течение 3-10 мин в растворе, содержащем, г/л:

Гидроксид натрия 8" 12

Тринатрийфосфат 20-50

Жидкое стекло 25-30 и химическому травлению: для сплавов

АМГ-3 и АИГ-6 в 103-ном растворе плавиковой кислоты при 15-30ОC в течение 15-20 с, для кремнистых сплавов АК-6 и Д16 в растворе, содержащем .плавиковую .кислоту (15-30 г/л)

43 и азотную кислоту (660-680 г/л) при

15-30ОС в течение 1-2 мин.

После этого проводят следующие операции.

Химическое активирование в раст-воре, содержащем

Сульфамат-никеля, r 300-350

Сульфамат марганца,г 90-100

Хлорид никеля, r 5-7

Борную кислоту, r 30-35

Антипиттинговую до" бавку "Прогресс",мл

Воду, л

15 4 при pH=2-2,5, температуре 50- 55ОС в течение 1-1,5 мин.

Электрохимическое активирование в том >не растворе при тех же рН и температуре и анодной плотности тока

3-4 AläìÚ течение 10-15 с.

Нанесение подслоя (толщиной 3-5 мкм) из сплава никель-марганец, содержащего 0,6-0,83 марганца в том же растворе при тех we рН и температуре и катодной плотности 2-3 А/дм в течение 20-25 мин. (Все три указанные операции проводят в одной ванне путем выдержки без тока и переключением полюсов).

Термическую обработку на воздухе при 140-160оС в течение 60-80 мин с медленным подъемом температуры до, заданного значения в течение 20-30 мин. (Здесь же осуществляют контроль на отсутствие вздутий и отслоений подслоя).

Химическое декапирование в соляной кислоте в течение 10-20 с.

Предварительное серебрение в цианистом электролите, содержащем, r/ë:

Серебро азотнокислое (в пересчете на металл) 1-3

Калий цианистый 70-90

Калий углекислый 20-30 при 18-30ОС и катодной плотности тока

2 А/дм в течение 1-3 мин, Подготовленную вышеуказанным способом поверхность алюминиевого сплава подвергают окончательному серебрению в растворе, содержащем, г/л:

Серебро азотнокислое (в пересчете. на металл) 20-30

Калий цианистый 20-40

Калий углекислый 20-30 при 18-30оС и катодной плотности тока 0,3-1,5 А/дм в течение 30-40 мин.

После чего проводят термическую обработку при 190-200 С в течение .60 мин.

Улучшение сцепляемости серебряного покрытия с основой в предлагаемом способе достигается за счет исключения неравнрмерного растрава поверхности изделий из алюминиевых сплавов, в том числе и кремнистых, наблюдаемого обычно при известном способе, а также отсутствия промежуточных операций - предварительной активации и промывки, которые увеличивают вероятность возникновения локальных дефектов поверхности в процессе ее подготовки перед покрытием.

5 93181

Наряду с этим покрытие никель-мар" ганец предлагаемого состава характеризуется повышенной пластичностью и хорошей сцепляемостью с алюминиевой основой, возрастающей при нагреве за $ счет возможного усиления термодиффузионных процессов, которые в данном случае стимулируются высокой подвижностью атомов марганца.

Наиболее благоприятные условия для протекания этих явлений достигаются при температуре выше 140 С.

При этой температуре и выдержке

1,5 ч обеспечивается также практически полное обезводораживание подслоя.

Выбор верхнего предела температуры (160 С) ограничивается областью, в пределах которой возможна релаксация механических свойств соответствующих сплавов. 20

При этом предпочтительным является медленный нагрев подслоя вместе с печью (сушильным шкафом) от исход" ной (цеховой) температуры, что исключает возможность резких сдвиговых дефор И маций,обусловленных различной степенью объемного расширения покрытия и основы, а также мгновенного образования ,микроколлекторов в объеме подслоя за счет, повышенной интенсивности диффу." 30 зии водорода. Время, необходимое для повышения температуры в сушильном шкафу до 140-160 С, составляет обычно

25-30 мин.

Толщина промежуточного покрытия сплавом никель-марганец в пределах от

3 до 10 мкм существенного влияния на качество серебряных покрытий не ока", зывает. В данном случае толщина 3-5 мкм, (c учетом разнотолщинности по профи- 4Е лю покрываемых деталей) отвечает минимальному значению, при котором обеспечивается требуемая коррозионная.стойкость покрытия.

43

Состав сульфаминового электролита и режим электролиза соответствует on" тимальным условиям получения покрытия сплавом никель-марганец, содержащего

0,6-0,8 вес. 3 марганца, требуемого качествЪ. Высокая степень активации алюминиевых сплавов в этом электроли" те, обеспечивающая надежное сцепление покрытия с основой, при выбранном режиме достигается благодаря разрыхлеSS нию пассивной пленки на поверхности алюминиевых сплавов при взаимодейст" вии ее с соединениями марганца высшей ,валентности и последующего оседания

0,1

До 1

Термическая обработка при f60 С в течение.80 мин с медленным подъемом температуры.

Декапирование в соляной кислоте (300 г/л) в течение -10 с.

Предварительное серебрение в электролите, содержащем, г/л:

Серебро азотнокислое (в пересчете на металл) 3

Калий цианистый 70

Калий углекислый 20 при 20ОС и плотности тока 2 А/дм в течение 3 мин.

Окончательное серебрение в электролите, содержащем, г/л:

Серебро азотнокислое (в пересчете на металл) 30

Калий цианистый 40

Калий углекислый 20

5 6 их на поверхности сплава и частичного контактного выделения марганца.

Пример. Обработке подвергают товарные детали усложненной конфигурации из алюминиевых сплавов в количестве 30 шт. по следующей технологической схеме.

Гидропескоструйная обработка.

Химическое обезжиривание в растворе, содержащем, г/л:

Гидроксид натрия 12

Тринатрийфосфат 50

Жидкое стекло 30 при 70 С в течение 10 мин.

Химическое травление в 10ь-ной плавиковой кислоте при цеховой температуре в течение 15-20 с для деталей из сплава АМГ-3, АМГ-6 или в растворе, содержащем плавиковую кислоту (140 г/л) и азотную кислоту (680 г/л) для деталей из сплава АК"6, Д16, АЕ4, AR6.

Обработка в растворе, содержащем

Сульфамат никеля, г 340

Сульфамат марганца, г 100

Хлорид никеля, r 7

Борную кислоту, r 30

Антипиттинговую добавку "Прогресс",мл

Воду, л при рН=2 и 55 С..

Выдержка без тока в течение 1,5 мин химическое активирование, выдержка на аноде при плотности тока 3 А/дм å течение 15 с электрохимическое активирование; выдержка на катоде при плотности тока 2 А/дм в течение

35 мин - нанесение подслоя из сплава никель-марганец.

7 9318 при 20ОС и плотности тока 1 A/дм1 в течение 40 мин.

Термическая обработка при 200 С о в течение 60 мин.

Качество покрытия и прочность его сцепления с.основой оценивают визуально под микроскопом по внешнему виду и наличию вздутий, пузырей, отслоений, согласно ГОСТУ 9.301-78 и 9.302-79 по результатам опытной проверки в полупроизводственных условиях двух вариантов технологических схем: известной (I вариант) и предлагаемой (2 вариант).

Результаты испытаний приведены в таблице.

Внешний вид качества покрыт,ий

Детали и ма териалы основы вариант 1 ариант 2

Корпус

АМГ-6

Удовлетворяет требованиям ГОСТа

9 302-78 и

9.302-79

Удовлетворяет требованиям ГОСТа

9.301-78 и

9.302-79

Крышка Д16 Мелкие вздутия,пузырьки

Корпус АК6 в местах сопряжения удовлетворя- Зв ет требованиям ГОСТа

Удовлетворя- Зз ет требованиям ГОСТа

Образцы из Мелкие вздуАМГ-6,АК-6, тия на кромД16 . ках (АК6, Д16) Приведенные данные таблицы показы- 40 вают, что изобретение обеспечивает, получение. серебряных покрытий с более выской адгезией к основе из кремнистых алюминиевых сплавов по сравнению с известным. 43

Применение предлагаемого способа позволяет резко сократить предел покрытий при серебрении деталей из алюминиевых сплавов, снизи ть непроизводительные потери серебра, неизбеж- у но возникающие при перепокрытии деталей. Кроме того, сокращение операций по подготовке поверхности при использовании предлагаемого способа обеспечивает снижение трудоемкости процесса серебрения алюминиевых сплавов, расхода реактивов, а также более рациональное использование производственной площади (исключение двух ванн). Внедрение предлагаемого способа не требует дополнительных капвложений, способствует улучшению условий труда, достигаемая экономическая эффективность на одном предприятии составит 12- 15 тыс. руб. при годовой программе 800- 1000 м в год.

Формула изобретения

Способ подготовки алюминиевых сплавов перед серебрением, включающий химическое активирование,нанесение подслоя на основе никеля, термическую обработку, химическое декапирование в соляной кислоте и предварительное серебрение в цианистом электролите, отличающийся тем, что, с целью повышения сцепления покрытий с основой, после химического активирования проводят электрохимическое активирование при анодной плотности тока 3-4 А/дм в течение 10-15 с, в качестве подслоя на основе никеля наносят подслой из сплава никель-марганец, содержащий 0,6-0,83 марганца при катодной плотности тока 2-3 А/дм, а термическую обработку ведут при 140- 160 С, причем химическое и электрохимическое активирование и нанесение подслоя,из сплава никель- марганец осуществляют при рН 2-2,5 и 50-55 C s одном и том же растворе, содержащем

Сульфамат никеля,г 300-350

Сульфамат марганца,г 90- 100

Хлорид никеля, г 5-7

Борная кислота,г 30-35

Антипиттинговая добавка "Прогрес", мл 0,1-0,15

Вода, л До

Источники информации, 1принятые во внимание при экспертизе

1. Баташев К.Н. Непосредственное нанесение гальванических покрытий на алюминий и его сплавы; Сборник. Высокопроизводительные электролиты для нанесения металлических покрытий. Л., ЛДНТП, 1975, с. 67-70.

ВНИИПИ Заказ 3673/35 Тираж 687 Подписное

«« филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4