Расплав для электрохимического осаждения никелевых покрытий
П ИСАНИЕ
ЗЬВРЕТЕНИЯ >968103
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М.К .
2) Заявлено 17.04.81 (21) 3278367/22-02
С 25 D-3/66 присоединением заявки №вЂ”
3) Приоритет—
Опубликовано 23.10.82. Бюллетень № 39
Дата опубликования описания 28.10.82 (53) УДК 621.357..7 (088.8) « -»- » .
Н. М. Сарнавский, Н. Х. Туманова, Ю. К. Дефмарекий-;-::
В. М. Шамрин, В. Н. Пивень, А. П. Котюк и А. М. Николаева"
1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РАСПЛАВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО
ОСАЖДЕНИЯ НИКЕ, ЛЕВЫХ ПОКРЫТИ 11
Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электрохимическому осаждению никелевых покрытий для защиты изделий от коррозии и придания им декоративных свойств в машиностроении, приборостроении, электронике и других отраслях. 5
Известны расплавы для электрохимического осаждения никеля, содержащие хлористый или фтористый никель и хлористые или фтористые соли щелочных металлов.
Электролиз в данных расплавах ведут при
700 — 800 С с барботированием хлористого водорода через расплав (1).
Недостатками известных расплавов являются повышенная температура расплавов, что способствует ухудшению структуры металлов и приводит к неэкономному расходу электроэнергии, невозможность получения компактного, мелкокристаллического осадка ввиду образования на катоде порошка.
Наиболее близким к предлагаемому является расплав для электрохимического осаждения никелевых покрытий, содержащий хлористый никель, эквимольную смесь хлористого калия и хлористого натрия. Процесс осаждения никелевых покрытий ведут
2 при 750 †8 С и катодной плотности тока
0,5 — 10 А/дм . Известный расплав позволяет наносить плотные осадки никеля (2) .
Недостатком его является повышенная температура расплава (750 — 850 С), что приводит к повышенному расходу электроэнергии и может вызвать ухудшение структуры подложки.
Цель изобретения — снижение температуры проведения процесса.
Поставленная цель достигается тем, что расплав для электрохимического осаждения никелевых покрытий, содержащий хлористый никель, дополнительно содержит лимоннокислый натрий, бензойнокислый натрий и карбамид при следующем соотношении компонентов, мас. о/о:
Хлористый никель 2,0 — 8,0
Лимоннокислый натрий 0,7 — 2,0
Бензойнокислый натрий 0,3 — 1,0
Карбамид Остальное.
Процесс осаждения ведут при 105 — 135 С, катодной плотности тока 0,5 — 8,0 А/дм . В качестве анодов используют никелевые пластины.
Расплав готовят добавлением расчетного количества солей к карбамиду.
968103
Таблица
Толщина покрытия мкм
Катод выход по ток
Внешний вид никелевого покрь1тия
Карбамид
Лимон- БензойNi C1 нокис нокислый натрий лый натрий
0,5
96,5
1,5
1,5
96,0
0,5
1,5
2,0
0,5
4,0
94,0
92
1,5
8,0
1,5
0,5
90,0
97
0,5
89,0
9,0
1,5
6,0
0,5
93,0
0,5
90
92,8
6,0
0,7
0,5
93
6,0
0,5
1,2
92,3
6,0
2,0
91,5
6,0
91,4
0,5
2,1
6,0
1,6
Серый, шероховатый
0,1
92,3
23
6,0
1,6
0,3
92,1
93
6,0
1,6
0,5
91,9
93
6,0
1,6
91,4
1,0
6,0
1,6
91„3
6,0
1,6
1,5
90,9 .
97,0
2,0
0,3
0,7
98,3
1,0
0,5
О,?
8,5
8S,5
27
1., 0
2,0
Расплавленный карбамид выполняет в данном случае роль растворителя и комплексообразователя. Он в несколько раз снижает температуру расплава. Лимоннокислый натрий способствует повышению электропроводности расплава и увеличению толщины осадка, а бензойнокислый натрий выступает в роли поверхностно-активного вещества, повышая, таким образом, скорость осаждения покрытия за счет увеличения плотности тока.
Понижение температуры ниже 105 С приводит к затвердеванию расплавленного электролита. Повышение температуры выше 135 С заметно увеличивает процесс термического разложения и испарения электролита, при
Концентрация компонентов электролита, мас.l этом ухудшается также внешний вид никелевого покрытия.
Пример I. Перед операцией никелирования образцы металлов обезжиривают в щелочном растворе, анодно протравливают в расплаве и производят осаждение никелевых покрытий. Процесс осаждения проводят при температуре электролита 115 С, плотностях тока д, = d> — — 5 А/дм ;. время выдержки при этом составило 60 мин. Мате10 риалом подложки служил титан марки ВТ-1.
Зависимость толщины, внешнего вида и катодного выхода по току Ni-покрытий от концентрации компонентов расплава приведена в табл. 1.
Светлый, мелкокристаллический
Темно-серый, шероховатый
Тс.мно-серый, мелкокристаллический
Светлый, мелкокристаллический
Темно-серый,мелкокристаллический
Светлый, мелкокристаллический
Темно-серый, мелкористаллический
Темно-серый, шероховатый
Светлый, мелкокристаллический
Темно-серый, шероховатый
968103
Таблица 2
Толщина покрытия, мкм
Катодная и анодная плотности тока с1к = д, A/äì2
5,0
0,2
8,0
0,5
15,0
1,0
21,0
2,0
25,0
3,0
28,0
4,0
30,0
5,0
6,0
31,0
32,0
7,0
8,0
33,0
29,0
9,0
Как следует из табл. 1, наиболее светлые мелкокристаллические никелевые покрытия осаждаются в рекомендуемом интервале концентраций компонентов расплава.
Повышение содержания карбамида способствует ухудшению внешнего вида осадка и уменьшению скорости осаждения. При понижении концентрации карбамида повышается температура плавления расплава и ухудшается внешний вид никелевого покрытия. Уменьшение концентрации лимоннокислого натрия приводит к снижению толщины осадка. Пониженное содержание бензойнокислого натрия способствует уменьшению скорости осаждения никелевого покрытия. Увеличение концентрации приведенных добаКак следует из табл. 2 наиболее качественные осадки достаточной толщины осаждаются в интервале плотностей тока d ——
= dA = 0,5 — 8,0 А/дм .
При плотностях тока менее 0,5 А/дм 2 имеет место значительное понижение скорости осаждения никелевых покрытий с одновременным ухудшением внешнего вида.
Увеличение катодной плотности тока выше 8,0 А/дм приводит к понижению толщины никелевого осадка за счет усиления процесса дендритообразования и пассивирования поверхности, при этом ухудшается также внешний вид покрытия. вок выше предельных значений ухудшает внешний вид покрытий.
Пример 2. Из расплава оптимального состава, мас. %:
Карбамид 93,0
Хлористый никель 5,5
Лимоннокислый натрий 1,0
Бензойнокислый натрий 0,5
Осаждают никелевые покрытия при температуре электролита 125 С и в течение
10 60 мин. Материалом подложки служит нержавеющая сталь марки Х18Н9Т.
Зависимость толщины и внешнего вида никелевых покрытий от катодной плотности тока приведена в табл. 2.
Внешний вид покрытия
Серое, мелкокристаллическое
Светлое, мелкокристаллическое
Серое, мелкокристаллическое
Темно-серое, шероховатое
Определение прочности сцепления никелевого покрытия с основным металлом (медь, нержавеющая сталь, титан) методом перекрестного царапания и исследования поверхности излома с помощью микроскопа МИМ-7 показывает отсутствие следов отслаивания испытуемого покрытия от подложек. Измерения микротвердости проводят с помощью микротвердомера ПМТ-3. Микротвердость никелевого покрытия толщиной 15 мкм соответствует 140 — 147 кг/мм .
Преимущества изобретенного расплава состоят в понижении температуры электролита с 750 — 850 до 105 — 135 С (в 6,5 — 7 раз), 968103
Формула изобретения
7 что способствует более экономному расходу электроэнергии и уменьшает вероятность ухудшения структуры подложки и создании возможности покрытия различных металлов, в том числе легкопассивируемых без сложной предварительной подготовки поверхности.
Расплав для электрохимического осаждения никелевых покрытий, содержащий хлористый никель, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры процесса, он дополнительно содержит лимоннокислый натрий, бензойнокислый натрий и карбамид при следующем соотношении компонентов, мас о/с.
Хлористый никель 2,0 — 8,0
Лимоннокислый натрий 0,7 — 2,0
Бензойнокислый натрий 0,3 — 1,0
Карбамид Остальное.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Пальгуев С. Ф., Смирнов М. В. Катод10 ное осаждение никеля из расплавленных хлористых ванн. — Журнал прикладной химии, 1953, 26, № 11, с. 1166.
2. Авторское свидетельство СССР № 598968, кл. С 25 D 3/66, 1978.
Составитель Ю. Ипатов
Редактор Н. Рогулич Техред И. Верес Корректор О. Билак
Заказ 7265/41 Тираж 68б Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
