close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7637

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7637
(13) C1
(19)
(46) 2005.12.30
(12)
7
(51) C 25D 3/38
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
РАСТВОР ДЛЯ КАТОДНОГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО
ОСАЖДЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ МЕДИ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ
ОКРАШЕННЫХ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ
BY 7637 C1 2005.12.30
(21) Номер заявки: a 20020753
(22) 2002.09.16
(43) 2004.03.30
(71) Заявитель: Учреждение Белорусского государственного университета
"Научно-исследовательский институт физико-химических проблем"
(BY)
(72) Авторы: Рева Ольга Владимировна;
Воробьева Татьяна Николаевна;
Врублевская Ольга Николаевна (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение Белорусского государственного университета "Научно-исследовательский институт физико-химических проблем" (BY)
(56) Гальванотехника: Справочник. - Москва:
Металлургия, 1987. - С. 456-465.
Ямпольский А.М. Меднение и никелирование. - Ленинград: Машиностроение, 1971. - С. 55.
Беленький М.А. и др. Электроосаждение металлических покрытий: Справочник. - Москва: Металлургия. 1985. С. 212.
SU 1035097 A, 1983.
RU 2028386 C1, 1995.
RU 2058436 C1, 1996.
(57)
Раствор для катодного электрохимического осаждения на поверхность меди медьсодержащих окрашенных защитно-декоративных покрытий, содержащий меди сульфат, натрия гидроксид, сахарозу и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит натрия хлорид и калия пирофосфат при следующем соотношении компонентов, г/л:
меди сульфат
40-50
натрия гидроксид
25-35
сахароза
55-65
натрия хлорид
4-6
калия пирофосфат
25-35
вода
остальное.
Изобретение относится к области катодного электрохимического осаждения из растворов защитно-декоративных покрытий и может найти применение при изготовлении
фурнитуры для мебели, одежды, обуви, деталей отделки интерьера, автомобилей и т.д.
Известен способ электрохимического катодного осаждения цветных покрытий на детали из меди [1-3] с получением золотистых, бронзовых, малиновых и синих пленок. Способ хорош тем, что получаемые покрытия имеют неорганическую природу и красивый
внешний вид, не стираются, являются относительно влагостойкими, не электризуются, не
растворяются в органических растворителях, не впитывают запах. Однако используемые
BY 7637 C1 2005.12.30
электролиты отличаются нестабильностью (разлагаются в течение 15-20 суток), окраска
покрытий плохо воспроизводима и воспроизводимость быстро ухудшается по мере их
хранения и эксплуатации растворов. Кроме того, рассеивающая способность большинства
известных электролитов недостаточна, следствием чего являются пятна и разводы на обрабатываемых деталях. Получаемые катодным осаждением окрашенные покрытия тонкие
(имеют толщину ~ 0,1 мкм), считается что окраска является следствием интерференции
света в пленках субмикронной толщины. Такие покрытия не коррозионностойки и не выполняют защитные функции, нуждаются в дополнительной защите лаком.
Все эти недостатки делают актуальной задачу поиска состава раствора и условий его
работы, которые смогли бы обеспечить стабильность окраски неметаллических покрытий
на металлах, равномерность окрашивания и однородность покрытий, их коррозионную
устойчивость и защитные свойства.
В упомянутом способе осаждения окрашенных покрытий наиболее близок к заявляемому раствор, включающий сульфат меди, гидроксид натрия, сахарозу и воду в количестве 40, 30, 60 г/л и до 1 л соответственно, из которого окрашенные покрытия осаждают при
комнатной температуре и плотности тока 0,01-0,02 А/дм2 [2]. Из всех известных до настоящего времени растворов тонирования он является наилучшим, но не свободным от
указанных выше недостатков.
Задачей данного изобретения является разработка раствора электрохимического катодного осаждения окрашенных медьсодержащих покрытий, который отличается повышенной стабильностью работы при эксплуатации и состава при хранении и позволяет
получать равномерные покрытия с хорошо воспроизводимым заданным цветом (золотистым, бронзовым, красным) с повышенной коррозионной устойчивостью и защитной способностью.
Поставленная задача достигается введением в известный раствор электрохимического
окрашивания меди, содержащий сульфат меди, гидроксид натрия, сахарозу и воду, добавок - хлорида натрия и пирофосфата калия, так что получается раствор для электрохимического осаждения на поверхность металлов медьсодержащих окрашенных защитнодекоративных покрытий при следующем соотношении компонентов, г/л:
меди сульфат
40-50
натрия гидроксид
25-35
сахароза
55-65
натрия хлорид
4-6
калия пирофосфат
25-35
вода
до 1 л.
Указанные вещества нередко вводят в электролиты меднения. Так, пирофосфат калия
используется в качестве комплексообразующего агента, а хлорид натрия вводится для
увеличения электропроводности растворов [1-6]. Использование этих веществ для увеличения воспроизводимости и равномерности окраски цветных покрытий, для повышения
коррозионной устойчивости и защитной способности этих покрытий неизвестно.
Авторами заявки доказано, что обязательным является совместное введение указанных добавок, причем во вполне определенном количестве: пирофосфат калия 25-35 г/л,
хлорид натрия 4-6 г/л. Исследования, проведенные авторами изобретения, свидетельствуют о том, что совокупное введение добавок обеспечивает новый эффект - получение особо
мелкозернистых плотноупакованных беспористых покрытий, причем толщину покрытий
легко регулировать в пределах 0,1-2,5 мкм, а свойства электролита сохраняются стабильными в течение полугода и более. Цвет покрытий и их защитно-декоративные свойства
хорошо воспроизводимы. Покрытия обладают повышенной коррозионной устойчивостью.
Необходимость введения в электролит для осаждения медьсодержащих покрытий указанных добавок в определенных количествах доказывается следующими примерами.
2
BY 7637 C1 2005.12.30
Пример 1
Медную подложку обезжиривают, обрабатывают в HCl (1:1) в течение 30 сек, ополаскивают деионизованной водой. Осаждение покрытия производят из раствора следующего
состава, г/л:
меди сульфат
45
натрия гидроксид
30
сахароза
60
вода
до 1 л.
Электроосаждение проводят при комнатной температуре в течение 10 мин при плотности тока 0,01 А/дм2. Деталь промывают холодной проточной водой и сушат обдувом
теплым воздухом. Получают медьсодержащее покрытие золотистого цвета; свойства приведены в таблице 1 - они не удовлетворительны. Площадь пятен и разводов составляет до
15 %, коррозионная стойкость покрытий низкая - выдерживают только 5 суток в камере
тепла и влаги, раствор неустойчив - срок его эксплуатации не более 1 месяца и стабильность работы низкая.
Пример 2
Медную подложку обезжиривают, обрабатывают в HCl (1:1) в течение 30 сек, ополаскивают деионизованной водой. Осаждение покрытия производят из раствора следующего
состава, г/л:
меди сульфат
40
натрия гидроксид
25
сахароза
55
натрия хлорид
4
калия пирофосфат
25
вода
до 1 л.
Электроосаждение проводят при комнатной температуре в течение 10 мин при плотности тока 0,01 А/дм2. Деталь промывают холодной проточной водой и сушат обдувом
теплым воздухом. Получают медьсодержащее покрытие золотистого цвета; свойства приведены в таблице 1 - качество покрытий и стабильность раствора удовлетворительны.
Пример 3
Медную подложку обезжиривают, обрабатывают в HCl (1:1) в течение 30 сек, ополаскивают деионизованной водой. Осаждение покрытия производят из раствора следующего
состава, г/л:
меди сульфат
45
натрия гидроксид
30
сахароза
60
натрия хлорид
5
калия пирофосфат
30
вода
до 1 л.
Электроосаждение проводят при комнатной температуре в течение 10 мин при плотности тока 0,01 А/дм2. Деталь промывают холодной проточной водой и сушат обдувом
теплым воздухом. Получают медьсодержащее покрытие золотистого цвета; свойства приведены в таблице 1 - качество покрытий и стабильность раствора удовлетворительны.
Пример 4
Медную подложку обезжиривают, обрабатывают в HCl (1:1) в течение 30 сек, ополаскивают деионизованной водой. Осаждение покрытия производят из раствора следующего
состава, г/л:
меди сульфат
50
натрия гидроксид
35
сахароза
65
натрия хлорид
6
3
BY 7637 C1 2005.12.30
калия пирофосфат
35
вода
до 1 л.
Электроосаждение проводят при комнатной температуре в течение 10 мин при плотности тока 0,01 А/дм2. Деталь промывают холодной проточной водой и сушат обдувом
теплым воздухом. Получают медьсодержащее покрытие золотистого цвета; свойства
приведены в таблице 1 - качество покрытий и стабильность раствора удовлетворительны.
Пример 5
Медную подложку обезжиривают, обрабатывают в HCl (1:1) в течение 30 сек, ополаскивают деионизованной водой. Осаждение покрытия производят из раствора следующего
состава, г/л:
меди сульфат
40
натрия гидроксид
25
сахароза
55
натрия хлорид
2
калия пирофосфат
20
вода
до 1 л.
Электроосаждение проводят при комнатной температуре в течение 10 мин при плотности тока 0,01 А/дм2. Деталь промывают холодной проточной водой и сушат обдувом
теплым воздухом. Получают медьсодержащее покрытие золотистого цвета; свойства приведены в таблице 1 - качество покрытий неудовлетворительное. Пятна и разводы занимают до 8 % площади детали, коррозионная устойчивость покрытий хотя и лучше прототипа выдерживают 10 суток испытаний, но недостаточна, стабильность работы и устойчивость
раствора невысокие.
Пример 6
Медную подложку обезжиривают, обрабатывают в HCl (1:1) в течение 30 сек, ополаскивают деионизованной водой. Осаждение покрытия производят из раствора следующего
состава, г/л:
меди сульфат
50
натрия гидроксид
35
сахароза
65
натрия хлорид
8
калия пирофосфат
40
вода
до 1 л.
Электроосаждение проводят при комнатной температуре в течение 10 мин при плотности тока 0,01 А/дм2. Деталь промывают холодной проточной водой и сушат обдувом
теплым воздухом. Получают медьсодержащее покрытие золотистого цвета; свойства приведены в таблице 1 - качество покрытий не вполне удовлетворительное. Пятна и разводы
занимают 3 % площади детали, коррозионная устойчивость существенно лучше прототипа, но недостаточна - покрытия выдерживают 12 суток в камере тепла и влаги, стабильность работы и устойчивость раствора неплохие, но ниже оптимального варианта.
Пример 7
Медную подложку обезжиривают, обрабатывают в HCl (1:1) в течение 30 сек, ополаскивают деионизованной водой. Осаждение покрытия производят из раствора следующего
состава, г/л:
меди сульфат
45
натрия гидроксид
30
сахароза
60
калия пирофосфат
30
вода
до 1 л.
Электроосаждение проводят при комнатной температуре в течение 10 мин при плотности тока 0,01 А/дм2. Деталь промывают холодной проточной водой и сушат обдувом
4
BY 7637 C1 2005.12.30
теплым воздухом. Получают медьсодержащее покрытие золотистого цвета; свойства приведены в таблице 1 - качество покрытий неудовлетворительное. Пятна и разводы занимают до 10 % площади детали, коррозионная устойчивость покрытий немногим лучше прототипа, стабильность работы и устойчивость раствора при хранении низкие.
Пример 8
Медную подложку обезжиривают, обрабатывают в HCl (1:1) в течение 30 сек, ополаскивают деионизованной водой. Осаждение покрытия производят из раствора следующего
состава, г/л:
меди сульфат
45
натрия гидроксид
30
сахароза
60
натрия хлорид
5
вода
до 1 л.
Электроосаждение проводят при комнатной температуре в течение 10 мин при плотности тока 0,01 А/дм2. Деталь промывают холодной проточной водой и сушат обдувом
теплым воздухом. Получают медьсодержащее покрытие золотистого цвета; свойства приведены в таблице 1 - качество покрытий неудовлетворительное. Пятна и разводы занимают до 12 % площади детали, коррозионная устойчивость на уровне прототипа, стабильность работы и устойчивость раствора при хранении низкие.
Таблица 1
Свойства медьсодержащих окрашенных покрытий и растворов для их осаждения
Максимальное
Появление пятен Количество точек
Площадь
Стабильвремя эксплуакоррозии в камере коррозии на 1 см2
Пример пятен на
ность,
тации раствора,
тепла и влаги,
после 20 суток
детали, %
минут
месяцев
сутки
испытаний
1
15
1
4
5
25
2
2
5
1
18
6
3
0
6
0
20
3
4
1
6
1
17
5
5
8
2
3
10
15
6
3
3
1
12
10
7
10
1
5
8
20
8
12
1
4
6
18
Равномерность покрытий оценивали по относительной площади пятен и разводов на
подложке. Площадь пятен на детали выражали в процентах по отношению к общей площади покрываемой поверхности. Стабильность работы электролита оценивали по изменению времени осаждения покрытий заданного цвета по мере хранения и эксплуатации растворов. Учитывая, что из всех изученных свежеприготовленных электролитов длительность осаждения золотистых покрытий составляет 10 мин, стабильность (С) измеряли как
разницу во времени получения золотистых покрытий из свежеприготовленного раствора и
раствора после 10 суток эксплуатации. Коррозионную устойчивость покрытий оценивали
по времени появления первых признаков коррозии во время испытаний. Коррозионные
испытания проводили в закрытой камере при температуре 40 °C и влажности 90 %. Защитную способность покрытий оценивали по количеству точек коррозии металла основы.
Количество точек коррозии определяли при помощи оптического микроскопа на 1 см2 поверхности после 20 суток коррозионных испытаний.
Проведен ряд физико-химических исследований, которые свидетельствуют, что окраска покрытий, осаждаемых из заявляемого раствора, зависит не только от толщины покрытий, но и от их фазового состава и микроструктуры, см. таблицу 2.
5
BY 7637 C1 2005.12.30
Таблица 2
Зависимость свойств медьсодержащих окрашенных покрытий
от времени их осаждения из заявляемого раствора
Длительность
Химический
Средние размеры
Толщина, мкм
Цвет
осаждения, мин
состав
зерен, нм
5
0,06
бледный
Cu2O, CuO,
30
зеленоватоCu(OH)2
желтый
8
0,10
светло-желтый
Cu2O, Cu,
40
10
0,13
желтый "под
Cu2O, Cu, CuOH
100
золото"
12
0,16
малиновый
Cu2O, CuO, Cu
130
18-90
0,24-1,0
бронзовый
CuO, Cu2O, Cu
150
180
2,4
красный
Cu2O
150
Сопоставление окраски компонентов, входящих в состав получаемых покрытий, позволяет понять характер перехода от одного цвета покрытия к другому и утверждать, что
найден раствор катодного осаждения медьсодержащих композиционных покрытий, позволяющий управлять свойствами цветных покрытий не только за счет использования явления интерференции, но регулируя их состав и структуру. Заявляемый электролит для
осаждения окрашенных медьсодержащих покрытий стабилен в течение 6 месяцев.
Источники информации:
1. Орехова В.В. Защитно-декоративные покрытия в изделиях народного потребления. - Киев: Тэхніка, 1989. - С. 534.
2. Гальванотехника. Справочник / Под ред. A.M. Гинберга. - M.: Металлургия, 1987. С. 735.
3. Гриллихес С.Я. Электрохимические и химические покрытия. - Л.: Химия, 1990. С. 568.
4. Ажогин Ф.Ф., Беленький М.А., Галль И.Е. Гальванотехника. - M.: Справ. изд., 1987. С. 585.
5. Шкержик Я. Рецептурный справочник для электротехника. - M.: Энергия, 1978. С. 159.
6. Лошкарев Ю.М., Говорова Е.М. Электроосаждение меди в присутствии блескообразующих и выравнивающих добавок // Защита металлов. - 1998. - Т. 34, № 5. - С. 451-463.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
145 Кб
Теги
патент, by7637
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа