close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14193

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 25D 3/12
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ СКОРОСТНОГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО
ОСАЖДЕНИЯ НИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ
(21) Номер заявки: a 20091335
(22) 2009.09.16
(43) 2010.04.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Воробьева Татьяна Николаевна; Кузнецов Борис Викторович (BY)
BY 14193 C1 2011.04.30
BY (11) 14193
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) ГРИЛИХЕС С.Я. и др. Электролитические и химические покрытия. Теория и
практика. - Ленинград: Химия, 1990. С. 176.
RU 2149927 C1, 2000.
RU 2259429 C2, 2005.
RU 2089675 C1, 1997.
SU 248413, 1969.
RU 2131950 C1, 1999.
(57)
Электролит для скоростного электрохимического осаждения никелевых покрытий, содержащий воду, гексафторосиликат никеля и хлорид никеля гексагидрат, отличающийся
тем, что дополнительно содержит дикарбоновую адипиновую, винную, малоновую или
янтарную кислоту в качестве буферной добавки, сахарин в качестве блескообразователя и
сульфоэтоксилат натрия в качестве антипиттинговой добавки при следующем соотношении компонентов, г/л:
гексафторосиликат никеля
200-300
хлорид никеля гексагидрат
20-30
дикарбоновая кислота
20-30
сахарин
1-2
сульфоэтоксилат натрия
0,01-0,05
вода
остальное,
и имеет pH 2-4.
Изобретение относится к области электрохимического осаждения металлов и может
быть использовано для скоростного осаждения толстослойных никелевых покрытий, обладающих высокой коррозионной устойчивостью, твердостью и термостойкостью. Такие
никелевые покрытия могут быть использованы для изготовления литейных форм, для целей гальванопластики, а также в приборо- и машиностроении для восстановления изношенного инструмента.
Электрохимическое осаждение никеля - один из наиболее востребованных процессов
в гальванотехнике. Тем не менее используемые растворы никелирования имеют ряд существенных недостатков: 1) совместное с никелем восстановление водорода; 2) пассивация
электродов; 3) нестабильность растворов при эксплуатации и хранении; 4) высокие внут-
BY 14193 C1 2011.04.30
ренние напряжения покрытий; 5) ограничения допустимой плотности тока и, как следствие, скорости осаждения покрытий; 6) необходимость проводить процесс никелирования при повышенных температурах. Известными методами нивелирования указанных
недостатков являются: введение дополнительных веществ, стабилизирующих процесс
осаждения никеля, буферирующих раствор, увеличивающих перенапряжение выделения
водорода и препятствующих пассивации электродов. Однако достичь желаемого эффекта
удается далеко не всегда. Особенные трудности возникают при необходимости получения
толстослойных никелевых покрытий с высокой скоростью наращивания. Рассмотрим возможность использования некоторых электролитов никелирования с целью скоростного
осаждения толстослойных покрытий.
Наиболее широко известен сульфатный электролит для осаждения никелевых покрытий, содержащий, г/л: сульфат никеля гептагидрат - 250-300; хлорид натрия - 10-15; борная кислота - 25-40; сахарин - 0,5-1,0; 1,4-бутиндиол (35 % раствор) - 0,3-0,7 мл/л; вода остальное; pH 4,0-5,0. Катодная плотность тока - 1-3 А/дм2 [1, 2]. Недостатками электролита являются: 1) малая скорость осаждения покрытия при невысоких плотностях тока
(1-3 А/дм2), что приводит к низкой производительности процесса; 2) повышенное содержание серы в осадке, что приводит к хрупкости покрытия; 3) низкая рассеивающая способность электролита.
Известен электролит скоростного осаждения никелевых покрытий, содержащий, г/л:
сульфамат никеля - 300-600; хлорид никеля гексагидрат - 5-10; борная кислота - 20-40; вода - остальное; pH 3,0-4,0. Катодная плотность тока - 5-20 А/дм2 [1, 3]. Недостатками электролита являются: 1) дефицитность и высокая стоимость сульфамата никеля, 2) высокая
чувствительность электролита ко многим примесям, 3) покрытия осаждают только при
повышенных (50-60 °С) температурах; 4) возможность гидролиза сульфаминовых солей
при температуре выше 60 °С.
Известен электролит скоростного осаждения никелевых покрытий, содержащий, г/л:
тетрафтороборат никеля - 300-400; хлорид никеля гексагидрат - 10-15; борная кислота 10-15; вода - остальное; pH 3,0-3,5. Катодная плотность тока - 5-20 А/дм2 [4]. Недостатками электролита являются: 1) высокая агрессивность борофторидных соединений; 2) компоненты раствора не являются промышленными продуктами и дефицитны; 3) трудности
по утилизации токсичных соединений бора и фтора.
Наиболее близким к заявляемому является скоростной электролит никелирования [4],
содержащий, г/л: гексафторосиликат никеля - 450-600; хлорид никеля гексагидрат -30-50;
борная кислота - 30-40; вода - остальное; pH 0,5-1,0. Катодная плотность тока - 5-15 А/дм2.
По сравнению с борофторидным, кремнефторидный электролит значительно менее токсичен и агрессивен, а также легче утилизируется [5]. Недостатками прототипа являются:
1) нестабильность раствора при эксплуатации; 2) узкий диапазон pH-среды; 3) недостаточно высокая скорость осаждения и низкий выход по току; 4) повышенная пористость и
значительный питтинг покрытий.
Задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, являются:
1) повышение устойчивости раствора никелирования;
2) увеличение скорости осаждения и выхода никеля по току;
3) получение плотных равномерных покрытий, хорошо сцепленных с основой, обладающих высокой коррозионной устойчивостью;
4) возможность нанесения покрытий большой толщины (до 1000 мкм) в одну стадию.
Согласно изобретению, поставленные задачи решаются тем, что электролит для скоростного электрохимического осаждения никелевых покрытий, содержащий воду, гексафторосиликат никеля и хлорид никеля гексагидрат, дополнительно содержит
дикарбоновую адипиновую, винную, малоновую или янтарную кислоту в качестве буферной добавки, сахарин в качестве блескообразователя, сульфоэтоксилат натрия в качестве
антипиттинговой добавки при следующем соотношении компонентов, г/л: гексафтороси2
BY 14193 C1 2011.04.30
ликат никеля - 200-300; хлорид никеля гексагидрат - 20-30; дикарбоновая кислота - 20-30;
сахарин - 1-2; сульфоэтоксилат натрия - 0,01-0,05; вода - остальное, и имеет pH 2-4.
Заявляемый электролит отличается от прототипа диапазоном pH, заменой борной кислоты на дикарбоновую кислоту, наличием сахарина и сульфоэтоксилата натрия.
Ключевая роль pH заключается в обеспечении определенного соотношения между
скоростями восстановления никеля и водорода. Выделение последнего приводит к подщелачиванию электролита в прикатодной области, образованию гидроксисоединений никеля, пассивирующих катод. Для предотвращения этих явлений осаждение никеля из
раствора прототипа проводилось при pH 0,5-1,0. Тем не менее такой подход не является
целесообразным, так как катодный выход никеля по току снижается при понижении pH.
Альтернативным способом является введение в раствор буферных добавок, таких как
борная кислота. Однако изучение процесса электрохимического осаждения никеля из
кремнефторидного электролита-прототипа показало, что введение борной кислоты приводит к разложению раствора, что обусловлено протеканием следующей реакции:
6H3BO3 + 4NiSiF6 = 4SiO2 + 8H2O + 3Ni(BF4)2 + Ni(OH)2.
В результате образования гидрогеля кремниевой кислоты осаждение никеля затруднено, и электролит-прототип не может быть рекомендован для использования в промышленных условиях.
Известно применение янтарной, винной и малоновой кислот в качестве буферных добавок в сульфатных электролитах никелирования [6, 7, 8]. Имеются данные об использовании блескообразующей (сахарин) и антипиттинговой (сульфоэтоксилат натрия) добавок
для сульфаматных электролитов никелирования [1]. Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что отсутствуют сведения об использовании вышеперечисленных кислот, сахарина и
сульфоэтоксилата натрия в предлагаемом заявителем сочетании для модификации свойств
кремнефторидного электролита.
Заявляемый электролит готовят следующим образом.
Предварительно смешивают эквивалентные количества кремнефтористой кислоты,
производимой промышленностью по ТУ 6-09-2774-73, и основного карбоната никеля
(ГОСТ 4466-78). После протекания химической реакции (1-2 ч) раствор фильтруют и вводят необходимое количество твердого хлорида никеля гексагидрата. Рассчитанные количества дикарбоновой кислоты, сахарина и сульфоэтоксилата натрия растворяют раздельно
в дистиллированной воде при 60 °С. Полученные растворы смешивают и доводят до заданного объема, pH в пределах 2-4 корректируют добавлением малых количеств кремнефтористой кислоты или основного карбоната никеля. Подготовку поверхности стальных
деталей перед нанесением металлического покрытия проводили стандартными способами
с использованием известных растворов [9].
Для сопоставления качества никелевых покрытий сравнивали их внешний вид, равномерность, пористость, коррозионную устойчивость, адгезию к основе. Коррозионные испытания проводили в камере тепла и влаги (100 % влажность, температура 25 °С).
Коррозионная устойчивость считалась высокой, если в течение месяца на поверхности не
появлялись очаги коррозионного поражения (пятна ржавчины). Свойства покрытий оценивали по ГОСТ 9.302-88. Адгезию покрытия к основе определяли методом изменения
температур (термоудар). После контроля не должно быть вздутий или отслаивания покрытия. Пористость покрытия изучали методом наложения фильтровальной бумаги, смоченной раствором железосинеродистого калия. Выход металла по току определяли по
отношению массы осажденного покрытия к массе никеля, рассчитанной по закону Фарадея. Скорость роста покрытий оценивали по толщине, достигаемой за один час осаждения
при катодной плотности тока 10 А/дм2. Во всех случаях использовали растворимые никелевые аноды.
3
BY 14193 C1 2011.04.30
Примеры, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением
положительного эффекта при использовании всей совокупности существенных признаков
изобретения, указанных в его формуле.
Пример 1.
Электрохимическое осаждение никелевого покрытия на предварительно подготовленную поверхность стальной основы проводили в электролите-прототипе, содержащем, г/л:
гексафторосиликат никеля - 450; хлорид никеля гексагидрат - 30; борная кислота - 30;
pH 0,5. Катодная плотность тока - 10 А/дм2.
Электролит неустойчив при хранении и эксплуатации. В растворе происходит образование кремниевой кислоты SiO2⋅nH2O, что приводит к формированию геля. При электролизе на катоде преимущественно выделяется водород, а не никель. Выход металла по току
составляет менее 10 %. Покрытие тонкое, неравномерное, пористое, имеет плохую адгезию к стальной основе, неустойчиво к коррозии в камере тепла и влаги.
Пример 2.
На предварительно подготовленную стальную основу проводили осаждение никеля из
электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 450; хлорид никеля гексагидрат - 30;
борная кислота - 30; pH 1,5. Катодная плотность тока - 10 А/дм2.
Электролит неустойчив при хранении и эксплуатации. Выделение никеля происходит
только несколько минут после начала электролиза, а затем на поверхности катода, образуется черный осадок NiO. Одновременно с этим выход по току значительно снижается, а
процесс выделения водорода интенсифицируется. Выход металла по току составляет менее 10 %. Полученное покрытие тонкое, неравномерное, пористое, имеет плохую адгезию
к стальной основе, неустойчиво к коррозии в камере тепла и влаги.
Пример 3.
На предварительно подготовленную стальную основу проводили осаждение никеля из
электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25;
янтарная кислота - 25; pH 1,0. Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при
хранении и эксплуатации.
При плотности тока 10 А/дм2 выделение никеля на катоде практически не происходит.
Выход металла по току составляет менее 10 %. На катоде интенсивно выделяется водород.
Полученное покрытие тонкое, пористое. Оно не выдерживает проведения коррозионных
испытаний, имеет плохую адгезию к основе.
Пример 4.
На предварительно подготовленную стальную основу проводили осаждение никеля из
электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25;
янтарная кислота - 25; pH 5,0. Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор неустойчив.
При его эксплуатации происходит выделение нерастворимого осадка основных соединений никеля.
Выделение никеля происходит в течение первых 3-5 мин. После поверхность катода
пассивируется пленкой нерастворимых соединений никеля, и далее электрохимически
восстанавливается только водород. Выход металла по току составляет менее 10 %. Получено неравномерное пористое покрытие, которое не выдерживает проведения коррозионных испытаний и имеет плохую адгезию к основе.
Пример 5.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 20; сахарин - 1,5; сульфоэтоксилат натрия - 0,03; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации.
В течение 1,0 ч получено равномерное блестящее покрытие толщиной 120 мкм, что
соответствует скорости роста покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие имеет хорошую адгезию к стальной подложке (не отслаивается после проведения тер4
BY 14193 C1 2011.04.30
моудара). Покрытие практически беспористо, и на его поверхности нет питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги в течение месяца.
Пример 6.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 25; сахарин - 1,5; сульфоэтоксилат натрия - 0,03; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации. В
течение 1,0 ч получено равномерное блестящее покрытие толщиной 120 мкм, что соответствует скорости роста покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие имеет хорошую адгезию к стальной подложке (не отслаивается после проведения
термоудара). Покрытие практически беспористо, на его поверхности нет питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги в течение месяца.
Пример 7.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 30; сахарин - 1,5; сульфоэтоксилат натрия - 0,03; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации. В
течение 1,0 ч получено равномерное блестящее покрытие толщиной 120 мкм, что соответствует скорости роста покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие имеет хорошую адгезию к стальной подложке (не отслаивается после проведения
термоудара). Покрытие практически беспористо, на его поверхности нет питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги в течение месяца.
Пример 8.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 15; pH 3,0. Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор
устойчив при хранении и эксплуатации.
В течение 1,0 ч получено равномерное блестящее покрытие толщиной 70 мкм, что соответствует скорости роста покрытия 70 мкм/ч и выходу никеля по току 60 %. Покрытие
имеет хорошую адгезию к стальной подложке (не отслаивается после проведения термоудара). Покрытие практически беспористо, на его поверхности нет питтинга. Покрытие
устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги в течение месяца.
Пример 9.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 35; сахарин - 1,5; сульфоэтоксилат натрия - 0,03; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор неустойчив при хранении и эксплуатации. Со
временем происходит выпадение труднорастворимого осадка. В течение 1,0 ч получено
равномерное блестящее покрытие толщиной 120 мкм, что соответствует скорости роста
покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие имеет хорошую адгезию к
стальной подложке (не отслаивается после проведения термоудара). Покрытие практически беспористо, на его поверхности нет питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги в течение месяца.
Пример 10.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 25; сахарин - 1; сульфоэтоксилат натрия - 0,03; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации. В
течение 1,0 ч получено равномерное блестящее покрытие толщиной 120 мкм, что соответствует скорости роста покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие имеет хорошую адгезию к стальной подложке (не отслаивается после проведения
5
BY 14193 C1 2011.04.30
термоудара). Покрытие практически беспористо, и на его поверхности нет питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги в течение месяца.
Пример 11.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 25; сахарин - 2; сульфоэтоксилат натрия - 0,03; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации. В
течение 1,0 ч получено равномерное блестящее покрытие толщиной 120 мкм, что соответствует скорости роста покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие имеет хорошую адгезию к стальной подложке (не отслаивается после проведения
термоудара). Покрытие практически беспористо, и на его поверхности нет питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги в течение месяца.
Пример 12.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 25; сахарин - 0,3; сульфоэтоксилат натрия - 0,03; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации. В
течение 1,0 ч получено равномерное полублестящее покрытие толщиной 120 мкм, что соответствует скорости роста покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие
имеет хорошую адгезию к стальной подложке (не отслаивается после проведения термоудара). Покрытие практически беспористо, на его поверхности нет питтинга. Покрытие
устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги в течение месяца.
Пример 13.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 25; сахарин - 3; сульфоэтоксилат натрия - 0,03; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации.
В течение 1,0 ч получено неравномерное (чередование светлых блестящих и темных
матовых полос) покрытие толщиной 80 мкм, что соответствует скорости роста покрытия
80 мкм/ч и выходу никеля по току 70 %. Покрытие имеет плохую адгезию к стальной подложке (вспучивается и отслаивается после термоудара). Число пор составляет 3-5 на см2.
Покрытие неустойчиво к коррозии в камере тепла и влаги.
Пример 14.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 25; сахарин - 1,5; сульфоэтоксилат натрия - 0,01; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации. В
течение 1,0 ч получено равномерное блестящее покрытие толщиной 120 мкм, что соответствует скорости роста покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие имеет хорошую адгезию к стальной подложке (не отслаивается после проведения
термоудара). Покрытие практически беспористо, на его поверхности нет питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги в течение месяца.
Пример 15.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 25; сахарин - 1,5; сульфоэтоксилат натрия - 0,05; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации. В
течение 1,0 ч получено равномерное блестящее покрытие толщиной 120 мкм, что соответствует скорости роста покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие имеет хорошую адгезию к стальной подложке (не отслаивается после проведения
6
BY 14193 C1 2011.04.30
термоудара). Покрытие практически беспористо, на его поверхности нет питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги в течение месяца.
Пример 16.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 25; сахарин - 1,5; сульфоэтоксилат натрия - 0,005; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации.
В течение 1,0 ч получено равномерное блестящее покрытие толщиной 120 мкм, что
соответствует скорости роста покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие имеет хорошую адгезию к стальной подложке (не отслаивается после термоудара).
Число пор не превышает 0-1 на см2. На поверхности присутствуют следы питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги.
Пример 17.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; янтарная кислота - 25; сахарин - 1,5; сульфоэтоксилат натрия - 0,3; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации.
В течение 1,0 ч получено неравномерное (белесые разводы) покрытие толщиной
90 мкм, что соответствует скорости роста покрытия 90 мкм/ч и выходу никеля по току
70 %. Покрытие имеет недостаточно хорошую адгезию к стальной подложке (не отслаивается, но вспучивается после термоудара). Покрытие практически беспористо, на его поверхности отсутствуют следы питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и
влаги в течение месяца.
Пример 18.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; винная кислота - 20; сахарин - 1; сульфоэтоксилат натрия - 0,03; pH 2,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации.
В течение 1,0 ч получено равномерное блестящее покрытие толщиной 120 мкм, что
соответствует скорости роста покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие имеет хорошую адгезию к стальной подложке. Покрытие беспористо, на его поверхности нет питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги.
Пример 19.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; малоновая кислота - 25; сахарин - 1; сульфоэтоксилат натрия - 0,03; pH 4,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации.
В течение 1,0 ч получено равномерное блестящее покрытие толщиной 120 мкм, что
соответствует скорости роста покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие имеет хорошую адгезию к стальной подложке. Покрытие беспористо, на его поверхности нет питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги.
Пример 20.
На предварительно подготовленную стальную поверхность проводили осаждение никеля из электролита состава, г/л: гексафторосиликат никеля - 250; хлорид никеля гексагидрат - 25; адипиновая кислота - 20; сахарин - 1; сульфоэтоксилат натрия - 0,03; pH 3,0.
Катодная плотность тока - 10 А/дм2. Раствор устойчив при хранении и эксплуатации.
В течение 1,0 ч получено равномерное блестящее покрытие толщиной 120 мкм, что
соответствует скорости роста покрытия 120 мкм/ч и выходу никеля по току 90 %. Покрытие имеет хорошую адгезию к стальной подложке. Покрытие беспористо, на его поверхности нет питтинга. Покрытие устойчиво к коррозии в камере тепла и влаги.
7
BY 14193 C1 2011.04.30
Свойства покрытий, осажденных из кремнефторидных электролитов
Устойчи№
вость
раствора
1
-
2
-
3
+
4
-
5
+
6
+
7
+
8
+
9
-
10
+
11
+
12
+
13
+
14
+
15
+
16
+
17
+
18
+
19
+
20
+
Внешний вид
покрытия
неравномерное,
питтинг
неравномерное,
питтинг
равномерное,
матовое, питтинг
неравномерное,
питтинг
равномерное,
блестящее
равномерное,
блестящее
равномерное,
блестящее
равномерное,
блестящее
равномерное,
блестящее
равномерное,
блестящее
равномерное,
блестящее
равномерное,
полублестящее
неравномерное,
питтинг
равномерное,
блестящее
равномерное,
блестящее
равномерное,
блестящее, питтинг
неравномерное
равномерное,
блестящее
равномерное,
блестящее
равномерное,
блестящее
Выход по
току, %
менее 10
менее 10
Скорость
осаждения,
мкм/час
Число Адгезия
Коррозионная
пор на к осноустойчивость
см2
ве
более
менее 10
10
пассивация более
через 5 мин
10
менее 10
менее 10
более
10
-
-
менее 10
пассивация
через 5 мин
более
10
-
-
90
120
0-1
+
+
90
120
0-1
+
+
90
120
0-1
+
+
60
70
3-5
+
+
90
120
0-1
+
+
90
120
0-1
+
+
90
120
0-1
+
+
90
120
0-1
+
+
70
80
3-5
-
-
90
120
0-1
+
+
90
120
0-1
+
+
90
120
0-1
+
+
70
90
0-1
-
+
90
120
0-1
+
+
90
120
0-1
+
+
90
120
0-1
+
+
Для проверки эксплуатационных характеристик лучших из испытанных электролитов
(примеры 6, 18-20) осаждение покрытий проводили в течение 10 ч. В результате были получены толстослойные (1000 мкм и более) никелевые покрытия. Осаждение из растворов
8
BY 14193 C1 2011.04.30
проводили многократно, что свидетельствует о высокой стабильности электролитов и
возможности их длительной эксплуатации.
Из приведенных примеров и полученных результатов следует, что заявляемый электролит, по сравнению с прототипом, является устойчивым при хранении и эксплуатации,
имеет широкий диапазон pH (2-4), в котором возможно осаждение никеля с высоким
(90 %) выходом по току. Из предложенного электролита можно осаждать толстослойные
(1000 мкм) равномерные блестящие покрытия с высокой (до 120 мкм/ч) скоростью. Полученные покрытия характеризуются хорошей адгезией к стальной основе, практически
беспористы, на их поверхности отсутствуют следы питтинга. Совокупность вышеперечисленных факторов является недостижимой при использовании прототипа. Таким образом, приведенные экспериментальные результаты доказывают, что поставленные задачи
(повышение устойчивости раствора никелирования; увеличение скорости осаждения и
выхода никеля по току; получение плотных равномерных покрытий, хорошо сцепленных
с основой, обладающих высокой коррозионной устойчивостью, возможность нанесения
покрытий большой толщины (до 1000 мкм) в одну стадию) достигаются только при использовании заявляемого электролита.
Источники информации:
1. Садаков Г.А. Гальванопластика. Справ. пособ. - М.: Машиностроение, 2004. - 399 с.
2. Патент РФ 2089675, 1997.
3. Tsuru Y., Nomura M., Foulkes F.R. Effects of boric acid on hydrogen evolution and internal stress in films deposited from a nickel sulfamate bath // Journal of Applied Electrochemistry. - 2002. - V. 32. - P. 629-634.
4. Грилихес С.Я., Тихонов К.И. Электролитические и химические покрытия. - Л.: Химия, 1990. - 288с.
5. Фоппелиус Т. Новый более экологически чистый метод лужения металлических поверхностей // Гальванотехника и обработка поверхности. - 1993. - № 3. - С. 55.
6. Патент РФ 2149927, МПК C 25D 3/56, 2000.
7. Патент РФ 2149927, МПК C 25D 3/12, 1999.
8. Спиридонов Б.А., Соколов Ю.В. Электроосаждение никелевых покрытий из сернокислых электролитов с окси и дикарбоновыми кислотами // Гальванотехника и обработка
поверхности. - 2007. - Т. 15. - № 1. - С. 23-27.
9. Грилихес С.Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов. - М.: Госхимиздат, 1983. - 101 с.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
9
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
130 Кб
Теги
by14193, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа