СПОСОБ ХИМИЧЕСКОГО НИКЕЛИРОВАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК C23C18/32 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способу химического восстановления металлов, например никеля.

При осаждении сплава никель-железо предложено использовать магнитное поле [1] для придания пленкам этого сплава определенных магнитных свойств. Эффект влияния поля на скорость осаждения покрытия не определяется.

Влияние магнитного поля индукции 0,1.0,35 Т на скорость химического никелирования изучалось в работе [2] Обнаружено, что скорость осаждения химического никеля при воздействии магнитного поля уменьшается. Такое ингибирование процесса представляет научный, но не практический интерес.

Наиболее близким техническим решением является способ увеличения скорости химического никелирования путем наложения синусоидального тока [3] Использовали переменный ток частотой 20-500 Гц. Скорость химического никелирования при этом увеличивается в 2 раза. Если стимулирующее действие отнести за счет переменного магнитного поля, сопутствующего переменному току (подтверждением этого предположения является источник [4] то недостатком этого способа является то, что он пригоден для нанесения покрытия химическим восстановлением никеля только на одиночные ферромагнитные детали. При обработке ансамбля деталей как в постоянном, так и в переменном поле они слипаются, экранируя друг друга и наблюдается многочисленный брак по недопокрытию в точках контакта деталей. Кроме того, в практике для проведения процесса химического никелирования обычно используют металлические ванны, футерованные диэлектриком. При расположении индуктора переменного магнитного поля снаружи ванны в его стенках создаются вихревые токи, которые генерируют собственные магнитные поля, искажающие первичное. При этом стимулирующее действие первичного поля ослабляется и процесс выходит из-под контроля.

Целью изобретения является одновременное нанесение покрытия на множество ферромагнитных деталей.

Поставленная цель достигается тем, что на ванну, в которой осуществляют процесс химического никелирования, воздействуют импульсным магнитным полем с помощью изолированного магнитного индуктора, помещаемого внутрь ванны.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что, воздействуя на систему импульсным магнитным полем, добиваются возможности нанесения никелевого покрытия на множество ферромагнитных деталей, чего невозможно добиться используя постоянное или переменное магнитное поле из-за слипания деталей и брака по недопокрытию. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "Новизна".

В известных способах добиваются стимулирующего эффекта воздействуя на систему постоянным или переменным магнитным полем. Однако для химического никелирования множества ферромагнитных деталей эти способы не пригодны из-за слипания деталей. Импульсный режим благодаря наличию пауз между импульсами или скважности (отношение длительности импульса и паузы) лишен этого недостатка. Именно наличие пауз между импульсами или скважности в предлагаемом решении позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "Существенные отличия".

Использование импульсного режима позволяет стимулировать процесс химического восстановления как под влиянием воздействия магнитного поля, так и за счет перемещения деталей в начале и по окончании импульса. При этом приповерхностные слои вблизи деталей обогащаются ионами восстанавливающегося металла из глубины раствора и с деталей интенсивно удаляются пузырьки водорода, экранирующие часть поверхности.

Во время импульса ферромагнитные детали устремляются к электромагниту и притягиваются к нему. При этом детали соприкасаются между собой в некоторых точках. В момент прекращения импульса детали осыпаются. И так циклически повторяется в течение всего процесса химического осаждения покрытия. Причем детали во время чередующихся импульсов соприкасаются друг с другом случайным образом, что обеспечивает высокую однородность покрытия по толщине (исключается брак по недопокрытию).

Технически воздействие импульсного магнитного поля на систему осуществляется с помощью электромагнита, содержащего соленоид с внутренним и наружным диаметром соответственно 38 и 64 мм и длиной 210 мм, намотанный медным проводом в лаковой изоляции диаметром 1,8 мм с количеством витков, равным 800. Сердечник диаметром 30 мм изготовлен из Ст.3. В электрическую цепь электромагнита включен датчик, позволяющий задавать импульсный режим по заданной программе.

Предлагаемый способ ускоренного химического никелирования осуществляют следующим образом.

Стальные колпачки типа Я 57.305.102 (з-д "Транзистор", г. Минск) партиями по 10 шт. идентично подготавливались и никелировались в постоянном, переменном и импульсном магнитном поле. Использовали стеклянную термостатированную ячейку. Электромагнит, изолированный диэлектриком, опускали непосредственно в ячейку. Постоянное, переменное и импульсное поле создавали с помощью одного электромагнита, пропуская через него постоянный, переменный или импульсный ток (в последнем случае применяли импульсный ток питания). П р и м е р 1. Привес по никелю без воздействия магнитного поля 0,12 г Под воздействием: постоянного поля с индукцией 0,1 Т 0,18 (1,5) Переменного поля со средней индукцией 0,1 Т 0,18 (1,5) Импульсного поля с индукцией 0,1 Т, длительностью импульса 0,1 с и паузой между импульсами 0,5 с 0,22 (1,8) П р и м е р 2 Под воздействием: Постоянного поля индукцией 0,35 Т 0,20 (1,7) Переменного поля со средней индукцией 0,35 Т 0,20 (1,7) Импульсного поля с индукцией 0,35 Т, длительностью импульса 5 с и паузой между импульсами 2,5 с 0,24 (2,0) П р и м е р 3 Под воздействием: Постоянного поля индукцией 0,5 Т 0,22 (1,8) Переменного поля со средней индукцией 0,5 Т 0,22 (1,8) Импульсного поля с индукцией 0,5 Т, длительностью импульса 10 с и паузой между импульсами 5 с 0,27 (2,2) П р и м е р 4 Под воздействием: Постоянного поля индукцией 1 Т 0,21 (1,8) Переменного поля со средней индукцией 1 Т 0,22 (1,8) Импульсного поля с индукцией 1 Т, длительностью импульса 5 с и паузой между импульсами 1 с 0,25 (2,1)
B примерах 1-4 в скобках указано увеличение скорости осаждения никеля, например, в 1,5 раза.

Во всех случаях использования постоянного и переменного магнитного поля детали при обработке слипались и наблюдались недопокрытые участки в местах контакта деталей, что приводило в дальнейшем к процессу коррозии. Использование импульсного режима позволило исключить брак по недопокрытию, так как во время импульса детали устремляются к электромагниту и притягиваются к нему. При этом детали соприкасаются между собой в некоторых точках. В момент прекращения импульса детали осыпаются. И так повторяется в течение всего процесса химического осаждения покрытия. Причем детали во время чередующихся импульсов соприкасаются друг с другом случайным образом, что обеспечивает высокую однородность покрытия по толщине (исключает брак по недопокрытию).

В этом случае стимулирование процесса химического никелирования происходит как под воздействием импульсного магнитного поля, так и за счет перемещения деталей в начале и по окончании импульса. При этом приповерхностные слои обогащаются ионами восстанавливающегося металла из глубины раствора и с деталей интенсивно удаляются пузырьки водорода, экранирующие часть поверхности.

Использование предлагаемого способа химического никелирования при воздействии импульсного магнитного поля с помощью индуктора, расположенного внутри ванны, обеспечивает следующие преимущества:
увеличение скорости процесса за счет совокупного действия магнитного поля и механического перемешивания деталей;
отсутствие брака по недопокрытию благодаря предотвращению слипания деталей, чего нельзя избежать при воздействии постоянного или переменного поля, а также в отсутствие поля без механического перемешивания.

Интенсивное удаление при импульсном воздействии магнитного поля пузырьков водорода, локально экранирующих поверхность обрабатываемых деталей;
возможность автоматической загрузки и выгрузки деталей с помощью электромагнита, питая его в этот момент постоянным током;
тепло, выделяемое в электромагните, полностью передается рабочему раствору, что экономит энергоресурсы.

Использование воздействия импульсного магнитного поля при химическом никелировании позволяет повысить производительность процесса и исключить брак по недопокрытию деталей.

Сущность изобретения: с целью увеличения скорости осаждения никеля и предотвращения брака по недопокрытию в ванну помещают изолированную диэлектрическим материалом магнитную систему /электромагнит/ и на процесс воздействуют импульсным магнитным полем амплитудой индукции 0,1.1,0 Т, длительностью импульса 0,1.10 с и скважностью 0,5.5,0 с.

СПОСОБ ХИМИЧЕСКОГО НИКЕЛИРОВАНИЯ, включающий проведение процесса осаждения никеля из раствора при воздействии переменного магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью одновременного нанесения покрытия на множество ферромагнитных деталей, процесс, ведут при воздействии импульсного магнитного поля с индукцией 0,1 1,0 Тл, длительностью импульса 0,1 10 с и паузой 0,5 5,0 с, причем импульсное магнитное поле создают с помощью электромагнита, изолированного диэлектрическим материалом и помещенного в раствор.