СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЕБРЯНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1996 года по МПК C23C18/42 

Изобретение относится к области химических методов нанесения покрытий из благородных металлов, может найти применение в электронной промышленности, порошковой металлургии нефтехимии при нанесения серебряных покрытий на изделия из различных материалов.

Известен способ нанесения серебряного покрытия погружением в раствор, содержащий соль серебра 0,0l 0,2 моль/л, аммиак 1-8 моль/л, восстановитель - соль двухвалентного кобальта 0,02-0,5 моль/л, агент соль аммония 0,01-5 моль/л (1).

Недостаток способа недостаточная химическая чистота покрытия, вызванная тем, что для осуществления способа требуется сложная по составу реакционная среда (восстановитель и агент для регулирования рН среды).

Известен способ нанесения покрытия погружением в водный раствор, содержащий нитрат серебра 0,176 моль/л, аммиак 0.471 моль/л, формальдегид 0,390 моль/л (2).

Недостаток способа недостаточная химическая чистота покрытия, вызванная тем, что для осуществления способа также требуется сложная по составу реакционная среда (восстановитель формальдегид) и некачественное (несплошное) покрытие изделий сложной формы и пористой структуры. В основе рассматриваемого метода лежит реакция взаимодействия ионов серебра с формальдегидом, которая протекает на каталитически активной поверхности изделия. Качество покрытия (сплошность) зависит от количества активных центров на поверхности изделия, образование которых затруднено в углублениях и порах, поэтому изделия пористой структуры или сложной формы покрываются слоем серебра неравномерно (особенно в углублениях).

Известно, что раствором нитрата серебра в водном аммиаке иногда пользуются для нанесения несмываемых при стирке меток на белье. Проявление и закрепление метки (образование металлического серебра) достигается путем немедленного проглаживания горячим утюгом /З/. очевидно, что этим способом нельзя получить качественного покрытия на изделии сложной формы.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является известный способ нанесения металлических покрытий, включающий соприкосновение покрываемый деталей с раствором с элей благородного металла (меди), применяемого для плакирования, органическими кислотами и органические меаллокомплексными соединениями, растворенными в углеводородах и применение в качестве восстановителя водорода или других восстановительных газов (смесь СО СО₂, Н₂, гидразина, гидроксиламина или органических соединений таких как спирты, альдегиды, кетоны и др. и проведение процесса при температурах между 120 и 200^oС, повышенном давлении ( свыше 1-5 атм.) и перемешивании /4/.

Способ применяется для нанесение благородных металлов (меди) на химическую аппаратуру, которая изготовлена из обычной стали, и применяется, в частности, для каталитического получения метанола из синтез -газа. Показано, что получается медное покрытие хорошего качества толщиной 0,5-2 мкм.

Недоcтатком этого способа является то, что он не обеспечивает достижение нашего технического результата.

В основу изобретения положена задача разработки способа нанесения серебряного покрытия, обеспечивающего высокую степень химической чистоты покрытия и обеспечение качественного (сплошного) покрытия изделий сложной формы и пористой структуры.

Задача решается тем, что в предлагаемом способе, включающем погружение изделия в водный раствор, содержащий нитрат серебра и аммиак, продувку раствора инертным газом и проведение процесса а замкнутом объеме и с нагревом, новым является то, что процесс ведут ЗО-80 мин, при температуре 160-2OO^oC и содержании в водном растворе:
нитрата серебра 0,005 О,I моль/л
аммиака 0,01 0,2 моль/л
Согласно изобретению, покрываемое изделие обезжиривают любым из известных способов (например, кипячением в растворе соды), тщательно промывают дистиллированной водой и помещают в автоклав в водный раствор нитрата серебра и аммиака с содержанием нитрата серебра 0,005-0,1 моль/л и аммиака 0,01-0,2 моль/л. В целях удаления кислорода из раствора его продувают инертным газом, например аргоном, в течение 20-40 мин. После продувки автоклав герметизируют, нагревают раствор до температуры 160-2OO^oC и выдерживают при этой температуре 30-80 мин. После этого автоклав охлаждают и вскрывают.

В автоклаве протекают следующие реакции
AgNO₃+2NH₃Ag=[Ag(NH₃)₂]⁺+NO₃ (1)

Аммиак выполняет функции и комплексообразователя, и реагента для создания щелочной среды, а при 140-190^oС внутрисферный координированный аммиак восстанавливает серебро по реакции (2). Продукты реакции не загрязняют изделие, так как они газообразны или растворимы. Обезжиренная поверхность изделия равномерно смачивается раствором, поэтому профилированное или пористое изделие равномерно покрывается слоем металла в автоклаве.

Температура и время выдержки в автоклаве взаимосвязаны. Время проведения операции 30-80 мин является временем полного ( близкого к 100 выделения серебра из раствора и складывается из времени индукционного периода, в течение которого происходит образование аммиачного комплекса серебра (1), появлению следовых количеств в контролируемой по скорости гомогенной стадии (2) и времени, необходимого для количественного выделения металла. Время определялось экспериментально. Температура нагрева 160-200^oС также определялась экспериментально. При температуре ниже I60^oС снижается качество покрытий (возрастает зернистость). Повышения температуры выше 200^oС приводит к повышению требований к конструкции аппаратуры, герметизации. Интервал температур 160-200^oС является оптимальным для получения наиболее плотных пленок серебра при наименьшей длительности проведения процесса.

Интервал концентраций нитрата серебра определялся качеством (сплошностью) покрытия. При концентрации ниже 0,005 моль/л нарушалась сплошность покрытия. Увеличение концентрации выше 0,1 моль/л нецелесообразно, так как одноразовая обработка не приводит к увеличению толщины покрытия.

Интервал концентрации аммиака 0,01-0,2 моль/л определялся по уравнению реакции исходя из концентрации нитрата серебра.

Пример конкретного выполнения.

Процесс вели в автоклаве. Покрытие наносили на образцы из неметалла (гипса). Предварительно образцы обезжиривали кипячением в растворе соды. Использовали водный раствор нитрата серебра и аммиака. Предварительная продувка аргоном производилась в течение 20 мин. Результаты приведены в таблице. ТТТ1 ТТТ2

Способ получения серебряных покрытий включает погружение изделий в водный раствор нитрата серебра 0,005- 0,I моль/л и аммиака 0,011-0,2 моль/л. Процесс редут в замкнутом объеме в течение 30-80 мин. Температура нагрева раствора 16О-200^oС. Раствор перед нагревом продувают инертным газом. Способ обеспечивает получение сплошного покрытия с высокой степенью чистоты на изделиях сложной конфигурации. 1 табл.

Способ получения серебряных покрытий, включающий погружение покрываемых деталей в нагретый до 160-200^o раствор, содержащий соль осаждаемого металла и лиганд, с проведением процесса осаждения в замкнутом объеме, отличающийся тем, что раствор в качестве соли осаждаемого металла и лиганда соответственно содержит 0,005-0,1 моль/л нитрата серебра и 0,01-0,2 моль/л аммиака, который перед нагревом предварительно продувают инертным газом, а процесс осаждения проводят 30-80 мин.