ЭЛЕКТРОЛИТ И СПОСОБ ДЕКОРАТИВНОГО НИКЕЛИРОВАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C25D3/12 

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическому нанесению черных никелевых покрытий, которые могут быть использованы как защитно-декоративные в различных областях техники.

Известен способ получения черных никелевых покрытий, заключающийся в предварительном осаждении подслоя меди или светлого никеля с последующим его полированием. Затем проводится осаждение черного никеля из сернокислого электролита никелирования, содержащего соль цинка [1]
Наиболее близким по достигаемому эффекту является способ декоративного никелирования, включающий предварительное нанесение матового никелевого подслоя из электролита следующего состава, г/л: никель сернокислый 200, натрий хлористый 12, борная кислота 25, натрий сернокислый 60, магний сернокислый 40, рабочая температура 25^oC, Д_к 0,5 А/дм², толщина покрытия 6 мкм; далее на этот подслой наносятся декоративные никелевые покрытия черного цвета из электролита состава, г/л: сульфат никеля 80 120, сульфат цинка 30 - 40, сульфат аммония 50 60, роданид аммония 30 40, хлорид лития 3 5, диметилсульфоксид 1 3, аммиак до pH 8,7 9,3 при 18 25^oC в течение 2 5 мин, при катодной плотности тока 1,4 3,2 А/дм² [2]
Недостатком известных способов декоративного никелирования является их трудоемкость.

Кроме того, он не обеспечивают получения высокоблестящих покрытий.

Сущность предлагаемого изобретения в том, что электролит подвергают электролизу постоянным током при катодной плотности тока в пределах 1 4,5 А/дм², pH 3,7 3,9, температуре 20 30^oC при умеренном перемешивании прикатодного пространства.

Упрощение технологии процесса и повышение степени блеска достигается тем, что электролит, содержащий никель сернокислый, аммоний сернокислый, дополнительно содержит клей мездровый, а в качестве блескообразователя - настой желудей дуба обыкновенного Quercus robur L. при следующем соотношении компонентов, г/л:
Никель сернокислый 60 65
Аммоний сернокислый 40 50
Клей мездровый 2 2,5
Настой желудей дуба обыкновенного Quercus robur L. (в пересчете на сухую массу) 5
Высокий блескообразующий эффект добавки обусловлен смещением катодного потенциала в область более отрицательных значений, что является следствием адсорбции крахмала, входящего в состав желудей в количестве до 40% а также дубильных веществ, содержащихся в составе желудей [3, 4] на поверхности растущего осадка и изменения истинной величины поверхности. Преимущественная адсорбция указанных веществ на активных центрах поверхности катода приводит к тому, что выделение никеля происходит преимущественно в углублениях шероховатой поверхности, что приводит к сглаживанию и выравниванию поверхности. Адсорбируясь на поверхности катода, крахмал, дубильные вещества препятствуют частицам гидроксида и оксида никеля, а также водороду попадать в осадок, что в конечном итоге ведет к снижению пористости покрытия.

Для приготовления электролита навески сульфатов никеля и аммония растворялись в отдельных порциях дистиллированной воды при комнатной температуре. Полученные растворы сливались в рабочую ванну, в которую затем вносили раствор клея и настой добавки; общий объем ванны доводили до заданной величины.

Приготовление раствора клея заключалось в том, что навеска последнего помещалась в 20 25 мл слегка нагретой дистиллированной воды и затем при непрерывном перемешивании полученная смесь нагревалась до образования коллоидного раствора.

Настой добавки готовился путем обработки навески растения 50 мл кипящей дистиллированной воды с последующим нанесением полученной смеси на водяной бане в течение 40 45 мин; после этого смесь фильтровалась в электролит гальванической ванны.

Предлагаемый способ декоративного никелирования заключается в том, что электролит вышеуказанного состава подвергают электролизу постоянным током при катодной плотности тока в пределах 1 4,5 А/дм², pH 3,7 3,9, температуре 20 30^oC, умеренном перемешивании прикатодного пространства. При этом образуются мелкокристаллические, равномерные, плотные, блестящие никелевые покрытия черного цвета с удовлетворительной адгезией. Режим осаждения и результаты эксперимента представлены в таблице.

Анализ табличных данных свидетельствует о следующем:
1. Предлагаемый способ декоративного никелирования менее трудоемок по сравнению с известным способом, т.к. он исключает стадию нанесения матового никелевого подслоя из электролита состава, г/л: никель сернокислый 200, натрий хлористый 12, борная кислота 25, натрий сернокислый 60, магний сернокислый 40, рабочая температура 25^oC, Д_к 0,5 А/дм²; на этот слой затем наносится черный никель.

2. Предлагаемый способ декоративного никелирования не требует выполнения таких стадий предварительной подготовки образца, как травление в растворе хлорного железа 350 г/л в течение 5 мин и осветление в растворе состава, г/л: серная кислота 100, калий двухромовокислый 100 при температуре 20^oC, в течение 3 мин; таким образом, предлагаемый способ, с одной стороны, устраняет применение токсичных веществ серной кислоты и солей тяжелых металлов - хлорного железа и калия двухромовокислого, а с другой стороны, сокращает продолжительность технологического процесса декоративного никелирования.

3. Как известно, в процессе электролиза металлов происходит саморазогрев раствора электролита примерно до 30 31^oC. Предлагаемый способ декоративного никелирования предусматривает использование температурного режима (20 30^oC), который фактически устанавливается естественным путем за счет саморазогревания электролита. Следовательно, саморазогрев ванны в процессе декоративного никелирования по известному способу потребует дополнительных затрат на охлаждение ванны до 25^oC.

4. Предлагаемый способ декоративного никелирования предполагает использование более высокого значения правого предела катодной плотности тока (4,5 А/дм² против 3,2 А/дм²), что свидетельствует об интенсификации процесса нанесения никелевых декоративных покрытий.

5. Электролит для осуществления предлагаемого способа декоративного никелирования содержит меньшее число компонентов, чем известный электролит (четыре ингредиента против семи известного электролита).

6. Электролит для осуществления предлагаемого способа декоративного никелирования не содержит в своем составе токсичных аммиака водного и солей тяжелого металла (сульфата цинка) и дефицитного (диметилсульфоксид) веществ, присутствие которых в электролите предусмотрено известным способом.

7. Электролит для осуществления предлагаемого способа декоративного никелирования предусматривает использование в своем составе весьма дешевой, доступной, экологически безвредной для живого организма добавки настоя желудей дуба обыкновенного Quercus robur L. от которой не требуется обезвреживать отработанный электролит.

8. Предлагаемый способ декоративного никелирования позволяет получать черные покрытия более высокой степени блеска (94 95% против 12 14% по известному способу).

Итак, предлагаемый способ декоративного никелирования позволяет достигнуть поставленную цель упростить технологию процесса получения черных никелевых покрытий и повысить степень их блеска.

Предлагаемый способ декоративного никелирования применим для нанесения черных никелевых покрытий на стальные и латунные детали.

Источники информации
1. Ямпольский А.М. Меднение и никелирование. Л. Машиностроение, 1977, с. 73 74.

2. Авторское свидетельство СССР N 1194910, кл. C 25 D 3/12, 1985.

3. Скляревский Л.Я. Губанов И.А. Лекарственные растения в быту. М. Росагропромиздат, 1989, с. 77.

4. Большая Советская Энциклопедия. Т. 9. М. Советская энциклопедия, 1972, с. 159.

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическому нанесению черных никелевых покрытий, которые могут быть использованы как защитно-декоративные в различных областях техники. Электролит декоративного никелирования содержит, г/л: никель сернокислый 60 - 65, аммоний сернокислый 40 - 50, клей мездровый 2 - 2,5, настой желудей дуба обыкновенного Quercus robur L. (в пересчете на сухую массу) 5. Способ декоративного никелирования включает электроосаждение черного блестящего никеля из приведенного электролита при катодной плотности тока 1 - 4,5 А/дм², pH 3,7 - 3,9 и температуре 20 - 30^oC. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.

1. Электролит декоративного никелирования, содержащий никель и аммоний сернокислые, отличающийся тем, что он дополнительно содержит клей мездровый и настой желудей дуба обыкновенного Quercus robur L при следующем соотношении компонентов, г/л:
Никель сернокислый 60 65
Аммоний сернокислый 40 50
Клей мездровый 2 2,5
Настой желудей дуба обыкновенного Quercus robur L (в пересчете на сухую массу) 5
2. Способ декоративного никелирования, включающий электроосаждение черного блестящего никеля из электролита на основе никеля и аммония сернокислого, отличающийся тем, что электроосаждение ведут при катодной плотности тока 1 4,5 А/дм², pH 3,7 3,9 и температуре 20 30^oС из электролита, содержащего, г/л:
Никель сернокислый 60 65
Аммоний сернокислый 40 50
Клей мездровый 2 2,5
Настой желудей дуба обыкновенного Quercus robur L (в пересчете на сухую массу) 5к