ЭЛЕКТРОЛИТ "ВИКТОРИЯ" Российский патент 1999 года по МПК C25D15/00 C25D3/12 

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к нанесению защитно-декоративных никелевых покрытий, обеспечивающих высокую коррозионную стойкость машин, аппаратов и приборов в жестких условиях эксплуатации в различных отраслях промышленности.

В практике гальваностегии для защиты основного материала (железа) в жестких условиях эксплуатации широко применяют покрытия никеля с заполнителем и сил-никель. Эти технические решения позволяют получить покрытия не только с высокими защитными и механическими свойствами, но и с конкретными требованиями к внешнему виду (степенью блеска).

Из уровня техники известно, что для осаждения покрытий никель с наполнителем и сил-никель используются электролиты блестящего никелирования со следующими частицами, г/л: каолин высокодисперсный (1-3 мкм) - 0,3-2,0; корунд марки М-5 - 20-30; каолин (А-380) - 1-20; аэросил марки КРХС - 0,1-2,0 /Гальванотехника: Справочник. изд. Ажогин Ф.Ф., Беленький М.А. и др. М.: Металлургия, 1987, С. 193-194/.

Например:
1. Сернокислый никель - 250 - 300
Хлористый никель - 40 - 50
Борная кислота - 35 - 40
Сахарин - 1,5 - 2,0
1,4-бутиндиол (в пересчете на 100%) - 0,15 - 0,30
Каолин "ОПС-экстра" - 0,4 - 1,2
Условия осаждения: pH 4,0 - 4,8, катодная плотность тока - 2,5 А/дм², температура - 50-60^oC перемешивание.

/Инженерная гальванотехника в приборостроении. Под ред. А.М. Гринберга. М.: Машиностроение, 1977, С. 135-137/.

2. Сернокислый никель семиводный - 250 - 300
Хлористый никель шестиводный - 50 - 60
Борная кислота - 25 - 40
Сахарин - 1,5 - 2,0
1,4-бутиндиол (100%) - 0,12 - 0,2
Каолин КРХС - 1,0 - 5,0
Аэросил А380 - 0,1 - 0,5
Условия осаждения: pH 2,8-3,4, температура - 55-65^oC, плотность тока - 4-5 А/дм², перемешивание.

/Левинзон А.М. Электролитическое осаждение металлов подгруппы железа. - М.: Машиностроение, 1983, С. 61/
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является "Электролит для осаждения композиционного покрытия на основе никеля", описанный в патенте RU 2089678 C1 от 10.09.97 (C 25 D 15/00), содержащий компоненты при следующем соотношении, г/л:
Хлорид никеля - 200 - 300
Сульфат никеля - 3 - 10
Борная кислота - 20 - 30
Соль анионного полиэдрического бората - 0,5 - 3,5
Лиофильный золь на основе фторопластовой суспензии - 10 - 100
Хлорамин Б или сахарин - 0,5 - 2,0
Антипиттинговая добавка НИА-1 - 0,8 - 2,0
Покрытия, реализованные из этого электролита, обладают высокой твердостью, износостойкостью, самосмазывающимися свойствами вследствие значительного содержания в них политетрафторэтилена (ПТФЭ). Однако это техническое решение не обеспечивает получение защитно-декоративных покрытий.

Изобретение направлено на создание технического решения, способного усилить защиту основного металла (железа) от коррозии и обеспечить декоративность получаемых покрытий в зависимости от предъявляемых требований к внешнему виду, защитными и механическими свойствами.

Поставленная цель достигается тем, что предлагается техническое решение, отличающееся от вышеприведенного известного аналога тем, что электролит содержит компоненты в новом соотношении (г/л):
1. Хлорид никеля - 100 - 300
Сульфат никеля - 3 - 10
Борная кислота - 25 - 35
Лиофильный золь - фторсодержащая полимерная суспензия - 0,5 - 10
Хлорамин Б или сахарин - 0,3 - 4,0
Антипиттинговая добавка НИА-1 - 0,2 - 0,6
2. Состав электролита по пункту 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гальпанол в количестве 0,1 - 0,5 г/л.

3. Состав электролита по пункту 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит соль анионного полиэдрического бората общей формулы M_zC_mB_nH_x (где M - натрий, калий, аммоний; z = 1,2; m = 0,2; n =3,6,9,10,12; x = 6,8,10,12) в количестве 0,03-0,7 г/л.

Режим электролиза: pH 2,8-5,2, температура 18-25^oC, катодная плотность тока 0,5-3,5 А/дм².

Электролит готовят следующим образом. Расчетное количество борной кислоты растворяют в горячей воде 70-80^oC (имеющей содержание солей не более 80 мг/л), составляющий 1/3 объема ванны. Затем в этом количестве растворяют хлорид и сульфат никеля и доводят уровень до 3/4 объема ванны. Дают остыть раствору, а затем последовательно вводят остальные компоненты и доводят уровень электролита до нужного объема. pH электролита корректируют соляной кислотой, либо раствором гидроокиси аммония, калия или натрия.

Предлагаемое изобретение содержит в составе электролита лиофильный золь на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ - фторопласта-4).

Суспензии на основе фторопласта-4 вводят в состав электролита в качестве наполнителя с целью получения самостоятельного беспористого покрытия, для герметизации нижнего слоя в многослойном никелевом покрытии, для получения эффекта сил-никеля, получающегося при последующем хромировании.

Введение в состав заявляемого технического решения сахарина или хлорамина Б связано с необходимостью снижения внутренних напряжений (напряжения растяжения) покрытий. При больших напряжениях растяжения имеется опасность образования микротрещин, шелушения, отслаивания покрытия и становится невозможным получать толстые никелевые покрытия (свыше 75 мкм).

Присутствие в электролите антипиттинговой добавки НИА-1 (ТУ 6-14-19-426-82) связано с необходимостью удаления пузырьков водорода при электролизе с поверхности покрытия. Прилипание пузырьков водорода приводит к ухудшению качества покрытия (водородному питтингу), снижению класса поверхности и коррозионной стойкости.

Необходимость введения в состав гальванической ванны гальпанола (OHCH₂C≡CCH₂OH) и анионного полиэдрического бората связано с необходимостью получения декоративных покрытий, т.е. эти добавки являются блескообразователями. Кроме того, анионные полиэдрические бораты позволяют получать покрытия с повышенной твердостью и коррозионной стойкостью, т.е. получать покрытия для защиты от коррозии и механического износа (регулируемой твердости).

Для получения сравнительных данных по свойствам электролита из предлагаемого технического решения и известного были приготовлены пять электролитов. Составы электролитов приведены в табл. 1, данные по свойствам - в табл. 2.

Как видно из приведенных данных, техническое решение по изобретению обеспечивает получение беспористых покрытий без перемешивания электролита, с высокой коррозионной стойкостью и степенью блеска, что позволяет применять покрытия для декоративной отделки поверхности изделий, исходя из предъявляемых требований к внешнему виду. Сравниваемое техническое решение не позволяет реализовать декоративные покрытия. Кроме того, техническое решение позволяет при последующем электролитическом хромировании получать микропористый хром и обеспечить высокую коррозионную стойкость никелевых и никель-хромовых покрытий. Эффективность этого способа определяется эффектом сил-никеля, т.е. созданием такого слоя никеля (сил-никеля), благодаря которому в покровном хромовом покрытии образуется множество пор, обеспечивающих равномерное распределение коррозионного тока по всей поверхности никелевого подслоя.

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к нанесению защитно-декоративных никелевых покрытий, обеспечивающих высокую коррозионную стойкость машин, аппаратов, приборов в жестких условиях эксплуатации в различных отраслях промышленности. Предложен электролит, названный "Виктория", для осаждения композиционного покрытия на основе никеля, содержащий компоненты в следующем соотношении, г/л: хлорид никеля 100 - 300, сульфат никеля 3 - 10, борную кислоту 5 - 35, лиофильный золь - фторсодержащую полимерную суспензию 0,5 - 10, хлорамин Б или сахарин 0,3 - 4 и антипиттинговую добавку НИА-1 0,2 - 0,6. Электролит дополнительно может содержать гальпанол в количестве, г/л 0,1 - 0,5, а также соль анионного полиэдрического бората. Техническим результатом изобретения является то, что электролит обеспечивает коррозионную защиту и декоративность получаемых покрытий, а также возможность получать покрытия без перемешивания электролита за счет присущей ему кинетической устойчивости. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Электролит для осаждения композиционного покрытия на основе никеля, содержащий хлорид и сульфат никеля, борную кислоту, лиофильный зольфторсодержащую полимерную суспензию, антипиттинговую добавку НИА-1 и хлорамин Б или сахарин при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хлорид никеля - 100 - 300
Сульфат никеля - 3 - 10
Борная кислота - 25 - 35
Лиофильный золь-фторсодержащая полимерная суспензия - 0,5 - 10
Хлорамин Б или сахарин - 0,3 - 4
Антипиттинговая добавка НИА-1 - 0,2 - 0,6
2. Электролит по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гальпанол в количестве, г/л - 0,1 - 0,5. 3. Электролит по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит соль анионного полиэдрического бората общей формулы M_zC_mB_nH_x, (где M - натрий, калий, аммоний; z = 1,2; m = 0, 2; n = 3, 6, 9, 10, 12; x = 6, 8, 10, 12) в количестве, г/л - 0,3 - 0,7.