ЭЛЕКТРОЛИТ-СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НИКЕЛЬ-ФТОРОПЛАСТ Российский патент 2000 года по МПК C25D15/02 

Изобретение относится к электрохимическим производствам, гальванотехнике, а именно к электрохимическому осаждению никелевых композиционных покрытий.

На сегодняшний день особое место среди гальванических композитов занимают металлополимерные, а в частности - металлофторопласты, которые обладают рядом характеристик, свойственных, как металлам (прочность, износостойкость), так и фторполимерам (уплотнительной способностью, антиадгезионностью - антипригарностью), эти покрытия обладают хорошей коррозионной стойкостью и низким коэффициентом трения.

Все процессы формирования металлофторопластовых композитов делят на химические и электрохимические. Последние имеют преимущество ввиду возможности более скоростного их наращивания под током.

Как правило, в состав электролитов-суспензий для гальванического осаждения покрытий металл-фторполимер входят: стандартный электролит для нанесения чисто металлических покрытий (водный раствор солей осаждаемого металла), мелкодисперсный фторполимерный порошок, смесь поверхностно-активных веществ, которые обеспечивают стабилизацию гидрофобного порошка в водной среде электролита.

Известны два вида электролитов-суспензий: по первому (Патент РФ N 2033482, БИ N 11, 20.04.95) - в предварительно приготовленный электролит добавляют различные виды выпускаемых промышленностью суспензий фторполимера и ПАВ, по второму (Патент США N 4098654, кл. С 25 D 15/00) - предварительно готовят суспензию из выпускаемых промышленностью порошков, добавляя к ним ПАВ. В обоих случаях особое значение имеет правильный подбор концентрации ПАВ: при малых концентрациях трудно добиться получения устойчивой суспензии, при высоких значениях концентрации происходит изменение внутренних напряжений в осадке, вызывая растрескивание и отслаивание от покрываемой подложки.

В условиях промышленного производства достаточно трудно грамотно корректировать содержание ПАВ в электролите-суспензии, что зачастую приводит к снижению качества покрытий.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является электролит-суспензия (Патент США N 4098654, кл. С 25 D 15/00) следующего состава, г/л:
Сульфат никеля - 190-240
Хлористый никель - 60-90
Борная кислота - 30
Политетрафторэтилен(ПТФЭ) - 3-150
Поверхностно-активные вещества (в расчете на 1 м² поверхности частиц), мМоль/м² - 0,003
Вода - Остальное
Режим осаждения: pH 4,5, Т= 323-333 K, плотность катодного тока i_к= 1-2 А/дм², механическое перемешивание. Недостатком этого электролита-суспензии является проявление высоких внутренних напряжений у осажденного композита, что вызвано необходимостью качественной стабилизации суспензии поверхностно-активными веществами, которые зачастую наряду с внедрением частиц в матрицу являются источником внутренних напряжений.

Задача изобретения снижение внутренних напряжений композиционных гальванических металлофторопластовых осадков.

1. Электролит-суспензия для получения покрытий никель-фторопласт, включающая сульфат никеля, хлористый никель, борную кислоту, фторопластовый порошок, поверхностно-активные вещества и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит диимид 4,6-дисульфоизофталевой кислоты, при соотношении компонентов в граммах на 1 литр раствора:
Сульфат никеля - 240-340
Хлористый никель - 30-60
Борная кислота - 30-40
Фторопластовый порошок - 20-150
Диимид 4,6-дисульфоизофталевой кислоты - 0,4-0,8
Поверхностно-активные вещества - 0,4-3
Вода - Остальное
2. Электролит-суспензия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве фторопластового порошка она содержит сополимер тетрафторэтилена с этиленом.

Режим осаждения: pH 4,4-4,6, Т= 298-333 K, плотность катодного тока i_к= 0,25-5 А/дм², механическое перемешивание.

Пример 1
Электролит-суспензию готовили диспергируя предварительно приготовленный концентрат - смесь порошка сополимера тетрафторэтилена с этиленом Ф-40 (ТУ-301-05-17-89) 100 г/л и поверхностно-активных веществ 2 г/л, в электролите, составленном на основе сульфата никеля 250 г/л, хлористого никеля 30 г/л, борной кислоты 30 г/л, диимида 4,6-дисульфоизофталевой кислоты 0,4 г/л, растворенных в дистиллированной воде.

Электролиты предварительно прорабатывали в течение 10 часов в ячейке со стальным катодом при плотности тока 1,5 А/дм². Покрытия толщиной 20 мкм наносились из ванны стандартного типа на бронзовые цилиндры с поверхностью 0,045 дм² при pH 4,6, Т=298 K и плотности тока 2 А/дм² контроль (для контроля качества на растровом электронном микроскопе и определения напряжений). Контроль адгезии покрытий производили на образцах-свидетелях в соответствии с ГОСТ 9.302-88.

Измерение внутренних напряжений производили с помощью рентгено-структурного метода, оценивая уширение пиков линий дифракционных максимумов. Результаты измерения внутренних напряжений представлены в таблице.

Аналогичным образом (примеры 2-8) готовились электролиты суспензии, проводилось электроосаждение, контроль и измерение внутренних напряжений.

Как видно из таблицы никельфторопластовые композиционные покрытия, осажденные из предложенного электролита, обладают значительно меньшими по величине внутренними напряжениями в широкой области рабочих плотностей тока и температуры электролита.

Изобретение относится к электрохимическим производствам, гальванотехнике, а именно к электрохимическому осаждению никелевых композиционных покрытий. Электролит-суспензия содержит, г/л: сульфат никеля 240-340, хлористый никель 30-60, борная кислота 30-40, фторопластовый порошок 20-150, диимид 4,6-дисульфоизофталевой кислоты 0,4-0,8, поверхностно-активные вещества 0,4-3, вода - остальное. При этом в качестве фторопластового порошка электролит-суспензия содержит сополимер тетрафторэтилена с этиленом. Технический результат: снижение внутренних напряжений композиционных покрытий никель - фторопласт. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Электролит-суспензия для получения покрытий никель-фторопласт, включающая сульфат никеля, хлористый никель, борную кислоту, фторопластовый порошок, поверхностно-активные вещества и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит диимид 4,6-дисульфоизофталевой кислоты при следующем соотношении компонентов, г на 1 л раствора:
Сульфат никеля - 240 - 340
Хлористый никель - 30 - 60
Борная кислота - 30 - 40
Фторопластовый порошок - 20 - 150
Диимид 4,6-дисульфоизофталевой кислоты - 0,4 - 0,8
Поверхностно-активные вещества - 0,4 - 3
Вода - Остальное
2. Электролит-суспензия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве фторопластового порошка она содержит сополимер тетрафторэтилена с этиленом.