ЭЛЕКТРОЛИТ НИКЕЛИРОВАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК C25D3/12 

Описание патента на изобретение RU2172797C1

Изобретение относится к электрохимии, в частности к электролитам для получения никелевых износостойких покрытий на рабочих поверхностях кристаллизаторов, применяющихся в установках непрерывной разливки стали и других металлов.

Из современного уровня техники известно большое разнообразие электролитов и режимов нанесения никелевых покрытий, базирующихся на предложенном в 1913 г. проф. Висконтского университета Уотсом электролите, состоящим из трех основных компонентов сульфата никеля, хлорида никеля (или хлорида натрия) и борной кислоты см. В.А.Лайнер и Н.Т.Кудрявцев "Основы альваностегии", часть 1, М., 1953, с. 412-490. В частности известны сульфаминовые электролиты, предназначенные для получения толстых пластичных никелевых покрытий, имеющих малые внутренние напряжения, см. Н.В.Коровин, "Новые покрытия и электролиты в гальванотехнике", Металлургия, М., 1962 г., с. 19.

Недостатком этих электролитов является высокая стоимость вследствие того, что основным компонентом этих электролитов является дефицитный сульфамат никеля, получаемый при добавлении сульфаминовой кислоты к карбонату никеля. Кроме того, при осаждении покрытия, реально достигаемая плотность тока ограничена 15 а/дм2, что не позволяет интенсифицировать процесс нанесения покрытий и использовать эти электролиты для серийного изготовления кристаллизаторов с гальванопокрытиями рабочих поверхностей.

За прототип изобретения авторами приняты сульфатные электролиты, содержащие сернокислый никель, хлористый натрий или хлористый никель и борную кислоту, см. В.А.Лайнер и Н.Т.Кудрявцев "Основы гальваностегии", часть 1, М., 1953 г., с. 412-490.

Недостатком электролита по прототипу является низкие допустимые плотности тока (1-2,5 а/дм2), при этом никелевые покрытия из этих электролитов характеризуются очень высокими внутренними напряжениями, что приводит к отслаиванию покрытий от основы и их растрескиванию. Вследствие этого, эти электролиты используются только для получения тонких защитно-декоративных покрытий толщиной 5-100 мкм.

Технической задачей, решаемой предложенным изобретением, является снижение стоимости электролита с обеспечением высокопроизводительного нанесения на основу (рабочие поверхности кристаллизаторов) толстых (свыше 1 мм) малонапряженных, мелкозернистых и плотных и стойких к износу никелевых покрытий. В предложенном электролите это обеспечивается за счет, малого омического сопротивления и возможности применения повышенных (не менее чем в 9 раз по сравнению с сульфатными электролитами) плотностями тока, а также применением дешевых и недефицитных компонентов электролита.

Указанная задача решена за счет того, что электролит никелирования, содержащий сернокислый никель, хлористый натрий и борную кислоту, согласно изобретению электролит дополнительно содержит сульфаминовую кислоту при следующем содержании компонентов, г/л: сернокислый никель - 250-350; сульфаминовая кислота - 40-70; хлористый натрий - 5-15; борная кислота - 15-30.

Техническим результатом, который может быть получен при использовании предложенного электролита является обеспечение возможности высокопроизводительного получения толстых (более 1 мм) и малонапряженных никелевых покрытий на рабочих поверхностях кристаллизаторов. При этом, за счет интенсификации процесса и применения более дешевых компонентов снижаются издержки производства при нанесении покрытий.

Приготовление электролита осуществляют путем смешения расчетных количеств компонентов, при следующим их соотношении, г/л: сернокислый никель - 250-350; сульфаминовая кислота - 40-70; хлористый натрий - 5-15; борная кислота - 15-30.

Проведенными исследованиями установлено, что вышеприведенный качественный и количественный состав электролита - оптимален для получения толстых малонапряженных никелевых покрытий. При этом, основной компонент электролита - сернокислый никель относительно дешев и менее дефицитен чем сульфамат никеля. Выбранный диапазон значений концентрации сернокислого никеля - 250-350 г/л позволяет обеспечить интенсивный рост слоя покрытия в процессе его нанесения. При меньшей (чем указано) концентрации - снижается скорость образования покрытия, при больших значениях - снижается растворимость компонента, что приводит к его перерасходу. В таблице 1 показано влияние концентрации сернокислого никеля на допустимую плотность тока и скорость образования слоя никелевого покрытия.

Наличие в составе электролита сульфаминовой кислоты в количестве 40-70 г/л позволяет интенсифицировать процесс нанесения покрытия за счет повышения допустимой плотности тока - до 35,0 А/дм2. При содержании кислоты менее 40 г/л - снижается стабильность электролита, возникают трудности с поддержанием заданного значения pн, увеличивается скорость защелачивания электролита и снижается качество покрытия. При содержании кислоты, более чем 70 г/л - повышается агрессивность электролита и резко увеличивается растворение основы - покрываемого изделия.

Назначение хлористого натрия и борной кислоты тоже самое, что и в прототипе, причем они взяты в тех же соотношениях. Хлористый натрий используется для облегчения растворения никелевых анодов и для их защиты от пассивирования. Борная кислота используется для поддержания постоянной кислотности электролита.

Для получения качественных мелкозернистых покрытий к основному компоненту - сернокислому никелю добавляют сульфаминовую кислоту, которую растворяют при температуре 60-70oC и вводят остальные компоненты.

После полного растворения всех компонентов, анализируют пробу электролита. При положительном анализе, электролит в ванне прорабатывают током при катодной плотности 0,5-0,6 А/дм2. Аноды никелевые, в чехлах их хлорвиниловой ткани. Катоды - чистые стальные листы. Электрохимическую проработку электролита ведут для осаждения таких примесей как Cu, Fe. Необходимо отметить особую чувствительность к посторонним примесям никелевых электролитов в сравнении с другими электролитами, используемыми для осаждения металлических покрытий.

Допустимое содержание железа в электролите должно быть не более 0,2 г/л, меди - не более 0,02 г/л. Превышение этих пределов негативно сказывается на качестве покрытий. Осадки получаются грубыми, шероховатыми, с темными полосами, пористые, хрупкие, склонные к отслаиванию.

Свежеприготовленный электролит прорабатывают током при Дк = 0,2-0,6 А/дм2, где Дк - катодная плотность тока. Проработку ведут в течение 6-7 часов до появления серого никелевого покрытия на стальных катодах.

Следует отметить, что температура электролита оказывает существенное влияние на скорость образования покрытия. Исследованиями установлено, что оптимальный диапазон температур находится в интервале 45-70o.

В результате промышленных испытаний установлено, что наибольший эффект от использования предложенного электролита реализуется при нанесении толстых никелевых покрытий толщиной порядка 1 мм и выше с применением высоких плотностей тока и организации циркуляции и фильтрации электролита в ванне. Соотношение ингредиентов и диапазоны значений их концентраций в электролите обеспечивает интенсивное наращивание толстого и плотного слоя мелкозернистого малонапряженного покрытия, допуская при этом применение тока повышенной плотности - до 35,0 А/дм2. Кроме того, значительно снижается стоимость покрытия, поскольку основной компонент электролита - сернокислый никель относительно дешев и недефицитен.

Похожие патенты RU2172797C1

название год авторы номер документа
Способ изготовления алмазного режущего инструмента с металлической гальванической связкой никель-хром 2022
  • Поляков Николай Анатольевич
  • Малий Иван Владимирович
RU2785208C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ НИКЕЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЬНЫЕ И МЕДНЫЕ ДЕТАЛИ В ЭЛЕКТРОЛИТЕ НИКЕЛИРОВАНИЯ 2011
  • Волынский Вячеслав Виталиевич
  • Тюгаев Вячеслав Николаевич
  • Гришин Сергей Владимирович
  • Клюев Владимир Владимирович
  • Чипига Игорь Викторович
RU2489525C2
Способ электролитического нанесения защитно-декоративных никелевых покрытий на детали машин и оборудования 2020
  • Наркевич Екатерина Николаевна
  • Поляков Николай Анатольевич
RU2754343C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТРУКТУР 2017
  • Тихонов Александр Алексеевич
  • Филиппов Дмитрий Александрович
  • Маничева Ирина Николаевна
RU2682504C1
Способ нанесения электропроводного защитного покрытия на алюминиевые сплавы 2023
  • Дуюнова Виктория Александровна
  • Фомина Марина Александровна
  • Демин Семен Анатольевич
RU2817277C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОПОГЛОЩАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ПОДЛОЖКАХ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ 2018
  • Морозова Елена Витальевна
  • Канафеева Людмила Владимировна
  • Горелов Александр Михайлович
RU2683883C1
Электролит блестящего никелирования 2021
  • Сосновская Нина Геннадьевна
  • Богданова Ирина Николаевна
  • Бутрик Роман Владимирович
  • Грабельных Валентина Александровна
  • Никонова Валентина Сергеевна
  • Истомина Наталия Владимировна
  • Розенцвейг Игорь Борисович
  • Корчевин Николай Алексеевич
RU2769796C1
ЭЛЕКТРОЛИТ БЛЕСТЯЩЕГО НИКЕЛИРОВАНИЯ 1998
  • Агеенко Н.С.
  • Седойкин А.А.
  • Поляков Н.А.
RU2133305C1
ВОДНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ БЛЕСТЯЩЕГО НИКЕЛИРОВАНИЯ, ЕГО ВАРИАНТ 1993
  • Балакай Владимир Ильич
RU2071996C1
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО НИКЕЛИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ 1992
  • Николаев В.В.
  • Пелле И.А.
RU2061104C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 172 797 C1

Реферат патента 2001 года ЭЛЕКТРОЛИТ НИКЕЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к электрохимии, в частности к электролитам для получения никелевых покрытий. Электролит никелирования содержит сернокислый никель, хлористый натрий и борную кислоту, а также согласно изобретению, сульфаминовую кислоту при следующем содержании компонентов, г/л: сернокислый никель - 250-350; сульфаминовая кислота - 40-70; хлористый натрий - 5-15; борная кислота - 15-30, обеспечивается получение качественного мелкозернистого покрытия и снижение издержек производства при его нанесении. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 172 797 C1

Электролит никелирования, содержащий сернокислый никель, хлористый натрий и борную кислоту, отличающийся тем, что электролит дополнительно содержит сульфаминовую кислоту при следующем содержании компонентов, г/л:
Cернокислый никель - 250 - 350
Сульфаминовая кислота - 40 - 70
Хлористый натрий - 5 - 15
Борная кислота - 15 - 30р

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2172797C1

ЛАЙНЕР B.A
и др
Основы гальваностегии, ч.1
Промывной клапан для туалетов и т.п. приборов 1925
  • М.Л. Рип
SU1953A1
СПОСОБ НИКЕЛИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТАЛИ, МЕДИ И МЕДНЫХ СПЛАВОВ 1996
  • Шевелкин В.И.
  • Власов В.А.
  • Рыбальченко Ю.Б.
  • Шуляковский О.Б.
RU2089675C1
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО НИКЕЛИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ 1992
  • Николаев В.В.
  • Пелле И.А.
RU2061104C1
Устройство для упаковывания материала в полимерную пленку 1987
  • Мельничук Александр Владимирович
  • Мартынюк Наталья Николаевна
  • Даничкин Борис Леонидович
  • Ломакин Владимир Владимирович
SU1541118A1
ПРОТИВОУГОННОЕ УСТРОЙСТВО ТРЕВОЖНОЕ - ВЫПУСКНЫМ НАПОРОМ "ПУТ-ВН" 1999
  • Тимохов В.Н.
RU2175922C2

RU 2 172 797 C1

Авторы

Шатохин И.М.

Даты

2001-08-27Публикация

2000-12-27Подача