СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЧЕРНОГО ХРОМОВОГО ПОКРЫТИЯ НА ДЕТАЛИ ИЗ КОВАРА Российский патент 2002 года по МПК C25D3/08 

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности электролитическим методом и может использоваться для получения черного хромового покрытия на деталях из ковара.

Известен способ чернения цветных металлов и сплавов, в котором процесс ведут без предварительной обработки поверхности детали из электролита, содержащего, г/л:
Молибдат аммония - 10-30
Ацетат натрия - 10-20
Фторборат цинка - 10-20
Фторборат натрия - 20-30
при 18-80^oС, катодной плотности тока 0,3-0,6 А/дм² в течение 5-10 мин (см. а. с. СССР 668981, С25Д9/08, БИ 23, 1979 г. ).

Данный способ непригоден для чернения ковара, так как для получения на коваровых деталях качественного черного покрытия необходимо присутствие в электролите трех- и шестивалентных ионов хрома.

Наиболее близким к предлагаемому по совокупности существенных признаков является способ нанесения черного хромового покрытия на детали из нержавеющей стали с предварительно нанесенным на них подслоем никеля. Этот способ в принципе применим и для чернения деталей из ковара. Способ включает обезжиривание, травление в концентрированной азотной кислоте в течение 15-20 мин, нанесение черного хромового покрытия из водного раствора электролита, содержащего, г/л:
Хромовый ангидрид - 280-300
Фтористый аммоний - 0,2-0,3
при плотности тока 50-100 А/дм² в течение 1-2 мин (см. ГОСТ 9.047-75. Покрытия металлические и неметаллические неорганические, с. 7, 10, 28, 66). Этот способ принят за прототип.

Недостаток данного способа состоит в том, что при его использовании для чернения деталей из ковара коэффициент отражения полученного покрытия в области спектра 8-14 мкм остается достаточно высоким (~ 60%).

Между тем в технологии изготовления современных фотоэлектронных приборов проблема получения черного хромового покрытия с низким коэффициентом отражения в спектральном диапазоне 8-14 мкм на деталях из ковара остается весьма актуальной.

Настоящее изобретение решает задачу получения черного хромового покрытия на деталях из ковара с низким коэффициентом отражения в области спектра 8-14 мкм.

Для решения этой задачи в известном способе нанесения черного хромового покрытия на детали из ковара, включающем обезжиривание детали, обработку в концентрированной азотной кислоте, нанесение черного хромового покрытия из электролита, содержащего хромовый ангидрид и фтористый аммоний при плотности тока не менее 50 А/дм² в течение не менее 60 с, обработку в концентрированной азотной кислоте ведут в течение не более 20 с, а нанесение черного хромового покрытия ведут из электролита, содержащего, г/л:
Хромовый ангидрид - 250-270
Фтористый аммоний - 0,1-0,15
Как показали проведенные авторами исследования, обработка поверхности детали перед нанесением на нее покрытия в концентрированной азотной кислоте способствует как созданию матовой поверхности, что в дальнейшем позволяет получить покрытие с повышенной адгезией, так и способствует снижению коэффициента отражения в области спектра 8-14 мкм. Длительность обработки не должна превышать 20 с, так как при более длительном воздействии концентрированной азотной кислоты происходит нарушение структуры ковара и возможно его разрушение.

Состав электролита подбирался экспериментально. При содержании хромового ангидрида менее 250 г/л водного раствора покрытие приобретает коричневый оттенок, а коэффициент отражения в области спектра 8-14 мкм возрастает до 50%. При содержании фтористого аммония менее 0,1 г/л покрытие приобретает синий оттенок, а коэффициент отражения в области спектра 8-14 мкм достигает 45%. Верхняя граница содержания в электролите хромового ангидрида определяется возможностью получения качественного покрытия с низким коэффициентом отражения в диапазоне спектра 8-14 мкм. Как показали экспериментальные исследования, нецелесообразно увеличивать содержание хромового ангидрида в электролите свыше 270 г/л, так как его избыток ведет к осыпанию покрытия и возможному росту коэффициента отражения на длинах волн 8-14 мкм. Содержание фтористого аммония в электролите cвыше 0,15 г/л нецелесообразно, так как может привести к увеличению коэффициента отражения в спектральном интервале 8-14 мкм.

Плотность тока подбиралась экспериментально. При плотности тока менее 50 А/дм² не удавалось получить однородное покрытие и, соответственно, снизить до минимума коэффициент отражения в области 8-14 мкм.

Максимально допустимая плотность тока зависит от конкретных условий проведения процесса. На превышение предельно допустимой плотности тока указывает (при соблюдении заданного состава электролита) появление синего оттенка покрытия, что, в свою очередь, влечет за собой рост коэффициента отражения.

Минимальное время нанесения покрытия определялось необходимостью получения однородного черного покрытия. Как показали проведенные эксперименты, это время составляет не менее 60 с, так как при длительности процесса менее 60 с однородное покрытие получить не удалось.

Максимальное время процесса зависит от конкретной задачи и конкретных условий получения покрытия и определяется исходя из необходимости получения прочного качественного черного однородного покрытия с низким коэффициентом отражения в диапазоне спектра 8-14 мкм.

Эксперименты по определению плотности тока и длительности процесса нанесения покрытия проводились при комнатной температуре.

Предложенный способ был опробован на предприятии-заявителе при нанесении черного хромового покрытия на коваровые детали фотоприемников.

Покрытие наносилось из водного раствора электролита, содержащего, г/л:
Хромовый ангидрид - 250
Фтористый аммоний - 0,1
при плотности тока 50 А/дм² в течение 65 с из электролита, содержащего, г/л:
Хромовый ангидрид - 260
Фтористый аммоний - 0,15
при плотности тока 80 А/дм² в течение 90 с, а также из электролита, содержащего, г/л:
Хромовый ангидрид - 270
Фтористый аммоний - 0,15
при плотности тока 400 А/дм² в течение 180 с.

Во всех случаях процесс проходил при комнатной температуре.

Перед нанесением покрытий поверхность всех деталей после обезжиривания подвергалась обработке в концентрированной азотной кислоте в течение 18-20 с.

Измерения коэффициента отражения R полученных покрытий показал, что использование предлагаемого способа позволило снизить отражение более чем в 10 раз и обеспечить значение R в области спектра 8-14 мкм не более 5%.

Полученные покрытия обладали устойчивостью к перепаду температур в диапазоне 77-300 К и ударным воздействиям до 300 q.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для получения черного хромового покрытия на детали из ковара. После обезжиривания поверхность детали обрабатывают в концентрированной азотной кислоте в течение не более 20 с, а черное хромовое покрытие наносят из электролита, содержащего хромовый ангидрид СrО₃ 250-270 г/л, фтористый аммоний NH₄F 0,1-0,15 г/л, при плотности тока не менее 50 А/дм² в течение не менее 60 с. Технический результат - снижение коэффициента отражения ниже 5% в области спектра 8-14 мкм.

Способ нанесения черного хромового покрытия на детали из ковара, включающий обезжиривание, обработку в концентрированной азотной кислоте, нанесение черного хромового покрытия из электролита, содержащего хромовый ангидрид и фтористый аммоний, при плотности тока не менее 50^А/дм² в течение не менее 60 с, отличающийся тем, что обработку в концентрированной азотной кислоте ведут в течение не более 20 с, а нанесение черного хромового покрытия ведут из электролита, содержащего, г/л:
Хромовый ангидрид CrO₃ - 250 - 270
Фтористый аммоний NH₄F - 0,1 - 0,15