РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МЕДНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2006 года по МПК C23C18/38 

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом осаждении композиционных медных покрытий стальных деталей, которые могут быть использованы в электрической, химической промышленности и машиностроении.

Известны составы для химического осаждения композиционных медных покрытий, содержащие различного рода добавки (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: "Машиностроение", 1975 г.). Например, раствор имеет следующий состав, г/л: меди сульфат - 7, калий натрий виннокислый - 22, натрия сульфат - 15, натрия гидроксид - 4,5, формалин - 26, гидрат углекислого натрия - 2, гидрат хлористого никеля - 2. Добавки вводятся в раствор для химического меднения и осаждаются вместе с медью, образуя химические композиционные покрытия. Покрытия, полученные из описанного раствора, отличаются низкой износостойкостью.

Наиболее близким (прототип) по составу является раствор, содержащий, г/л: меди сульфат - 4, калий натрий виннокислый - 20, натрия сульфат - 15, натрия гидроксид - 10, формалин - 20 /А.с. № 1770344, С 09 К 13/02. Состав для травления поверхности резины, с.3. Опубл. 23.10.92. Бюл. № 39/.

Однако покрытия, полученные из описанного раствора, отличаются низкой износостойкостью, высоким коэффициентом трения, а из-за малой толщины (2-4 мкм) не могут применяться в качестве защитных покрытий.

Перед авторами стояла задача получения защитного покрытия на металле, обладающего повышенной износостойкостью и коррозионной стойкостью в морской среде, путем увеличения толщины покрытия, а также снижения коэффициента трения.

Поставленная задача решается тем, что в раствор, содержащий меди сульфат, калий натрий виннокислый, натрия сульфат, натрия гидроскид, формалин, дополнительно введен аэросил и 20%-ный водный раствор полиакриламида, и компоненты взяты в следующем соотношении (г/л):

Меди сульфат4-5Калий натрий виннокислый20-22Натрия сульфат15-16Натрия гидроксид10-12Формалин20-24Аэросил0,2-0,320%-ный водный раствор полиакриламида0,5-3

Сущность изобретения заключается в том, что введение в раствор для химического осаждения композиционных покрытий 20%-ного водного раствора полиакриламида повышает стабильность и обеспечивает равномерность распределения в растворе. Введение 20%-ного водного раствора полиакриламида и аэросила способствует увеличению скорости реакции химического осаждения композиционных покрытий, что позволяет получать покрытия толщиной до 10-12 мкм.

Концентрация добавок подобрана таким образом, чтобы обеспечить достижение максимального эффекта, т.е. увеличение количества включаемых в покрытие частиц и равномерности их распределения в покрытии.

Пример приготовления раствора для химического осаждения композиционных покрытий.

Раствор готовят с таким расчетом, чтобы при отсутствии деталей в ванне не происходило образования меди в объеме раствора. При приготовлении раствора все компоненты, кроме формалина, растворяются в дистиллированной воде отдельно (состав г/л: меди сульфат - 4, калий натрий виннокислый - 20, натрия сульфат - 15, натрия гидроксид - 10), а после фильтрации сливаются вместе. Отдельно готовят смесь 20%-ного водного раствора полиакриламида и аэросила, которую вводят в раствор для химического осаждения композиционных покрытий. Формалин вводят в раствор перед началом меднения. Рабочая температура раствора 20-25°С. Продолжительность процесса 30-40 минут.

Аэросил (SiO₂) представляет собой порошок белого цвета с температурой плавления 1728°С. В качестве водного раствора полимера использовали 20%-ный раствор полиакриламида, приготовленный в лабораторных условиях, который выполняет роль стабилизатора раствора химического меднения. Его формула [-СН₂-CH(CONH₂)-]_n. Температура размягчения 165°С.

Были разработаны шесть составов растворов для химического меднения. Составы растворов приведены в таблице 1.

Таблица 1КомпонентыСодержание, г/лПрототип 123456 Меди сульфат4554444Калий натрий виннокислый20212220202020Натрия сульфат15151515151515Натрия гидроксид10101010101010Формалин2020202020202020%-ный водный раствор полиакриламида1,01,51,50,52,03 Аэросил0,20,20,20,20,20,2-

Полученные составы растворов были использованы для химического нанесения медных покрытий на изделия из металла СТ-40. В ходе исследований определена толщина покрытий, и проведена проверка их на износостойкость и коррозионную стойкость в морской воде.

Результаты проверки приведены в таблице 2.

Таблица 2ПоказателиНомер композицииПрототип 123456 Толщина покрытий67,5106663Коэффициент трения при V=0,048 м/с Р=2 МПа0,140,140,170,160,140,120,20Стойкость в морской водеПятна коррозии появились через 15-20 сутокПоявились пятна коррозии через 5 суток

Как видно из таблицы 2, введение в состав раствора аэросила и 20%-ного водного раствора полиакриламида позволяет повысить толщину покрытия в 2-3 раза и снизить коэффициент трения.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый нами раствор для химического меднения металлических изделий отвечает требованию изобретательского уровня и может быть использован в промышленности.

Проведенный патентно-информационный поиск позволяет нам судить о новизне изобретения и предлагаемый нами раствор может быть защищен патентом Российской Федерации.

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом осаждения композиционных медных покрытий на стальные детали, которые могут быть использованы в электрической, химической промышленности и машиностроении. Раствор содержит меди сульфат, калий натрий виннокислый, натрия сульфат, натрия гидроксид, формалин, аэросил и 20%-ный водный раствор полиакриламида, при этом компоненты взяты в следующем соотношении (г/л): меди сульфат 4-5, калий натрий виннокислый 20-22, натрия сульфат 15-16, натрия гидроксид 10-12, формалин 20-24, аэросил 0,2-0,3, 20%-ный водный раствор полиакриламида 0,5-3. Технический результат: повышение износостойкости и коррозионной стойкости в морской среде путем увеличения толщины покрытия, снижение коэффициента трения. 2 табл.

Раствор для химического осаждения композиционных медных покрытий, содержащий меди сульфат, калий натрий виннокислый, натрия сульфат, натрия гидроксид, формалин, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аэросил и 20%-ный водный раствор полиакриламида, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Меди сульфат4-5Калий натрий виннокислый20-22Натрия сульфат15-16Натрия гидроксид10-12Формалин20-24Аэросил0,2-0,320%-ный водный раствор полиакриламида0,5-3