РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ НИКЕЛЬ-ФОСФОРНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2009 года по МПК C23C18/36 

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

Известны никель-фосфорные покрытия, содержащие различные добавки и легированные другими металлами (Вишенков С.А. Химические и электрохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975 г.). Инертные частицы вводятся в раствор химического никелирования и осаждаются вместе с никелем, образуя композиционные покрытия.

Наиболее близким (прототип) по составу является раствор (Патент №2287612 «Раствор для получения композиционного покрытия химическим осаждением», опубл. 20.11.2006 г. Бюл. №32), следующего состава, г/л:

Никеля дихлорид 10-15 Янтарная кислота 12-15 Натрия фторид 2-3 Натрия гидроксид 4-6 Натрия гипофосфит 17-20 Фторопластовая   суспензия Ф-4МД 25-20 Нитрид бора 0,5-1,0 Поливинилпирролидон 1,0-1,5 Меди сульфат 0,1-0,3

Часто на таких предприятиях, как маслоэкстракционные заводы, градирни, необходимо использовать материалы или покрытия, обладающие гидрофобностью и олеофобностью. Однако покрытия, полученные из раствора по прототипу, не обладают указанными свойствами.

Перед авторами стояла задача повышения влагостойкости, маслостойкости и износостойкости покрытий путем повышения их гидрофобности и олеофобности.

Поставленная задача решается тем, что в раствор, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, поливинилпирролидон, дополнительно введено фторированное поверхностно-активное вещество (ФПАВ) и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид 10-15 Янтарная кислота 12-15 Натрия фторид 2-3 Натрия гидроксид 4-6 Поливинилпирролидон 2-2,5 Натрия гипофосфит 17-20 Фторированное ПАВ 2-6

Сущность изобретения заключается в том, что введение в раствор химического никелирования фторированного поверхностно-активного вещества способствует не только повышению качества покрытия (более высокий блеск), но и сообщают поверхности полученных покрытий гидрофобные и олеофобные свойства.

Концентрации вводимого ФПАВ подобраны экспериментально таким образом, чтобы обеспечить достижение максимального эффекта.

ПВП представляет собой порошок белого цвета, растворяется в воде. Температура разложения 140-160°С.

ФПАВ представляет собой жидкость желтоватого цвета. Термостоек до 80°С. ФПАВ - поверхностно-активное вещество, неполярная часть молекул которых содержит фторуглеродный радикал.

Пример приготовления раствора никелирования.

В процессе приготовления раствора компоненты: никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, поливинилпирролидон (ПВП) растворяют в дистиллированной воде, каждый компонент отдельно при температуре 18-25°С, а после фильтрации сливают вместе. ФПАВ вводят в раствор непосредственно перед началом процесса химического никелирования. Затем доводят температуру раствора до 35-40°С, загружают в ванну изделия, натрия гипофосфит, далее процесс ведут при температуре 75-80°С.

В качестве фторированного ПАВ использовали 1-трифторпропилокси-этиловый эфир (CF₃СН₂CH₂О(CH₂СН₂ОН).

Был разработан ряд составов для химического никелирования, приведенный в таблице 1.

Таблица 1. Составы растворов для химического никелирования. Компоненты Содержание, г/л прототип 1 2 3 4 Никеля дихлорид 10 10 10 10 10,0 Янтарная кислота 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 Натрия фторид 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 Натрия гидроксид 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 ФПАВ 2,0 4,0 6,0 8,0 - Поливинилпирролидон 2,0 2,0 2,0 2,0 1,0 Натрия гипофосфит 20,0 20,0 20,0 20,0 17,0

Покрытия из разработанных составов наносили на изделия из стали 08кп. Подготовку образцов перед нанесением покрытий осуществляли по известным методикам (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975 г.). Эффективность покрытий из предлагаемых покрытий оценивали по изменению краевого угла смачивания водой и маслом МС-20, а также по скорости осаждения покрытий и по прочности сцепления с основой. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Прочность сцепления покрытия с основой определяли методом сдвига, следует отметить, что отрыв во всех случаях происходил по клею. Максимальное усилие отрыва составило 6-6,5 МПа (во всех случаях разрыв происходит по клею).

Таблица 2.
Свойства покрытий, полученных из предлагаемых растворов. Показатели Ед. изм. Номер композиции Прототип 1 2 3 4 Краевой угол смачивания
вода
масло МС-20 град 96
87 99
87 104
87 104
87 48
37 Скорость осаждения г/час 0,1·10^-2 0,25·10^-2 0,2·10^-2 0,15·10^-2 0,18·10^-2 Коэффициент трения при Р_уд=3 МПа, V=0,048 м/с, масло МС-20   0,09 0,07 0,07 0,09 0,12

Как видно из таблицы 2, покрытия из предлагаемых растворов обладают более высокой гидро- и олеофобностью, низкими коэффициентами трения и т.д.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый нами раствор для химического никелирования металлических изделий отвечает требованию «изобретательский уровень» и может быть использован в промышленности.

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

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом никелировании стальных деталей, которые могут быть использованы в химической промышленности, машиностроении. Раствор для химического осаждения никель-фосфорных покрытий содержит никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, поливинилпирролидон, фторированное поверхностно-активное вещество и воду при следующем соотношении компонентов, г/л: никеля дихлорид 10,0-15,0, янтарная кислота 12,0-15,0, натрия фторид 2,0-3,0, натрия гидроксид 4,0-6,0, натрия гипофосфит 17,0-20,0, поливинилпирролидон 2,0-2,5, фторированное ПАВ 2,0-6,0. Полученные из раствора покрытия обладают повышенной влагостойкостью и износостойкостью за счет повышения их гидрофобности и олеофобности. 2 табл.

Раствор для химического осаждения никель-фосфорных покрытий, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, поливинилпирролидон, фторированное поверхностно-активное вещество и воду при следующем соотношении компонентов, г/л:
никеля дихлорид 10,0-15,0 янтарная кислота 12,0-15,0 натрия фторид 2,0-3,0 натрия гидроксид 4,0-6,0 натрия гипофосфит 17,0-20,0 поливинилпирролидон 2,0-2,5 фторированное ПАВ 2,0-6,0