Способ формирования светопоглощающего покрытия Российский патент 2024 года по МПК C25D5/24 C25D5/50 G02B1/115 

Изобретение относится к области нанесения проводящей пленки твердого раствора, содержащего ионы никеля и фосфора с шероховатой поверхностью, на конструкционные детали из алюминиевых сплавов, и обладающего светопоглощающими свойствами в видимом диапазоне длин волн 400-800 нм.

Изобретение может быть использовано с целью подавления рассеянного излучения и имеет коэффициент отражения не более 0,5% в указанном диапазоне длин волн.

Из уровня техники известен способ формирования светопоглощающего покрытия на деталях из меди, включающий проведение химической подготовки поверхности детали, осаждение никель-фосфорной пленки из раствора и последующее оксидирование в кислотных растворах, отличающийся тем, что перед процессом осаждения никель-фосфорной пленки на поверхность детали наносят слой золота толщиной 1-5 мкм (патент RU 2570715 C2 дата публикации 10.12.2015).

Известен способ формирования светопоглощающего покрытия, включающий химическую подготовку исходной поверхности детали, осаждение металлической пленки из раствора, содержащего ионы никеля и фосфора, и оксидирование ее в кислотных растворах, отличающийся тем, что осаждение никель-фосфорной пленки осуществляют гальваническим методом при плотностях тока 1-5 А/дм² из раствора электролита, состоящего из сернокислого никеля 150-300 г/л, гипофосфита натрия 10-20 г/л, борной кислоты 15-30 г/л, при температуре электролита 65-70°С (патент RU 2566905 C1, дата публикации 27.10.2015)

Недостаток данного технического решения заключается в низкой скорости роста пленок до 0,55-0,65 мкм/мин, а также отсутствии возможности работы электролита при температурах выше 70°C, поскольку электролит нестабилен и быстро теряет свои свойства.

Техническая проблема, решаемая заявленным изобретением заключается в повышении эффективности формирования светопоглащающего покрытия.

Технический результат заключается в обеспечении возможности осаждать пленку с содержанием фосфора 5-7% при скорости роста никель-фосфорной пленки до 1 мкм/мин при температурах электролита выше 70°C, и рабочих значениях плотности тока до 30 А/дм², что возможно благодаря применению стабилизирующих добавок.

Указанный технический результат достигается в способе формирования светопоглощающего покрытия, включающем химическую подготовку исходной поверхности детали, осаждение металлической пленки из раствора, содержащего ионы никеля и фосфора, и оксидирование ее в кислотных растворах, при этом осаждение осуществляют гальваническим методом при плотностях тока до 30 А/дм² из раствора электролита, состоящего из: никель сернокислый шести-водный 0,9-1,1 моль/л, натрий фосфорноватистокислый 0,2-0,3 моль/л, карбоновая кислота - уксусная 0,2-0,3 моль/л и дикарбоновая кислота - янтарная 0,1-0,2 моль/л, при рабочей кислотности электролита 4,5-5рН и температуре электролита 85-90°С, после осажденную гальваническим способом никель-фосфорную пленку подвергают термической обработке при температуре от 200 до 250°C и оксидируют в растворе серной кислоты и азотнокислого натрия при температуре 70-80°C.

Значение коэффициента отражения (не более 0,5%) достигается за счет морфологии поверхности, за счёт многократного отражения излучения внутри воронок, образовавшихся в процессе оксидирования никель-фосфорной пленки, содержащей 5-7% фосфора.

На поверхности покрытия образуются множество конусообразных впадин, внутренний рельеф которых покрыт более мелкими воронками, впадинами и выступами. Наличие дополнительных, по размеру более мелких, воронок, выступов, углублений и прочих неровностей на внутреннем рельефе конусообразных впадин приводит к повышению поглощающих свойств покрытия.

Содержание форфора зависит от кислотности электролита и температуры электролита. Никель-фосфорные пленки с содержанием фосфора 5-7% осаждаются в электролитах с кислотностью 4,5-5, такие пленки более подвержены травлению, при котором образуются конусообразные впадины внутренний рельеф которых покрыт более мелкими воронками и впадинами. Средний максимальный диаметр воронок, их глубина и расстояния между ними составляют от долей микрона до нескольких микрон. Поры (которые являются невидимыми невооруженным глазом) захватывают падающее излучение, в результате чего поверхность выглядит, как интенсивно черная.

Пленки с содержанием фосфора 8-13% образуют «сталогмитоподобную» структуру. Такая структура не обладает вышеописанным механизмом поглащения света и не обеспечивает поглощающих свойств покрытия. Коэффициент отражения покрытия с составом фосфора от 8 до 13% выше 1% в видимом диапазоне длин волн. Чем выше содержание фосфора (более 14%) в пленках, тем больше устойчивость их поверхности к травлению в кислотах, они не чернятся.

На количество фосфора, осаждаемого в пленке, влияет концентрация критичных компонентов - никеля сернокислого и натрия фосфорноватистокислого, величина рН и температура процесса.

Борная кислота в составе электролита обеспечивает стабильность ph в общем объёме электролита и в прикатодной области. Остальные кислотные добавки так же обеспечивают стабильную кислотность электротита и его состав при рабочей температуре 90°C.

В заявленном изобретении предложен новый состав электролита для гальванического осаждения никель-фосфорной пленки, содержащей 5-7% фосфора: никель сернокислый шести-водный 0,9-1,1 моль/л, натрий фосфорноватистокислый 0,2-0,3 моль/л, карбоновая кислота - уксусная 0,2-0,3 моль/л и дикарбоновая кислота - янтарная 0,1-0,2 моль/л.

Рабочая кислотность электролита 4,5-5. Только при значении рН 4,5-5 осаждается никель-фосфорная пленка с содержанием фосфора 5-7%. Кислоты являются стабилизирующей добавкой, позволяющей работать при повышенных температурах электролита 85-90°С и относительно высоких плотностях тока до 30 А/дм2.

При рН более 5,5 электролит начинает терять свои свойства, осаждается пленка иного состава, не обеспечивающего светопоглощающих свойств.

Пример. Процесс изготовления светопоглощающего покрытия методом гальванического осаждения никель-фосфорной пленки проходит следующим образом:

1) химическая обработка исходной поверхности металлической детали: обезжиривание, травление окисного слоя с поверхности осаждаемого образца, сопровождаемая промывкой в деионизованной воде и сушкой;

2) гальваническое осаждение никель-фосфорной пленки, содержащей 5-7% фосфора из раствора электролита, состоящего из никель сернокислый шести-водный 0,9-1,1 моль/л, натрий фосфорноватистокислый 0,2-0,3 моль/л, карбоновая кислота - уксусная 0,2-0,3 моль/л и дикарбоновая кислота - янтарная 0,1-0,2 моль/л, при рабочей кислотности электролита 4,5-5рН и температуре электролита 85-90°С, с последующей промывкой в деионизованной воде и сушкой.

3) осажденная гальваническим способом никель-фосфорная блестящая пленка подвергается термической обработке в течении 120 минут при температуре от 200 до 250°C и дальнейшей обработке в растворе серной кислоты и азотнокислого натрия при температуре 70-80° 1-2 мин.

После обработки пленки на поверхности образуются кратеры и воронки, поверхность приобретает шероховатую структуру и приобретает светопоглощающие свойства.

Изобретение относится к способу формирования светопоглощающего покрытия. Проводят осаждение никель-фосфорной пленки гальваническим методом при плотности тока до 30 А/дм² из раствора электролита, состоящего из никеля сернокислого шестиводного 0,9-1,1 моль/л, натрия фосфорноватистокислого 0,2-0,3 моль/л, карбоновой кислоты в виде уксусной кислоты 0,2-0,3 моль/л и дикарбоновой кислоты в виде янтарной кислоты 0,1-0,2 моль/л, при рабочей кислотности электролита 4,5-5 рН и температуре электролита 85-90°С. Осажденную гальваническим методом никель-фосфорную пленку подвергают термической обработке при температуре от 200 до 250°С и оксидируют в растворе серной кислоты и азотнокислого натрия при температуре 70-80°С. Обеспечивается повышение эффективности формирования светопоглощающего покрытия. 1 пр.

Способ формирования светопоглощающего покрытия, включающий химическую подготовку исходной поверхности детали, осаждение металлической пленки в виде никель-фосфорной пленки из раствора, содержащего ионы никеля и фосфора, и оксидирование ее в кислотных растворах, отличающийся тем, что осаждение упомянутой пленки осуществляют гальваническим методом при плотности тока до 30 А/дм² из раствора электролита, состоящего из никеля сернокислого шестиводного 0,9-1,1 моль/л, натрия фосфорноватистокислого 0,2-0,3 моль/л, карбоновой кислоты в виде уксусной кислоты 0,2-0,3 моль/л и дикарбоновой кислоты в виде янтарной кислоты 0,1-0,2 моль/л, при рабочей кислотности электролита 4,5-5 рН и температуре электролита 85-90°С, при этом осажденную гальваническим методом никель-фосфорную пленку подвергают термической обработке при температуре от 200 до 250°С и оксидируют в растворе серной кислоты и азотнокислого натрия при температуре 70-80°С.