RU2411308C2 - Nanomodified electrolyte for electrochemical deposition of nickel coating - Google Patents
Nanomodified electrolyte for electrochemical deposition of nickel coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2411308C2 RU2411308C2 RU2009115355/02A RU2009115355A RU2411308C2 RU 2411308 C2 RU2411308 C2 RU 2411308C2 RU 2009115355/02 A RU2009115355/02 A RU 2009115355/02A RU 2009115355 A RU2009115355 A RU 2009115355A RU 2411308 C2 RU2411308 C2 RU 2411308C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- electrolyte
- chloride
- electrochemical deposition
- nanomodified
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрохимического осаждения металлических покрытий, в частности никелевых, и может быть использовано для получения коррозионностойкого, твердого, термо- и износостойкого покрытия в машиностроении, электронике и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of electrochemical deposition of metal coatings, in particular nickel, and can be used to obtain a corrosion-resistant, hard, heat- and wear-resistant coating in mechanical engineering, electronics and other industries.
Известен электролит для электрохимического осаждения многофункциональных покрытий на основе никеля [1], содержащий соли никеля - сернокислый семиводный никель и хлористый шестиводный никель, сахарин, боросодержащую и буферирующие добавки в виде декагидробората натрия и малоновой кислоты, натрий фтористый, формальдегид, паратолуолсульфамид, смачиватель СВ-102 и воду. Такой электролит характеризуется следующим соотношением компонентов, г/л:Known electrolyte for electrochemical deposition of multifunctional coatings based on nickel [1], containing nickel salts - nickel sulfate and nickel chloride, saccharin, boron-containing and buffering additives in the form of sodium decahydroborate and malonic acid, sodium fluoride, formaldehyde, paratolum sulfate 102 and water. Such an electrolyte is characterized by the following ratio of components, g / l:
Сернокислый семиводный никель - 300-400Nickel sulfate heptahydrate - 300-400
Хлористый шестиводный никель - 20-40Nickel chloride chloride - 20-40
Сахарин - 0,5-1,0Saccharin - 0.5-1.0
Декагидроборат натрия - 0,01-0,5Sodium Decahydroborate - 0.01-0.5
Малоновая кислота - 25-30Malonic acid - 25-30
Натрий фтористый - 3,5-4,5Sodium fluoride - 3.5-4.5
Формальдегид - 0,5-1,2Formaldehyde - 0.5-1.2
Паратолуолсульфамид - 1,0-1,5Paratoluenesulfamide - 1.0-1.5
Смачиватель СВ-102 - 0,01-0,05.Wetting agent SV-102 - 0.01-0.05.
Недостатками такого электролита являются:The disadvantages of this electrolyte are:
- большое количество компонентов, что усложняет приготовление электролита и делает невозможным подкрепление его при его истощении;- a large number of components, which complicates the preparation of the electrolyte and makes it impossible to reinforce it when it is depleted;
- низкая микротвердость получаемого покрытия;- low microhardness of the resulting coating;
- большая неравномерность получаемого покрытия.- large unevenness of the resulting coating.
Эти недостатки частично устранены в электролите для электрохимического осаждения сплава никель-бор [2]. Электролит содержит, г/л:These disadvantages are partially eliminated in the electrolyte for electrochemical deposition of the nickel-boron alloy [2]. The electrolyte contains, g / l:
Сернокислый семиводный никель - 280-400Nickel sulfate heptahydrate - 280-400
Двухлористый шестиводный никель - 25-60Nickel Dichloride - 25-60
Борную кислоту - 25-60Boric acid - 25-60
1,4 Бутиндиол - 0,2-1,51.4 Butindiol - 0.2-1.5
Формальдегид - 0,02-1,5Formaldehyde - 0.02-1.5
Натриевую соль сахарина - 0,25-2,0Sodium saccharin - 0.25-2.0
Натрия боргидрид - 0,1-2,0.Sodium borohydride - 0.1-2.0.
Такой состав позволяет расширить рабочий диапазон pH и увеличить скорость осаждения покрытий, уменьшить количество компонентов, однако характеризуется следующими недостатками:This composition allows you to expand the working pH range and increase the deposition rate of coatings, reduce the number of components, however, it is characterized by the following disadvantages:
- низкой микротвердостью получаемого покрытия;- low microhardness of the resulting coating;
- большой неравномерностью получаемого покрытия.- large unevenness of the resulting coating.
Технический результат изобретения заключается в получении беспористых никелевых покрытий с высокой микротвердостью при увеличении скорости осаждения никелевого покрытия.The technical result of the invention is to obtain non-porous nickel coatings with high microhardness while increasing the deposition rate of the Nickel coating.
Технический результат достигается тем, что наномодифицированный электролит для электрохимического осаждения никелевого покрытия, содержащий соли никеля - сернокислый семиводный никель и хлористый шестиводный никель, борсодержащую добавку и воду, согласно изобретению, дополнительно содержит углеродный наноматериал с количеством графеновых слоев не более 30, диаметром волокон от 10 до 60 нм, длиной не менее 2 мкм и количеством структурированного углерода не менее 95%, при следующем соотношении компонентов, г/л:The technical result is achieved by the fact that a nanomodified electrolyte for electrochemical deposition of a nickel coating containing nickel salts of heptahydrate nickel and hexavalent nickel chloride, a boron-containing additive and water, according to the invention, additionally contains carbon nanomaterial with no more than 30 graphene layers, fiber diameter from 10 up to 60 nm, a length of at least 2 microns and a structured carbon amount of at least 95%, with the following ratio of components, g / l:
Сернокислый семиводный никель - 250-400Nickel sulfate heptahydrate - 250-400
Хлористый шестиводный никель - 50-70Nickel chloride chloride - 50-70
Борная кислота 30-40Boric acid 30-40
Наноуглеродный материал - 0,05-0,08.Nanocarbon material - 0.05-0.08.
Наномодифицированный электролит может содержать наноуглеродный материал, введенный в состав электролита без очистки от никелевого катализатора, используемого для его синтеза, в количестве 0,05-0,08 г/л.A nano-modified electrolyte may contain nanocarbon material introduced into the electrolyte without purification from the nickel catalyst used for its synthesis in an amount of 0.05-0.08 g / l.
Такой электролит характеризуется меньшим количеством используемых компонентов, а при использовании углеродного наноматериала без очистки от никелевого катализатора меньшими денежными затратами, так как не требуется обработка наноматериала азотной кислотой для удаления катализатора.Such an electrolyte is characterized by a smaller number of components used, and when using carbon nanomaterial without purification from the nickel catalyst, lower financial costs, since the nanomaterial is not treated with nitric acid to remove the catalyst.
Электролит готовят следующим образом.The electrolyte is prepared as follows.
Предварительно соли никеля растворяют раздельно в дистиллированной воде при температуре 40-60°С. Борную кислоту растворяют также раздельно в дистиллированной воде при температуре 75-80°С.Pre-nickel salts are dissolved separately in distilled water at a temperature of 40-60 ° C. Boric acid is also dissolved separately in distilled water at a temperature of 75-80 ° C.
Все растворы смешивают и отстаивают в течение 7 суток. Подготовленный раствор декантируют в промежуточную емкость. Из промежуточной емкости раствор фильтруют под вакуумом через фильтровальную бумагу. Для удаления органических соединений в нагретый до 30°С электролит добавляют 10 г/л 6%-ной перекиси водорода. Электролит интенсивно перемешивают 10 минут. При той же температуре и интенсивном перемешивании в электролит добавляют 3 г/л активированного угля. Электролит отстаивают 12 часов, затем декантируют и фильтруют под вакуумом через фильтровальную бумагу. После этого в раствор электролита добавляют наноуглеродный материал с количеством графеновых слоев не более 30, диаметром волокон от 10 до 60 нм, длиной не менее 2 мкм и количеством структурированного углерода не менее 95%, и электролит обрабатывают на ультразвуковой установке с частотой 22 кГц для уменьшения размеров агломератов из наноуглеродных трубок и их более равномерного распределения в электролите. В качестве углеродного материала предпочтительно применение углеродного наноматериала «Таунит», производитель углеродного наноматериала ООО «НаноТехЦентр», Россия, г.Тамбов.All solutions are mixed and settled for 7 days. The prepared solution is decanted into an intermediate container. From the intermediate container, the solution is filtered under vacuum through filter paper. To remove organic compounds, 10 g / L of 6% hydrogen peroxide is added to the electrolyte heated to 30 ° C. The electrolyte is stirred vigorously for 10 minutes. At the same temperature and vigorous stirring, 3 g / L of activated carbon is added to the electrolyte. The electrolyte is left to stand for 12 hours, then decanted and filtered under vacuum through filter paper. After that, a nanocarbon material with a number of graphene layers of not more than 30, a fiber diameter of 10 to 60 nm, a length of at least 2 μm and a quantity of structured carbon of at least 95% is added to the electrolyte solution, and the electrolyte is processed on an ultrasonic unit with a frequency of 22 kHz to reduce sizes of agglomerates from nanocarbon tubes and their more uniform distribution in the electrolyte. As a carbon material, it is preferable to use carbon nanomaterial “Taunit”, a manufacturer of carbon nanomaterial LLC “NanoTechCenter”, Russia, Tambov.
Подготовку поверхности деталей перед нанесением гальванического покрытия проводят стандартными способами с использованием известных растворов.The surface preparation of the parts before plating is carried out by standard methods using known solutions.
Осаждение проводят при pH 3,0-5,0, плотности тока 1,0-4,0 А/дм2 и температуре 45-60°С.Precipitation is carried out at a pH of 3.0-5.0, a current density of 1.0-4.0 A / dm 2 and a temperature of 45-60 ° C.
Пример 1Example 1
Электрохимическое осаждение покрытия на предварительно подготовленную поверхность основы из материала сталь Ст3 проводят в электролите, содержащем (в г/л):The electrochemical deposition of the coating on a previously prepared surface of the base from a steel St3 material is carried out in an electrolyte containing (in g / l)
Сернокислый семиводный никель - 254,6Nickel sulfate seven-water - 254.6
Хлористый шестиводный никель - 67,5Nickel chloride chloride - 67.5
Борная кислота 32,33Boric acid 32.33
Наноуглеродный материал - 0,065.Nanocarbon material - 0.065.
Осаждение проводят при pH 3,5, плотности тока 4 А/дм2 и температуре 52°С.Precipitation is carried out at a pH of 3.5, a current density of 4 A / DM 2 and a temperature of 52 ° C.
В течение 50 мин получают покрытие средней толщиной 16 мкм.Within 50 min receive a coating of an average thickness of 16 microns.
Полученное покрытие беспористо и достаточно равномерно распределено по поверхности детали. Микротвердость, измеренная на микротвердомере ПМТ-3, составляет 1123 кг/мм2. Характеристики получаемого покрытия - микротвердость и пористость - соответствуют характеристикам хромовых покрытий, а равномерность полученного покрытия значительно превосходит хромовые. Это позволяет использовать предложенный электролит в машиностроении взамен электролита хромирования, который является более дорогим, высокотоксичным и имеет низкие рассеивающую способность и выход по току.The resulting coating is non-porous and fairly evenly distributed over the surface of the part. The microhardness measured on the PMT-3 microhardness meter is 1123 kg / mm 2 . The characteristics of the resulting coating - microhardness and porosity - correspond to the characteristics of chromium coatings, and the uniformity of the resulting coating is significantly superior to chromium. This allows you to use the proposed electrolyte in mechanical engineering instead of chromium electrolyte, which is more expensive, highly toxic and has low dissipation ability and current efficiency.
Пример 2Example 2
Электрохимическое осаждение покрытия на предварительно подготовленную поверхность основы из материала сталь Ст3 проводят в электролите, содержащем (в г/л):The electrochemical deposition of the coating on a previously prepared surface of the base from a steel St3 material is carried out in an electrolyte containing (in g / l)
Сернокислый семиводный никель - 254,6Nickel sulfate seven-water - 254.6
Хлористый шестиводный никель - 67,5Nickel chloride chloride - 67.5
Борная кислота 32,33Boric acid 32.33
Наноуглеродный материал «Таунит» со следующими характеристиками:Nanocarbon material “Taunit” with the following characteristics:
количество графеновых слоев - не более 30,the number of graphene layers is not more than 30,
диаметр волокон - от 15 до 40 нм,fiber diameter - from 15 to 40 nm,
длина - не менее 2 мкм,length - not less than 2 microns,
количеством структурированного углерода не менее 95%,the amount of structured carbon is not less than 95%,
неочищенный от никелевого катализатора - 0,07.crude nickel catalyst - 0.07.
Осаждение проводят при pH 3,5, плотности тока 4 А/дм2 и температуре 52°С.Precipitation is carried out at a pH of 3.5, a current density of 4 A / DM 2 and a temperature of 52 ° C.
В течение 50 мин получают покрытие средней толщиной 43 мкм.Within 50 min receive a coating of an average thickness of 43 microns.
Полученное покрытие беспористо и достаточно равномерно распределено по поверхности детали. Микротвердость, измеренная на микротвердомере ПМТ-3, составляет 1009 кг/мм2. Характеристики получаемого покрытия - микротвердость и пористость - соответствуют характеристикам хромовых покрытий, а равномерность полученного покрытия значительно превосходит хромовые. Это позволяет использовать предложенный электролит в машиностроении взамен электролита хромирования, который является более дорогим, высокотоксичным и имеет низкие рассеивающую способность и выход по току. Кроме того, использование нано-углеродного материала «Таунит», неочищенного от никелевого катализатора, приводит к существенному (в 2,6 раза) увеличению скорости осаждения покрытия, в результате чего повышается производительность гальванооборудования.The resulting coating is non-porous and fairly evenly distributed over the surface of the part. The microhardness measured on the PMT-3 microhardness meter is 1009 kg / mm 2 . The characteristics of the resulting coating - microhardness and porosity - correspond to the characteristics of chromium coatings, and the uniformity of the resulting coating is significantly superior to chromium. This allows you to use the proposed electrolyte in mechanical engineering instead of chromium electrolyte, which is more expensive, highly toxic and has low dissipation ability and current efficiency. In addition, the use of Taunit nano-carbon material, which is not purified from a nickel catalyst, leads to a significant (2.6-fold) increase in the deposition rate of the coating, which increases the productivity of galvanic equipment.
ЛитератураLiterature
1. Патент РФ №2149927, МПК C25D 3/56, 2000 г.1. RF patent No. 2149927, IPC C25D 3/56, 2000
2. Патент РФ №2265086, МПК C25D 3/56, 2005 г.2. RF patent No. 2265086, IPC C25D 3/56, 2005
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009115355/02A RU2411308C2 (en) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | Nanomodified electrolyte for electrochemical deposition of nickel coating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009115355/02A RU2411308C2 (en) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | Nanomodified electrolyte for electrochemical deposition of nickel coating |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009115355A RU2009115355A (en) | 2010-10-27 |
RU2411308C2 true RU2411308C2 (en) | 2011-02-10 |
Family
ID=44041989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009115355/02A RU2411308C2 (en) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | Nanomodified electrolyte for electrochemical deposition of nickel coating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2411308C2 (en) |
-
2009
- 2009-04-22 RU RU2009115355/02A patent/RU2411308C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009115355A (en) | 2010-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2673838C (en) | Instantaneous electrodeposition of metal nanostructures on carbon nanotubes | |
Guo et al. | Promoting effect of W doped in electrodeposited Co–P catalysts for hydrogen generation from alkaline NaBH4 solution | |
Yang et al. | The fabrication and corrosion behavior of electroless Ni–P-carbon nanotube composite coatings | |
CN110029374B (en) | Cyanide-free alkaline copper plating electroplating solution and electroplating process | |
JP2007157372A (en) | Light-weighted wire with high conductivity and its manufacturing method | |
WO2007029395A1 (en) | Nanocarbon/aluminum composite material, process for producing the same, and plating liquid for use in said process | |
CN102031551A (en) | Environment-friendly electroplate liquid for copper base plating layer and application method thereof | |
US9803283B1 (en) | Method of electroless deposition of aluminum or aluminum alloy, an electroless plating composition, and an article including the same | |
CN113924269A (en) | From CO2Simple method for electrosynthesis of graphene | |
CN102782192B (en) | Chrome-plating method | |
Rudnik et al. | Comparative studies on the electroless deposition of Ni–P, Co–P and their composites with SiC particles | |
RU2411308C2 (en) | Nanomodified electrolyte for electrochemical deposition of nickel coating | |
JP5645422B2 (en) | Copper-zinc alloy electroplating solution | |
Martis et al. | Impact of surface functionalization of MWCNTs on electrogenerated Ni/MWCNT composites from aqueous solutions | |
CN105862096A (en) | Method for preparing FHA bioactive coating through electrical brush-plating-sintering method | |
RU2469111C1 (en) | Method of producing copper powder from copper-containing ammoniate wastes | |
RU2422563C1 (en) | Electrolyte for electro-chemical sedimentation of composite chromium coating | |
RU2411309C2 (en) | Method to produce nanomodified galvanic nickel coating | |
CN110184631B (en) | Cyanide-free gold plating electroplating solution and preparation method and electroplating process thereof | |
Brudzisz et al. | Controlled synthesis and characterization of AgPd nanowire arrays for electrocatalytic applications | |
Kanagasabapathy et al. | Phase structure and morphology of zinc-iron alloy electrodeposits | |
CN107523816B (en) | Chemical nickel plating phosphor bath | |
CN102383118B (en) | Preparation method of aluminum alloy and rare earth nickel base electromagnetic shielding layer | |
RU2352695C1 (en) | Composition nickel coating electrolyte | |
CN113897645B (en) | Preparation method of corrosion-resistant decontamination coating |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130423 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140810 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20141014 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180423 |