RU2572914C2 - Method for depositing nickel-phosphorus coating on metal surfaces - Google Patents
Method for depositing nickel-phosphorus coating on metal surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572914C2 RU2572914C2 RU2014113650/02A RU2014113650A RU2572914C2 RU 2572914 C2 RU2572914 C2 RU 2572914C2 RU 2014113650/02 A RU2014113650/02 A RU 2014113650/02A RU 2014113650 A RU2014113650 A RU 2014113650A RU 2572914 C2 RU2572914 C2 RU 2572914C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- nickel
- phosphorus
- solution
- electrolyte solution
- Prior art date
Links
Landscapes
- Chemically Coating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам формирования никель-фосфорных пленок на поверхности металлической детали из раствора электролита, в частности к электролитам для формирования никель-фосфорных пленок, однородных по составу по всей толщине, и может быть использовано для получения сверхчерных покрытий, применяющихся в оптических информационных системах.The invention relates to methods for forming nickel-phosphorus films on the surface of a metal part from an electrolyte solution, in particular to electrolytes for forming nickel-phosphorus films, uniform in composition over the entire thickness, and can be used to produce ultra-black coatings used in optical information systems.
Известные способы формирования пленок из электролитов, содержащих ионы никеля и фосфора, как правило, характеризуются неравномерностью состава пленок по толщине, что обусловлено нестабильностью таких электролитов и уменьшением объема электролита в течение процесса из-за его выкипания при рабочих температурах 80-90°C. Уменьшение объема электролита, изменение состава компонентов и pH влияют на скорость осаждения пленки и ее состав по толщине. Необходимо контролировать эти параметры, корректировать состав и сохранять объем электролита.Known methods of forming films from electrolytes containing nickel and phosphorus ions are typically characterized by uneven film thickness, due to the instability of such electrolytes and a decrease in electrolyte volume during the process due to its boiling off at operating temperatures of 80-90 ° C. A decrease in electrolyte volume, a change in the composition of the components and pH affect the deposition rate of the film and its composition in thickness. It is necessary to control these parameters, adjust the composition and maintain the volume of electrolyte.
Известен способ осаждения никеля из электролита, включающий осаждение никеля из сульфатных электролитов (пат. RU 2361967 C1, C25C 1/08 от 20.07.2009), с pH раствора 4,5-5,5 при температуре процесса 59,5-60°C. Концентрацию ионов Ni поддерживают путем вывода части отработанного электролита из системы циркуляции, а pH раствора непрерывно измеряют и автоматически поддерживают в процессе путем корректировки кислотности добавлением 36%-ного раствора NaOH. Недостатком способа является то, что при коррекции pH избыток раствора гидроокиси натрия в электролите образует плохорастворимые осадки белого цвета. Электролит мутнеет и подлежит замене.A known method of deposition of Nickel from an electrolyte, including the deposition of Nickel from sulfate electrolytes (US Pat. RU 2361967 C1, C25C 1/08 from 07/20/2009), with a solution pH of 4.5-5.5 at a process temperature of 59.5-60 ° C . The concentration of Ni ions is maintained by removing part of the spent electrolyte from the circulation system, and the pH of the solution is continuously measured and automatically maintained in the process by adjusting the acidity by adding a 36% NaOH solution. The disadvantage of this method is that when adjusting the pH, an excess of a solution of sodium hydroxide in the electrolyte forms poorly soluble white precipitates. The electrolyte becomes cloudy and needs to be replaced.
Ближайшим по достигаемому результату является способ формирования никель-фосфорных пленок на предварительно подготовленных поверхностях металлических деталей, заключающийся в никелировании из раствора электролита, содержащего ионы никеля и фосфора (пат. RU 2293137 С1, C23C 18/36 от 10.02.2007). Электролит содержит уксуснокислый никель, гипофосфит натрия и уксусную кислоту, процесс проводится при температуре 83±2°C и pH 4,1-4,3. Способ позволяет получить пленки никеля до 55-57 мкм за 6-7-часов высаживания. Коррекцию раствора производят после четырех часов работы (один раз за 6-7 часовой цикл) по результатам анализа на содержание никеля и фосфора путем добавления в электролит расчетного количества гипофосфита натрия и сернокислого никеля, а коррекцию pH электролита - добавлением раствора NaOH.The closest to the achieved result is a method of forming nickel-phosphorus films on previously prepared surfaces of metal parts, which consists in nickel plating from an electrolyte solution containing nickel and phosphorus ions (US Pat. RU 2293137 C1, C23C 18/36 from 02.10.2007). The electrolyte contains nickel acetic acid, sodium hypophosphite and acetic acid, the process is carried out at a temperature of 83 ± 2 ° C and a pH of 4.1-4.3. The method allows to obtain nickel films up to 55-57 microns in 6-7 hours of planting. The solution is corrected after four hours of operation (once in a 6-7 hour cycle) according to the results of analysis for nickel and phosphorus content by adding the calculated amount of sodium hypophosphite and nickel sulfate to the electrolyte, and the pH of the electrolyte by adding NaOH solution.
Недостатком описанного способа является неоднородность по толщине химического состава наносимых никель-фосфорных пленок, обусловленная тем, что коррекция состава электролита производится периодически (раз в 4 часа), тогда как концентрация компонентов раствора электролита и его pH уменьшаются непрерывно в процессе осаждения.The disadvantage of the described method is the heterogeneity in the thickness of the chemical composition of the applied nickel-phosphorus films, due to the fact that the correction of the electrolyte composition is carried out periodically (every 4 hours), while the concentration of the components of the electrolyte solution and its pH decrease continuously during the deposition process.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа формирования никель-фосфорных пленок на поверхности металлической детали, обладающих однородным по толщине химическим составом, а также увеличение непрерывного срока службы электролита.The objective of the invention is to develop a method of forming nickel-phosphorus films on the surface of a metal part having a uniform chemical composition in thickness, as well as increasing the continuous service life of the electrolyte.
Указанный технический результат достигается тем, что способ формирования никель-фосфорных пленок включает в себя подготовку поверхности металлической детали, осаждение никель-фосфорных пленок из раствора электролита, содержащего ионы никеля и фосфора, и коррекцию раствора электролита до требуемых концентраций ионов никеля и фосфора, величины pH и объема электролита. Никель-фосфорную пленку осаждают из раствора электролита, имеющего pH 3,5-5,0 и содержащего сернокислый никель, хлорид никеля, сульфат натрия, гипофосфит натрия и борную кислоту, при температуре 80-90°C, а коррекцию электролита проводят в течение всего процесса непрерывным капельным добавлением корректирующей добавки, имеющей pH 5,5-7,5, при скорости подачи 2-7 мл/мин на один литр электролита при постоянном перемешивании. При этом в качестве корректирующей добавки используют электролит, к которому добавили 25-50 мл/л 50%-ного раствора гидроокиси калия.The specified technical result is achieved in that the method of forming nickel-phosphorus films includes preparing the surface of a metal part, depositing nickel-phosphorus films from an electrolyte solution containing nickel and phosphorus ions, and correcting the electrolyte solution to the desired concentrations of nickel and phosphorus ions, pH and electrolyte volume. The nickel-phosphorus film is precipitated from an electrolyte solution having a pH of 3.5-5.0 and containing nickel sulfate, nickel chloride, sodium sulfate, sodium hypophosphite and boric acid, at a temperature of 80-90 ° C, and electrolyte correction is carried out throughout the process by continuous dropwise addition of a corrective additive having a pH of 5.5-7.5, at a flow rate of 2-7 ml / min per liter of electrolyte with constant stirring. In this case, an electrolyte is used as a corrective additive, to which 25-50 ml / l of a 50% potassium hydroxide solution was added.
Предлагаемый способ позволяет значительно увеличить срок непрерывной работы и производительность электролита. В соответствии с настоящим изобретением электролит для осаждения никель-фосфорных пленок имеет повышенный срок непрерывной работы благодаря постоянному восполнению ионов никеля и фосфора в растворе и поддержанию постоянного объема электролита, что подтверждается отсутствием осадков и помутнения электролита, постоянным pH в течение всего процесса нанесения пленки. Кроме того, приготовление корректирующей добавки, в отличие от прототипа, не усложняет способ, т.к. ее состав практически совпадает с составом электролита, не требует дополнительного контроля параметров (содержание ионов никеля и фосфора) в процессе осаждения никель-фосфорной пленки на детали.The proposed method can significantly increase the duration of continuous operation and the performance of the electrolyte. In accordance with the present invention, the electrolyte for the deposition of nickel-phosphorus films has an increased duration of continuous operation due to the constant replenishment of nickel and phosphorus ions in the solution and maintaining a constant volume of electrolyte, which is confirmed by the absence of precipitation and turbidity of the electrolyte, a constant pH during the entire process of film deposition. In addition, the preparation of corrective additives, in contrast to the prototype, does not complicate the method, because its composition practically coincides with the composition of the electrolyte; it does not require additional parameter control (the content of nickel and phosphorus ions) in the process of deposition of a nickel-phosphorus film on the part.
Пример реализации предлагаемого способаAn example implementation of the proposed method
Раствор для формирования никель-фосфорных пленок состоит из сернокислого никеля, хлорида никеля, сульфата натрия, гипофосфита натрия и борной кислоты и приготавливается следующим образом: в нагретой до 70°C воде растворяют борную кислоту, добавляют никель сернокислый, перемешивают до полного растворения сернокислого никеля, добавляют хлорид никеля и все перемешивают. В отдельных стаканах в горячей воде 70°C растворяют гипофосфит натрия и сульфат натрия, которые вливают в растворенный сернокислый никель с хлоридом никеля и борной кислотой и добавляют горячую воду до 1 литра. Нагревают полученный раствор до температуры 80-90°C. Полученный электролит имеет pH 3,5-5,0.The solution for the formation of nickel-phosphorus films consists of nickel sulfate, nickel chloride, sodium sulfate, sodium hypophosphite and boric acid and is prepared as follows: boric acid is dissolved in water heated to 70 ° C, nickel sulfate is added, and mixed until nickel sulfate is completely dissolved, Nickel chloride is added and everything is mixed. Sodium hypophosphite and sodium sulfate are dissolved in separate glasses in hot water at 70 ° C, which are poured into dissolved nickel sulfate with nickel chloride and boric acid and hot water is added up to 1 liter. Heat the resulting solution to a temperature of 80-90 ° C. The resulting electrolyte has a pH of 3.5-5.0.
Корректирующую добавку готовят аналогично электролиту, добавив в готовый электролит 25-50 мл 50%-ного раствора гидрооксиси калия на 1 литр электролита. Раствор хорошо перемешивают и дают отстояться осадку, после чего раствор фильтруют. Полученная корректирующая добавка имеет pH 5,5-7,5.A corrective additive is prepared similarly to an electrolyte, adding 25-50 ml of a 50% potassium hydroxide solution per 1 liter of electrolyte to the finished electrolyte. The solution is mixed well and the precipitate is allowed to settle, after which the solution is filtered. The resulting corrective additive has a pH of 5.5-7.5.
Затем в ванну с нагретым до рабочей температуры электролитом опускают предварительно подготовленную металлическую деталь. Подготовка поверхностей металлических деталей проводится в соответствии с требованиями типового технологического процесса (ОСТ 107.460092.001-86). О начале реакции формирования пленки свидетельствует выделение пузырьков водорода на детали.Then, a previously prepared metal part is lowered into the bath with the electrolyte heated to operating temperature. Surface preparation of metal parts is carried out in accordance with the requirements of a typical technological process (OST 107.460092.001-86). The onset of the film formation reaction is evidenced by the release of hydrogen bubbles on the part.
Как только деталь помещается в электролит, начинается капельная подача корректирующей добавки на поверхность электролита и продолжается в течение всего процесса со скоростью 2-7 мл/мин на один литр электролита. Капельная подача на поверхность электролита при постоянном его перемешивании корректирующего раствора позволяет поддерживать постоянный объем электролита, pH 3,5-5,0 и постоянный состав по никелю и фосфору. Данным способом были получены никель-фосфорные пленки толщиной 50-60 мкм при скорости роста 0,1-0,5 мкм/мин. Время непрерывной работы электролита не ограничено. Контроль pH осуществляется с помощью pH метра модель 2696 Я8-ФИО 00.001РЭ ГОСТ 22261-94 с комбинированным электродом ТУ 4215-004-35918409-2009. Контроль толщины и состава никель-фосфорной пленки по толщине проводился послойным стравливанием методом травления ионами галлия с помощью электронно-ионного микроскопа FEI Quanta 3D PEG и подтвердил, что полученные никель-фосфорные пленки имеют однородный химический состав по всей толщине пленки.As soon as the part is placed in the electrolyte, the drip supply of the corrective additive to the surface of the electrolyte begins and continues throughout the entire process at a speed of 2-7 ml / min per liter of electrolyte. Drip supply to the surface of the electrolyte with constant mixing of the correction solution allows you to maintain a constant volume of electrolyte, pH 3.5-5.0 and a constant composition of Nickel and phosphorus. In this way, nickel-phosphorus films with a thickness of 50-60 μm were obtained at a growth rate of 0.1-0.5 μm / min. The time of continuous operation of the electrolyte is not limited. PH control is carried out using a pH meter model 2696 Y8-FULL NAME 00.001RE GOST 22261-94 with a combined electrode TU 4215-004-35918409-2009. The thickness and composition of the nickel-phosphorus film over the thickness were controlled by layer-by-layer etching by gallium ion etching using an FEI Quanta 3D PEG electron-ion microscope and confirmed that the nickel-phosphorus films obtained have a uniform chemical composition over the entire film thickness.
После окончания осаждения никель-фосфорная пленка подвергалась травлению в растворах кислот до получения сверхчерного покрытия. Детали со сверхчерным покрытием применяются как конструкционные детали частей оптических устройств и информационных систем.After the deposition was completed, the nickel-phosphorus film was etched in acid solutions to obtain an ultra-black coating. Super-coated parts are used as structural parts for parts of optical devices and information systems.
Таким образом, разработанный способ формирования никель-фосфорных пленок позволяет поддерживать постоянный объем и состав электролита по основным компонентам, что обеспечивает осаждение пленок с постоянной скоростью и одинаковым химическим составом по всей толщине. Также способ увеличивает непрерывный срок службы электролита.Thus, the developed method for the formation of nickel-phosphorus films allows maintaining a constant volume and composition of the electrolyte along the main components, which ensures the deposition of films at a constant speed and the same chemical composition throughout the thickness. Also, the method increases the continuous life of the electrolyte.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014113650/02A RU2572914C2 (en) | 2014-04-09 | 2014-04-09 | Method for depositing nickel-phosphorus coating on metal surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014113650/02A RU2572914C2 (en) | 2014-04-09 | 2014-04-09 | Method for depositing nickel-phosphorus coating on metal surfaces |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014113650A RU2014113650A (en) | 2015-10-20 |
RU2572914C2 true RU2572914C2 (en) | 2016-01-20 |
Family
ID=54326768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014113650/02A RU2572914C2 (en) | 2014-04-09 | 2014-04-09 | Method for depositing nickel-phosphorus coating on metal surfaces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2572914C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105834582A (en) * | 2016-05-31 | 2016-08-10 | 哈尔滨工业大学 | Ni-P thick film with good machining performance |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU222109A1 (en) * | В. И. Лататуев, А. Д. Денисов , О. Л. Пешков | CHEMICAL NICKELING METHOD | ||
DD261813A1 (en) * | 1987-06-30 | 1988-11-09 | Elektronische Bauelemente Veb | METHOD FOR THE SEPARATION OF LOW-NICKEL NICKEL-PHOSPHOR RESISTANT LAYERS |
RU2293137C1 (en) * | 2005-07-13 | 2007-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" | Solution for chemical nickel plating |
RU2361967C1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-07-20 | Открытое акционерное общество "Уралэлектромедь" | Method of compacted nickel electro-extraction |
CN103451635A (en) * | 2013-06-24 | 2013-12-18 | 江苏盈科汽车空调有限公司 | Maintenance method for high-wear-resistant nickel-phosphorus alloy chemical plating solution for swash plates of automobile air conditioning compressors |
-
2014
- 2014-04-09 RU RU2014113650/02A patent/RU2572914C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU222109A1 (en) * | В. И. Лататуев, А. Д. Денисов , О. Л. Пешков | CHEMICAL NICKELING METHOD | ||
DD261813A1 (en) * | 1987-06-30 | 1988-11-09 | Elektronische Bauelemente Veb | METHOD FOR THE SEPARATION OF LOW-NICKEL NICKEL-PHOSPHOR RESISTANT LAYERS |
RU2293137C1 (en) * | 2005-07-13 | 2007-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" | Solution for chemical nickel plating |
RU2361967C1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-07-20 | Открытое акционерное общество "Уралэлектромедь" | Method of compacted nickel electro-extraction |
CN103451635A (en) * | 2013-06-24 | 2013-12-18 | 江苏盈科汽车空调有限公司 | Maintenance method for high-wear-resistant nickel-phosphorus alloy chemical plating solution for swash plates of automobile air conditioning compressors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014113650A (en) | 2015-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4091518B2 (en) | Electroless deposition of metals | |
KR101198353B1 (en) | Trivalent chromium plating solution and plating method using the same | |
RU2572914C2 (en) | Method for depositing nickel-phosphorus coating on metal surfaces | |
US20120164342A1 (en) | Method for removing impurities from plating solution | |
TWI452172B (en) | Supplement, method for manufacturing surface treated steel sheet | |
US8668817B2 (en) | System and method of plating metal alloys by using galvanic technology | |
EP4071280A1 (en) | Controlled method for depositing a chromium or chromium alloy layer on at least one substrate | |
JP2017226580A (en) | Method for producing crystalline metal oxide film | |
US11946152B2 (en) | Method and system for depositing a zinc-nickel alloy on a substrate | |
CN109778259A (en) | A kind of antimony electroplating solution and preparation method thereof | |
US5944879A (en) | Nickel hypophosphite solutions containing increased nickel concentration | |
CN101838827A (en) | Method for controlling components and surface defect of electroformed nickel-tungsten alloy | |
RU2613838C1 (en) | Oxalate electrolyte for copper-tin alloy deposition | |
CN104583457A (en) | Metal surface treatment liquid, surface treatment method for metal bases, and metal base obtained by surface treatment method for metal bases | |
JP2001049448A (en) | Electroless nickel plating method | |
TWI838438B (en) | A method for depositing a chromium or chromium alloy layer and plating apparatus | |
JPH0359143B2 (en) | ||
KR20150050611A (en) | Electrochemical reaction device comprising reaction solution control unit | |
US20230407507A1 (en) | Electroplating solutions | |
RU2572859C1 (en) | Method for obtaining nickel coating on glass | |
RU2625149C1 (en) | Solution for the chemical silvering of copper alloys and a method of its production | |
JP2005289767A (en) | Method of manufacturing metal oxide coating film | |
RU2184800C2 (en) | Electrolyte for deposition of zinc coat | |
BR112019018993B1 (en) | CONTROLLED METHOD FOR DEPOSITING A LAYER OF CHROME OR CHROME ALLOY ON AT LEAST ONE SUBSTRATE AND AQUEOUS DEPOSITION BATH | |
RU2333297C1 (en) | Electrolyte for precipitating nickel-cobalt alloy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |