RU2756620C1 - Способ химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор - Google Patents

Способ химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор Download PDF

Info

Publication number
RU2756620C1
RU2756620C1 RU2021105755A RU2021105755A RU2756620C1 RU 2756620 C1 RU2756620 C1 RU 2756620C1 RU 2021105755 A RU2021105755 A RU 2021105755A RU 2021105755 A RU2021105755 A RU 2021105755A RU 2756620 C1 RU2756620 C1 RU 2756620C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nickel
copper
coatings
salt
solution
Prior art date
Application number
RU2021105755A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Геннадьевич Винокуров
Владимир Дмитриевич Скопинцев
Гульназ Мунировна Мухаметова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority to RU2021105755A priority Critical patent/RU2756620C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2756620C1 publication Critical patent/RU2756620C1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/48—Coating with alloys
    • C23C18/50—Coating with alloys with alloys based on iron, cobalt or nickel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нанесению химическим способом металлических покрытий сплавами на основе никеля и может быть использовано в машино- и приборостроении. Способ химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор на поверхность изделий включает выдержку изделий в водном растворе, содержащем компоненты при следующем соотношении, моль/л: соль никеля 0,075-0,125, соль меди 0,0008-0,0020, гипофосфит натрия 0,28-0,40, аминоуксусная кислота 0,10-0,40, дикарбоновая кислота 0,20-0,40, соль свинца (0,6-1,2)⋅10-5. При этом нанесение покрытия ведут при температуре 65-89°С и плотности загрузки 1-30 дм2/л в растворе с рН 5,2-6,1. Покрытие наносят на поверхность изделий из стали, меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов, пластмасс или волокнистых, порошкообразных и тканевых структур из природных или синтетических материалов. Обеспечивается снижение энергозатрат на формирование покрытия путем снижения температуры обработки, расширение перечня материалов, доступных для химического никелирования, стабилизация рН раствора, состава и свойств покрытий при длительном использовании и повышение микротвердости покрытий до уровня твердых хромовых покрытий. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

Description

Изобретение относится к нанесению химическим способом металлических покрытий сплавами на основе никеля-меди-фосфора и может быть использовано в машино- и приборостроении.
Известен способ химического никелирования обработкой изделий в растворе, содержащем (в г/л)
сульфат или хлорид никеля - 20-25
гипофосфит натрия - 20-25
аминоуксусная кислота - 7-20
ацетат натрия - 10-15
сульфид свинца - 0,001-0,050
при рН 5,0-6,0, температуре 90-95°С и плотности загрузки 1-2 дм2/л (ГОСТ 9.305-84 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий». - 1985. Издательство стандартов).
Указанный способ работоспособен при высоких температурах, обеспечивает умеренную скорость осаждения и невысокую производительность процесса, не может использоваться для обработки материалов с низкой температурой плавления; при длительной эксплуатации возможна дестабилизация раствора из-за протекания реакции в объеме раствора.
Известен способ химического никелирования путем обработки изделий в водном растворе, содержащем соли никеля и меди, гипофосфит натрия в качестве восстановителя и добавки комплексообразующих, буферирующих и стабилизирующих веществ при следующем соотношении компонентов, моль/л:
соль никеля (сульфат, хлорид или ацетат) - 0,075-0,125
соль меди (сульфат, хлорид или ацетат) - 0,0008-0,0016
гипофосфит натрия - 0,28-0,40
малоновая кислота - 0,10-0,20
янтарная кислота - 0,08-0,12
аминоуксусная кислота - 0,07-0,25
соль свинца (нитрат или ацетат) - 6⋅10-6-1,2⋅10-5
при рН 6,3-7,0 и температуре 87-96°С (Патент RU 2343222 от 13.07.2007, С23С 18/50, опубл. 10.01.2009, бюл. №1).
Указанный способ эффективен благодаря высокой скорости осаждения при обработке в растворах с температурой, близкой к кипению (87-96°С), что требует, однако, значительных энергозатрат. Высокая скорость осаждения вызывает резкое изменение состава раствора и соответственно функциональных характеристик получаемых покрытий, требует частых корректировок состава. Снижение температуры раствора вызывает существенное уменьшение скорости осаждения и производительности процесса. Кроме того, он неприменим для обработки материалов с низкой температурой плавления; так, некоторые пластмассы деформируются при указанных температурах (ПЭ, ПА, ПС, ПВХ, АБС). Получаемые покрытия содержат 7-9% фосфора и обладают после термообработки микротвердостью на уровне 9-10 МПа, что ниже значений микротвердости твердых хромовых покрытий. Следовательно, покрытия из данного раствора эффективны в качестве защитно-декоративных, но недостаточно эффективны в качестве защитно-упрочняющих.
Техническим результатом настоящего изобретения является снижение энергозатрат на формирование покрытий из раствора, повышение микротвердости покрытий до уровня твердых хромовых покрытий, возможность нанесения покрытий на подложки, не выдерживающие высокотемпературной обработки или материалы с высокоразвитой поверхностью.
Этот технический результат достигается способом химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор на поверхность изделий, включающий выдержку изделий в водном растворе, содержащем соли никеля, меди и свинца, гипофосфит натрия, аминоуксусной и дикарбоновой кислот, при этом нанесение ведут при температуре 65-89°С и плотности загрузки 1-30 дм2/л в растворе с рН 5,2-6,1 при следующем соотношении компонентов, моль/л:
соль никеля - 0,075-0,125
соль меди - 0,0008-0,0020
гипофосфит натрия - 0,28-0,40
аминоуксусная кислота - 0,10-0,40
дикарбоновая кислота - 0,20-0,40
соль свинца - (0,6-1.2)⋅10-5
Этот технический результат достигается также тем, что при температуре раствора 85-89°С нанесение ведут с плотностью загрузки 6-10 дм2/л, при температуре раствора 80-84°С 9-15 дм2/л, при температуре раствора 75-79°С - с плотностью загрузки 12-20 дм2/л, при температуре раствора 65-74°С - с плотностью загрузки 15-30 дм2/л.
Этот технический результат достигается также тем, что водный раствор для нанесения покрытий содержит в качестве соли никеля сульфат или хлорид или ацетат никеля, в качестве соли меди - сульфат или хлорид или ацетат меди, в качестве соли свинца - нитрат или ацетат свинца, а в качестве дикарбоновой кислоты - янтарную или малоновую кислоту.
Этот технический результат достигается также тем, что покрытия наносят на поверхность изделий из стали, меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов, пластмасс или волокнистых, порошкообразных и тканевых структур из природных или синтетических материалов.
Приготовление раствора осуществляют последовательным растворением в деионизированной воде органических кислот, затем неорганических солей и доведением рН до необходимой величины растворами щелочей.
Изобретение можно проиллюстрировать следующими примерами.
Пример 1 (по прототипу). На образцах из ст. 30 в течение 1 часа получены покрытия из электролита состава (моль/л): сульфат никеля - 0,125, сульфат меди - 0,0016, гипофосфит натрия - 0,40, малоновая кислота - 0,20, янтарная кислота - 0,12, аминоуксусная кислота - 0,25, нитрат свинца - 1,2⋅10-5, рН 7,0, температура 90°С. В таблице 1 (№1) приведены технологические показатели процесса осаждения (скорость осаждения покрытий, производительность процесса осаждения, изменение рН в процессе осаждения) и свойства полученных покрытий (содержание фосфора в покрытии и микротвердость покрытий).
Пример 2. На образцах из ст. 30 получены покрытия из электролита состава (моль/л): сульфат никеля - 0,125, сульфат меди - 0,0016, гипофосфит натрия - 0,36, янтарная кислота - 0,32, аминоуксусная кислота - 0,30, нитрат свинца - 1,2⋅10-5, рН 5,8. Покрытия осаждали при различных температурах и плотностях загрузки раствора. Продолжительность осаждения выбиралась так, чтобы толщина покрытий составляла 20±2 мкм. Технологические показатели процесса осаждения и свойства полученных покрытий приведены в таблице 1 (№2).
Пример 3. На образцах из ст. 30 получены покрытия из электролита состава (моль/л): сульфат никеля - 0,075, ацетат меди - 0,001, гипофосфит натрия - 0,28, янтарная кислота - 0,40, аминоуксусная кислота - 0,40, нитрат свинца - 6⋅10-6, рН 5,2. Покрытия осаждали при различных температурах и плотностях загрузки раствора. Продолжительность осаждения выбиралась так, чтобы толщина покрытий составляла 20±2 мкм. Технологические показатели процесса осаждения и свойства полученных покрытий приведены в таблице 1 (№3).
Пример 4. На образцах из ст. 30 получены покрытия из электролита состава (моль/л): хлорид никеля - 0,075, сульфат меди - 0,0008, гипофосфит натрия - 0,28, малоновая кислота - 0,40, аминоуксусная кислота - 0,40, ацетат свинца - 6⋅10-6, рН 5,2. Покрытия осаждали при различных температурах и плотностях загрузки раствора. Продолжительность осаждения выбиралась так, чтобы толщина покрытий составляла 20±2 мкм. Технологические показатели процесса осаждения и свойства полученных покрытий приведены в таблице 1 (№4).
Пример 5. На образцах из ст. 30 получены покрытия из электролита состава (моль/л): ацетат никеля - 0,1, хлорид меди - 0,0008, гипофосфит натрия - 0,36, янтарная кислота - 0,40, аминоуксусная кислота - 0,40, ацетат свинца - 9⋅10-6, рН 6,1. Покрытия осаждали при различных температурах и плотностях загрузки раствора. Продолжительность осаждения выбиралась так, чтобы толщина покрытий составляла 20±2 мкм. Технологические показатели процесса осаждения и свойства полученных покрытий приведены в таблице 1 (№5).
Как следует из приведенных данных, возможно проведение процесса химического никелирования при температурах ниже 90°С с соответствующим снижением энергозатрат на разогрев электролита и поддержание рабочей температуры. Однако для сохранения производительности процесса на уровне, соответствующем высокотемпературным растворам, необходимо увеличение плотности загрузки тем большее, чем ниже температура раствора. Нижнее значение рекомендуемой плотности загрузки определяется достижением производительности не ниже, чем у высокотемпературного раствора; верхнее значение плотности загрузки определяется опасностью дестабилизации электролита за счет протекания реакции в объеме раствора.
Предложенные электролиты в процессе осаждения в наименьшей степени изменяют первоначальное значение рН, что обеспечивает постоянство состава и свойств покрытий. В частности, содержание фосфора в полученных покрытиях составляет 4,1-7,2 мас. %, что соответствует наибольшей их микротвердости. Это позволяет формировать покрытия, по микротвердости не уступающие электроосажденным твердым хромовым покрытиям, и использовать их в качестве защитно-упрочняющих.
Figure 00000001
Figure 00000002
Дополнительным эффектом предложенного технического решения является возможность нанесения покрытий на подложки, не выдерживающие высокотемпературной обработки, или материалы с высокоразвитой поверхностью, что подтверждается следующими примерами.
Пример 6. На детали из полиэтилена после активирования в растворе хлорида палладия и сенсибилизации в растворе хлорида олова осаждали никель-фосфорное покрытие толщиной 3 мкм из электролита состава (моль/л): сульфат никеля - 0,125, сульфат меди - 0,0016, гипофосфит натрия - 0,40, янтарная кислота - 0,40, аминоуксусная кислота - 0,30, ацетат свинца - 1⋅10-5, рН 5,8, температура 65°С, плотность загрузки 1 дм2/л. После осаждения деформации подложки и отслаивания от нее покрытия не наблюдалось.
Пример 7. На тканый материал из базальтовых волокон после активирования в растворе хлорида палладия и сенсибилизации в растворе хлорида олова осаждали никель-фосфорное покрытие толщиной 1 мкм из электролита состава (моль/л): сульфат никеля - 0,125, сульфат меди - 0,0016, гипофосфит натрия - 0,40, янтарная кислота - 0,40, аминоуксусная кислота - 0,30, ацетат свинца - 1⋅10-5, рН 5,8, температура 70°С. Отмечено полное прокрытие всей поверхности базальтовых филаментов, отслаивания покрытия не наблюдалось.

Claims (5)

1. Способ химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор на поверхность изделий, включающий выдержку изделий в водном растворе, содержащем соли никеля, меди и свинца, гипофосфит натрия, аминоуксусную и дикарбоновую кислоты, отличающийся тем, что нанесение ведут при температуре 65-89°С и плотности загрузки 1-30 дм2/л в растворе с рН 5,2-6,1 при следующем соотношении компонентов, моль/л:
соль никеля 0,075-0,125 соль меди 0,0008-0,0020 гипофосфит натрия 0,28-0,40 аминоуксусная кислота 0,10-0,40 дикарбоновая кислота 0,20-0,40 соль свинца (0,6-1,2)⋅10-5
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при температуре раствора 85-89°С нанесение ведут с плотностью загрузки 6-10 дм2/л, при температуре раствора 80-84°С - с плотностью загрузки 9-15 дм2/л, при температуре раствора 75-79°С - с плотностью загрузки 12-20 дм2/л, при температуре раствора 65-74°С - с плотностью загрузки 15-30 дм2/л.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что водный раствор для нанесения покрытий содержит в качестве соли никеля сульфат или хлорид или ацетат никеля, в качестве соли меди - сульфат или хлорид или ацетат меди, в качестве соли свинца - нитрат или ацетат свинца, а в качестве дикарбоновой кислоты - янтарную или малоновую кислоту.
4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что покрытие наносят на поверхность изделий из стали, меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов, пластмасс или волокнистых, порошкообразных и тканевых структур из природных или синтетических материалов.
RU2021105755A 2021-03-05 2021-03-05 Способ химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор RU2756620C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021105755A RU2756620C1 (ru) 2021-03-05 2021-03-05 Способ химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021105755A RU2756620C1 (ru) 2021-03-05 2021-03-05 Способ химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2756620C1 true RU2756620C1 (ru) 2021-10-04

Family

ID=78000126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021105755A RU2756620C1 (ru) 2021-03-05 2021-03-05 Способ химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2756620C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114086163A (zh) * 2021-11-24 2022-02-25 沈阳工业大学 一种低熔点铝合金粘接片表面镀镍方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1507864A1 (ru) * 1987-12-03 1989-09-15 Предприятие П/Я В-2194 Раствор дл химического осаждени сплава на основе никел
RU2343222C1 (ru) * 2007-07-13 2009-01-10 Владимир Дмитриевич Скопинцев Способ химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор
CN102168261B (zh) * 2011-03-21 2012-08-15 山东建筑大学 一种低温化学镀Ni-Cu-P溶液及应用该溶液的化学镀Ni-Cu-P方法
CN103144370B (zh) * 2011-12-07 2016-07-13 深圳富泰宏精密工业有限公司 铝制品及其制备方法
RU2592601C1 (ru) * 2015-07-16 2016-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Способ химического нанесения покрытий из сплава никель-медь-фосфор
CN107096905A (zh) * 2017-04-28 2017-08-29 安徽恒利增材制造科技有限公司 一种钢铜复合缸体的浇铸方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1507864A1 (ru) * 1987-12-03 1989-09-15 Предприятие П/Я В-2194 Раствор дл химического осаждени сплава на основе никел
RU2343222C1 (ru) * 2007-07-13 2009-01-10 Владимир Дмитриевич Скопинцев Способ химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор
CN102168261B (zh) * 2011-03-21 2012-08-15 山东建筑大学 一种低温化学镀Ni-Cu-P溶液及应用该溶液的化学镀Ni-Cu-P方法
CN103144370B (zh) * 2011-12-07 2016-07-13 深圳富泰宏精密工业有限公司 铝制品及其制备方法
RU2592601C1 (ru) * 2015-07-16 2016-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Способ химического нанесения покрытий из сплава никель-медь-фосфор
CN107096905A (zh) * 2017-04-28 2017-08-29 安徽恒利增材制造科技有限公司 一种钢铜复合缸体的浇铸方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114086163A (zh) * 2021-11-24 2022-02-25 沈阳工业大学 一种低熔点铝合金粘接片表面镀镍方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105297085B (zh) 一种镀镍液制备镍基镀层的方法
US3032436A (en) Method and composition for plating by chemical reduction
US3925170A (en) Method and composition for producing bright palladium electrodepositions
JP2001500195A (ja) ニッケル―燐合金皮膜の電気めっき
CN109518237B (zh) 锌镍磷电镀液、其制备方法及电镀方法
JP2004124261A (ja) 金属の無電解析出法
RU2756620C1 (ru) Способ химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор
JP2009035806A (ja) ３価クロムめっき浴及びその製造方法
US6183546B1 (en) Coating compositions containing nickel and boron
US3024134A (en) Nickel chemical reduction plating bath and method of using same
JP5336762B2 (ja) 銅‐亜鉛合金電気めっき浴およびこれを用いためっき方法
CN103820824A (zh) 一种防止电镀铬产品过亮的珍珠镍电镀方法
CN109371434B (zh) 一种中性镀镍溶液及中性镀镍工艺
CN111235557A (zh) 一种化学镀镍液及化学镀镍方法
US3489576A (en) Chemical nickel plating
JP2735163B2 (ja) 無電解メッキに用いる耐摩耗性ニッケル―ホウ素コーティング材
RU2343222C1 (ru) Способ химического нанесения покрытия из сплава никель-медь-фосфор
US2774688A (en) Nickel plating by chemical reduction
RU2592601C1 (ru) Способ химического нанесения покрытий из сплава никель-медь-фосфор
CA1062649A (en) Electrodeposition of tin-containing alloys and bath therefor
US3667972A (en) Chemical nickel plating baths
US4681630A (en) Method of making copper colloid for activating insulating surfaces
US2829059A (en) Electroless chromium plating
JPH07508507A (ja) ニッケル鍍金された成形部材の製造法
US5494710A (en) Electroless nickel baths for enhancing hardness