RU2792669C1 - Method for chemical nickel plating of the surface of a metal-matrix composite material aluminum-silicon carbide - Google Patents
Method for chemical nickel plating of the surface of a metal-matrix composite material aluminum-silicon carbide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792669C1 RU2792669C1 RU2022132161A RU2022132161A RU2792669C1 RU 2792669 C1 RU2792669 C1 RU 2792669C1 RU 2022132161 A RU2022132161 A RU 2022132161A RU 2022132161 A RU2022132161 A RU 2022132161A RU 2792669 C1 RU2792669 C1 RU 2792669C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- etching
- washing
- carried out
- solution
- nickel
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области химической металлизации поверхности металломатричных композиционных материалов, в частности металломатричного композиционного материала алюминий-карбид кремния, (далее ММКМ AlSiC), и может быть использовано для получения функциональных покрытий в радиоэлектронной промышленности, приборостроении, авиационной промышленности. Поверхность ММКМ AlSiC представляет собой комбинацию чередующихся поверхностей алюминия и карбида кремния. При нанесении металлических покрытий на комбинированные поверхности возникают трудности, связанные с подготовкой поверхности материала перед химической металлизацией. The invention relates to the field of chemical metallization of the surface of metal-matrix composite materials, in particular aluminum-silicon carbide metal-matrix composite material (hereinafter MMCM AlSiC), and can be used to obtain functional coatings in the electronics industry, instrument making, aviation industry. The surface of MMCM AlSiC is a combination of alternating surfaces of aluminum and silicon carbide. When applying metal coatings to combined surfaces, there are difficulties associated with the preparation of the surface of the material before chemical plating.
Известен способ подготовки комбинированной поверхности металлдиэлектрик к химической металлизации, заключающийся в проведении операций травления, сенсибилизации и активирования, в котором после операции травления дополнительно проводят обработку поверхности в растворе, содержащем гидроксид натрия, моноэтаноламин, триэтаноламин, активирование поверхности ведут в растворе, содержащем PdCl2, HCl и глицин. [RU 2041575, 10.03.1992].A method is known for preparing a combined metal-dielectric surface for chemical metallization, which consists in carrying out etching, sensitization and activation operations, in which, after the etching operation, the surface is additionally treated in a solution containing sodium hydroxide, monoethanolamine, triethanolamine, surface activation is carried out in a solution containing PdCl2, HCl and glycine. [RU 2041575, 03/10/1992].
Недостатками способа являются: The disadvantages of the method are:
- большое количество технологических операций предварительной обработки поверхности, таких как сенсибилизация и активация. - a large number of technological operations of surface pretreatment, such as sensitization and activation.
- в растворе активации используется дорогостоящая соль палладия, что приводит к значительному удорожанию процесса подготовки поверхности. - an expensive palladium salt is used in the activation solution, which leads to a significant increase in the cost of the surface preparation process.
- в качестве сенсибилизирующего раствора используется система на основе солей олова, отличающаяся высокой нестабильностью при работе, в результате чего раствор необходимо часто менять. - as a sensitizing solution, a system based on tin salts is used, which is highly unstable during operation, as a result of which the solution must be changed frequently.
Известен способ химической металлизации комбинированных металлокерамических материалов, включающий в себя обработку поверхности деталей в сорбционном стабилизационном растворе, сенсибилизацию, и активирование в растворе, содержащем хлористый палладий и соляную кислоту. [RU 2350687, 27.03.2009].A known method of chemical metallization of combined cermet materials, including surface treatment of parts in a sorption stabilization solution, sensitization, and activation in a solution containing palladium chloride and hydrochloric acid. [RU 2350687, 03/27/2009].
Недостатками способа являются: The disadvantages of the method are:
- большое количество технологических операций предварительной обработки поверхности, таких как сенсибилизация и активация. - a large number of technological operations of surface pretreatment, such as sensitization and activation.
- в растворе активации используется дорогостоящая соль палладия, что приводит к значительному удорожанию процесса подготовки поверхности. - an expensive palladium salt is used in the activation solution, which leads to a significant increase in the cost of the surface preparation process.
- в качестве сенсибилизирующего раствора используется система на основе солей олова, отличающаяся высокой нестабильностью при работе, в результате чего раствор необходимо часто менять. - as a sensitizing solution, a system based on tin salts is used, which is highly unstable during operation, as a result of which the solution must be changed frequently.
Известен способ подготовки поверхности деталей из ферритов, керамики и ферритокерамики под нанесение металлических покрытий, включающий в себя обезжиривание, промывку в горячей проточной воде, промывку в холодной воде, химическое травление, промывку в холодной проточной воде, сенсибилизацию, промывку в холодной проточной воде, промывку в холодной дистиллированной воде, активирование в растворе палладия хлористого и кислоты соляной при температуре 12-15°C.A known method of preparing the surface of parts made of ferrites, ceramics and ferritoceramics for the application of metal coatings, including degreasing, washing in hot running water, washing in cold water, chemical etching, washing in cold running water, sensitization, washing in cold running water, washing in cold distilled water, activation in a solution of palladium chloride and hydrochloric acid at a temperature of 12-15°C.
[RU 2219284, 20.12.2003].[RU 2219284, 20.12.2003].
Недостатками способа являются: The disadvantages of the method are:
- большое количество технологических операций предварительной обработки поверхности, таких как сенсибилизация и активация. - a large number of technological operations of surface pretreatment, such as sensitization and activation.
- в растворе активации используется дорогостоящая соль палладия, что приводит к значительному удорожанию процесса подготовки поверхности. - an expensive palladium salt is used in the activation solution, which leads to a significant increase in the cost of the surface preparation process.
- в качестве сенсибилизирующего раствора используется система на основе солей олова, отличающаяся высокой нестабильностью при работе, в результате чего раствор необходимо часто менять.- as a sensitizing solution, a system based on tin salts is used, which is highly unstable during operation, as a result of which the solution must be changed frequently.
Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ химического никелирования поверхности металломатричного композиционного материала алюминий-карбид кремния, включающий обезжиривание, первую промывку, травление проводят в водном растворе, содержащем 20-35 мас. % фтористоводородной кислоты и 10-35 г/л аммония фтористого, в течение 15-30 с при температуре раствора от 10 до 40°C, вторую промывку, химическое осаждение никеля, третью промывку и сушку. [RU 2544319, 17.12.2013].The closest analogue of the proposed method is a method of chemical nickel plating of the surface of the aluminum-silicon carbide metal-matrix composite material, including degreasing, first washing, etching is carried out in an aqueous solution containing 20-35 wt. % hydrofluoric acid and 10-35 g/l ammonium fluoride, for 15-30 s at a solution temperature of 10 to 40°C, second washing, nickel chemical precipitation, third washing and drying. [RU 2544319, 12/17/2013].
Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:
- необходимость проводить предварительное обезжиривание поверхности,- the need to pre-degrease the surface,
- в состав раствора травления входит аммоний фтористый, который очень ядовит.- the etching solution contains ammonium fluoride, which is very toxic.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении сплошности и равномерности никелевого покрытия, его адгезии с комбинированной поверхностью ММКМ AlSiC, а также в упрощении технологического процесса за счет исключения стадий сенсибилизации и активации.The technical result of the invention is to ensure the continuity and uniformity of the Nickel coating, its adhesion with the combined surface of MMCM AlSiC, as well as to simplify the process by eliminating the stages of sensitization and activation.
Технический результат достигается тем, что способ химического никелирования поверхности металломатричного композиционного материала алюминий-карбид кремния включает травление, промывку, химическое осаждение никеля, промывку и сушку. Первое травление проводят в водном растворе щелочи, содержащем 50 г/л едкого натра, в течение 2-60 сек, при температуре 60-70°C, а второе травление в растворе, содержащем 800 мл/л азотной кислоты и 200 мл/л плавиковой кислоты, в течение 5-60 сек. при температуре 18-25°C. При этом после первого травления проводят промывку в горячей воде в течение 10-15 мин. и в холодной воде в течение 15-30 сек., а после второго травления проводят промывку только в холодной воде в течение 15-30 сек. Химическое осаждение никеля проводят в сернокислом растворе с натрием фосфорноватистокислым для химического никелирования с кислым значением рН 4,2-4,4 при температуре 80-84°C.The technical result is achieved by the fact that the method of chemical nickel plating of the surface of the aluminum-silicon carbide metal-matrix composite material includes pickling, washing, chemical nickel deposition, washing and drying. The first etching is carried out in an aqueous solution of alkali containing 50 g/l of sodium hydroxide for 2-60 seconds at a temperature of 60-70°C, and the second etching in a solution containing 800 ml/l of nitric acid and 200 ml/l of hydrofluoric acid, for 5-60 sec. at a temperature of 18-25°C. In this case, after the first etching, washing is carried out in hot water for 10-15 minutes. and in cold water for 15-30 seconds, and after the second etching, washing is carried out only in cold water for 15-30 seconds. Nickel chemical precipitation is carried out in a sulfuric acid solution with sodium hypophosphite for chemical nickel plating with an acid pH of 4.2-4.4 at a temperature of 80-84°C.
Оптимальной температурой раствора для первого травления является 60-70°С. При меньшей температуре процесс травления протекает значительно медленнее, а при большей ухудшается качество поверхности. Увеличение количества едкого натра ведет к увеличению скорости процесса травления, а уменьшение количества едкого натра к уменьшению скорости процесса и к увеличению времени обработки до нескольких минут.The optimum solution temperature for the first pickling is 60-70°C. At a lower temperature, the etching process proceeds much more slowly, and at a higher temperature, the quality of the surface deteriorates. An increase in the amount of caustic soda leads to increase the speed of the etching process, and a decrease in the amount of caustic soda to a decrease in the speed of the process and to an increase in processing time up to several minutes.
Оптимальной температурой раствора для второго травления является 18-25°С. При большей температуре процесс травления становится не контролируемым. Охлаждать раствор ниже комнатной температуры не целесообразно, поскольку это никак не влияет на процесс. Увеличение концентрации азотной кислоты и уменьшение плавиковой ведет к замедлению травления карбида кремния, увеличение концентрации плавиковой кислоты и уменьшение азотной приводит к интенсивному травлению карбида кремния и алюминия.The optimum solution temperature for the second pickling is 18-25°C. At higher temperatures, the etching process becomes uncontrollable. It is not advisable to cool the solution below room temperature, since this does not affect the process in any way. An increase in the concentration of nitric acid and a decrease in hydrofluoric acid leads to a slowdown in the etching of silicon carbide, an increase in the concentration of hydrofluoric acid and a decrease in nitric acid leads to intensive etching of silicon carbide and aluminum.
Оптимальный рН кислого раствора химического никелирования является 4,2-4,4. При рН меньше 4,2 процесс осаждения замедляется, при рН больше 4,4 происходит помутнение раствора и восстановление металлического никеля на стенках ванны. The optimum pH of an acidic chemical nickel plating solution is 4.2-4.4. At pH less 4.2, the deposition process slows down, at a pH greater than 4.4, the solution becomes cloudy and metallic nickel is restored on the walls of the bath.
Оптимальной температурой раствора химического никелирования является 82±2°С, при большей температуре происходит разложение гипофосфтита натрия, никель начинает восстанавливаться в объеме раствора и создает крупные никелевые набросы на поверхности детали, при меньшей температуре замедляется скорость процесса или процесс восстановления никеля не начинается.The optimal temperature of the chemical nickel plating solution is 82 ± 2°C, at a higher temperature sodium hypophosphite decomposes, nickel begins to be reduced in the volume of the solution and creates large nickel deposits on the surface of the part, at a lower temperature the process speed slows down or the nickel reduction process does not start.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На Фиг.1 представлены фотографии основания из ММКМ AlSiC без покрытия, выполненные с помощью микроскопа с кратностью увеличения X7, X45, X70. Figure 1 shows photographs of the base of MMCM AlSiC without coating, made using a microscope with a magnification of X7, X45, X70.
На Фиг.2 представлены фотографии основания из ММКМ AlSiC с подготовленной поверхностью для покрытия по предлагаемому способу, выполненные с помощью микроскопа с кратностью увеличения X7, X45, X70. Figure 2 shows photographs of the AlSiC MMCM base with a prepared surface for coating according to the proposed method, taken using a microscope with a magnification of X7, X45, X70.
На Фиг.3 представлены фотографии основания из ММКМ AlSiC с поверхностью покрытой химическим никелем толщиной 18 мкм по предлагаемому способу, выполненные с помощью микроскопа с кратностью увеличения X7, X45, X70. Figure 3 shows photographs of the base of MMCM AlSiC with a surface coated with chemical Nickel thickness of 18 μm according to the proposed method, made using a microscope with a magnification of X7, X45, X70.
На Фиг.4 представлены фотографии основания из ММКМ AlSiC с поверхностью покрытой 18 мкм химического никеля, 1 мкм гальванического никеля и 3 мкм золота, выполненные с помощью микроскопа с кратностью увеличения X7, X45, X70. Figure 4 shows photographs of the AlSiC MMCM base with a surface coated with 18 μm chemical nickel, 1 μm galvanic nickel and 3 μm gold, taken using a microscope with a magnification factor of X7, X45, X70.
Пример.Example.
Химическое никелирование поверхности теплоотводящего основания из ММКМ AlSiC площадью 23 см2 и толщиной 1,5 мм, для модуля СВЧ.Chemical nickel plating of the surface of a heat-removing base made of MMCM AlSiC with an area of 23 cm 2 and a thickness of 1.5 mm, for a microwave module.
Готовят щелочной раствор для первого травления: в 1 л воды добавляют 50 г едкого натра и перемешивают до полного растворения последнего, затем нагревают до 65°С. Деталь, закрепленную на проволоке или в фторопластовой корзине, погружают в приготовленный раствор. Процесс протекает с бурным газовыделением, происходит одновременное обезжиривание и травление детали. Травление идет в течение 2-60 секунд в зависимости от габаритов (толщины) детали. Для деталей крупногабаритных (толщиной ≥2 мм) травление от 5 до 60 секунд. Для деталей среднегабаритных (толщиной 1-2 мм) травление от 5 до 40 секунд. Для деталей малогабаритных (толщиной <1 мм) травление от 2 до 3 секунд. После травления в щелочном растворе деталь промывают в горячей проточной воде в течение 10-15 минут, затем в холодной проточной воде в течение 15-30 секунд. An alkaline solution is prepared for the first etching: 50 g of sodium hydroxide is added to 1 liter of water and stirred until the latter is completely dissolved, then heated to 65°C. The item, fixed on a wire or in a fluoroplastic basket, is immersed in the prepared solution. The process proceeds with rapid gas evolution, simultaneous degreasing and etching of the part occurs. Etching takes place within 2-60 seconds, depending on the dimensions (thickness) of the part. For large parts (thickness ≥2 mm) etching from 5 to 60 seconds. For medium-sized parts (thickness 1-2 mm) etching from 5 to 40 seconds. For small parts (thickness <1 mm) etching from 2 to 3 seconds. After etching in an alkaline solution, the part is washed in hot running water for 10-15 minutes, then in cold running water for 15-30 seconds.
Готовят раствор для второго травления: в 200 мл плавиковой кислоты добавляют 800 мл азотной кислоты и перемешивают. Деталь погружают в приготовленный раствор. Травление идет в течение 5-60 секунд в зависимости от габаритов (толщины) детали. Для деталей крупногабаритных (толщиной ≥2 мм) травление от 5 до 60 секунд. Для деталей среднегабаритных (толщиной 1-2 мм) травление от 5 до 40 секунд. Для деталей малогабаритных (толщиной <1 мм) травление от 5 до 8 секунд. После травления деталь промывают в холодной проточной воде в течение 15-30 секунд. (см. Фиг.2)Prepare a solution for the second pickling: add 800 ml of nitric acid to 200 ml of hydrofluoric acid and mix. The item is immersed in the prepared solution. Etching takes 5-60 seconds, depending on the dimensions (thickness) of the part. For large parts (thickness ≥2 mm) etching from 5 to 60 seconds. For medium-sized parts (thickness 1-2 mm) etching from 5 to 40 seconds. For small parts (thickness <1 mm) etching from 5 to 8 seconds. After etching, the part is washed in cold running water for 15-30 seconds. (see Fig.2)
Готовят сернокислый раствор с натрием фосфорноватистокислым для химического никелирования с кислым значением рН 4,2-4,4 и нагревают до 82±2°С. Деталь погружают в нагретый раствор химического никелирования. Длительность процесса зависит от необходимой толщины покрытия (скорость покрытия 6-9 мкм/ч). Покрытую до 18 мкм деталь промывают в горячей проточной воде 10 сек. и в холодной проточной воде 10 сек. Сушку покрытой детали производят обезвоживанием в ацетоне в течение 5 сек. и в сушильном шкафу при 100°С.Sulfuric acid solution is prepared with sodium hypophosphite for chemical nickel plating with an acid pH of 4.2-4.4 and heated to 82±2°C. The item is immersed in heated chemical nickel solution. The duration of the process depends on the required coating thickness (coating speed 6-9 µm/h). The part coated up to 18 microns is washed in hot running water for 10 seconds. and in cold running water for 10 sec. Drying of the coated part is carried out by dehydration in acetone for 5 seconds. and in an oven at 100°C.
Покрытие на изделии получили сплошным и равномерным. Отслаиваний покрытия не наблюдается.The coating on the product was solid and uniform . No peeling of the coating is observed.
Так как поверхность основания из ММКМ AlSiC и никелевое покрытие имеют схожий серый цвет, усложняется оценка сплошности покрытия. Поэтому для наглядности сплошности покрытия, на основание, покрытое 18 мкм химического никеля нанесли 1 мкм гальванического никеля и 3 мкм золота (см. Фиг.4). Благодаря тому, что золото имеет желтый цвет на Фиг. 4 хорошо видно, что покрытие сплошное, без просветов. Since the surface of the MMCM AlSiC base and the nickel coating have a similar gray color, it becomes more difficult to assess the continuity of the coating. Therefore, to visualize the continuity of the coating, on the base, coated with 18 microns of chemical nickel, 1 micron of electroplated nickel and 3 microns of gold were applied (see Fig.4). Because the gold is yellow in FIG. 4 clearly shows that the coating is continuous, without gaps.
Таким образом, способ подготовки поверхности и химического никелирования деталей из ММКМ AlSiC с использованием приведенных растворов позволяет объединить процессы обезжиривания и травления, наносить качественные никелевые покрытия без дополнительных процессов сенсибилизации и активации поверхности.Thus, the method of surface preparation and chemical nickel plating of parts from MMCM AlSiC using the above solutions makes it possible to combine the processes of degreasing and etching, to apply high-quality nickel coatings without additional processes of sensitization and surface activation.
Качество никелевого покрытия оценивалось проверкой адгезии (прогревом при 200°С в сушильном шкафу BINDER FED 720) и визуально под микроскопом Альтами СМ0745 на наличие дефектов покрытия (вспучивание, отслаивание, непрокрытие и т.д.).The quality of the nickel coating was assessed by checking adhesion (heating at 200°C in a BINDER FED 720 oven) and visually under an Altami CM0745 microscope for coating defects (bulging, peeling, non-coverage, etc.).
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2792669C1 true RU2792669C1 (en) | 2023-03-22 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2219284C1 (en) * | 2002-05-18 | 2003-12-20 | НИИ Приборостроения им. В.В. Тихомирова | Method of treating ferrite, ceramic, and ferrito-ceramic part surfaces before applying metal coatings |
RU2383965C1 (en) * | 2008-07-17 | 2010-03-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Method of treating silicon equipment |
CN103498156A (en) * | 2013-09-27 | 2014-01-08 | 成都四威高科技产业园有限公司 | Surface coating technology of silicon carbide particle reinforced aluminium-based composite |
RU2544319C1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of chemical nickelising and solution for its realisation |
RU2724289C1 (en) * | 2019-09-13 | 2020-06-22 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Housing of semiconductor device from metal matrix composite and method of its manufacturing |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2219284C1 (en) * | 2002-05-18 | 2003-12-20 | НИИ Приборостроения им. В.В. Тихомирова | Method of treating ferrite, ceramic, and ferrito-ceramic part surfaces before applying metal coatings |
RU2383965C1 (en) * | 2008-07-17 | 2010-03-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Method of treating silicon equipment |
CN103498156A (en) * | 2013-09-27 | 2014-01-08 | 成都四威高科技产业园有限公司 | Surface coating technology of silicon carbide particle reinforced aluminium-based composite |
RU2544319C1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of chemical nickelising and solution for its realisation |
RU2724289C1 (en) * | 2019-09-13 | 2020-06-22 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Housing of semiconductor device from metal matrix composite and method of its manufacturing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH06128757A (en) | Zincate solution improved to process aluminum and aluminum alloy and its processing method | |
CA1204969A (en) | Process for coating aluminum with zinc | |
RU2792669C1 (en) | Method for chemical nickel plating of the surface of a metal-matrix composite material aluminum-silicon carbide | |
RU2544319C1 (en) | Method of chemical nickelising and solution for its realisation | |
EP2627798A1 (en) | Process for electroless deposition of metals using highly alkaline plating bath | |
US3698939A (en) | Method and composition of platinum plating | |
KR960015549B1 (en) | Method for direct plating of iron on aluminium | |
EP0030305B1 (en) | Chemical pretreatment for method for the electrolytical metal coating of magnesium articles | |
JPH0312159B2 (en) | ||
JP2005511898A (en) | Pretreatment process for coating aluminum materials | |
US3505181A (en) | Treatment of titanium surfaces | |
JPS60211097A (en) | Electrochemical and chemical coating method of niobium | |
CN111733432B (en) | Zinc dipping solution and preparation method thereof, metal surface treatment method and aluminum part | |
US2836510A (en) | Nickel plating by chemical reduction | |
US3847648A (en) | Plating pre-treatment in acrylonitrile butadiene styrene | |
JP2007509233A (en) | Processed products coated with aluminum / magnesium alloy | |
JP2002514686A (en) | Nickel / boron containing paint | |
JPS63317699A (en) | Pretreatment of metallic plating | |
JPH1112763A (en) | Surface-treated aluminum component of vacuum equipment and its production | |
JP3176470B2 (en) | Multilayer coating method | |
US4844748A (en) | Process for the chemical surface treatment of an aluminous product with a view to its phosphating | |
US20240060203A1 (en) | Stabilization of the Deposition Rate of Platinum Electrolytes | |
JPH05214578A (en) | Production of noble metal electrocasting | |
JPS5914100B2 (en) | Electroless nickel plating method for high nickel chromium alloys | |
EP0153369B1 (en) | Electroless nickel plating of aluminum |