Способ нанесения многослойного покрытия на диэлектрический материал, диэлектрический материал и изделие из него

 

Изобретение относится к гальваническому производству, а именно к нанесению покрытий на диэлектрические материалы. Способ включает последовательную обработку материала в двух сорбционных водных растворах, сушку и нанесение композиционного покрытия из электролита. После каждой сорбционной обработки материал промывают и сульфидируют. Композиционное покрытие наносят на основе никеля или его сплава с включением твердых частиц одного или нескольких соединений, выбранных из группы: сульфиды молибдена и вольфрама, селениды кадмия, цинка, тантала и молибдена, оксиды ниобия, алюминия, кремния, алмаз и графит. По указанному способу получают диэлектрический материал с многослойным покрытием, обеспечивающий повышение защиты от воздействия магнитных, электромагнитных, земных и космических излучений и изделие из этого материала. 3 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к гальваническому производству, а именно к нанесению покрытий на диэлектрические материалы, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для защиты биообъектов и технических средств от воздействия магнитных, электромагнитных и космических излучений.

Известен способ обработки диэлектрических материалов, включающий получение на их поверхности сульфидных покрытий, содержащих сульфиды цинка, меди, аммония, металлизацию (SU 1110819, МПК 7 C 23 C 18/52, C 25 D 5/56, 30.08.1984). Однако этот способ не обеспечивает получение тонкого, равномерного покрытия и его свойства ухудшаются в течение непродолжительного хранения. Необходимо также часто корректировать состав раствора и выдерживать его температуру в заданном режиме, что усложняет процесс обработки диэлектрического материала.

Наиболее близким техническим решением к предложенным способу нанесения многослойного покрытия диэлектрическому материалу и изделию является способ, материал и изделие, раскрытые в описании к заявке RU 97107530 (МПК 7 C 23 C 18/16, 20.04.1999). Способ включает обработку в сорбционном растворе, содержащем соли меди, цинка, кобальта, аммония, щелочной агент и органические добавки, при температуре не менее 4^oC в течение 1-2 минут, обработку в растворе с сульфидирующим компонентом, сушку и нанесение металлического покрытия. При этом обработку в сорбционном растворе, промывку и сульфидирование проводят до трех раз. Покрытие наносят на ткань, бумагу, пленку, пластмассу, нетканный материал.

Полученный материал и изделие позволяют защитить биообъекты от электромагнитных и других излучений, однако данный материал обладает низкими физико-механическими и химическими свойствами: повышенным коэффициентом трения, внутренним напряжением, которое значительно понижает пластичность и прочность материала, недостаточной износостойкостью, в местах изгибов многослойное покрытие охрупчивается и осыпается, пониженной коррозионной стойкостью в щелочных, слабокислых растворах и атмосфере.

Задачей изобретения является повышение физико-механических и химических свойств диэлектрического материала с многослойным покрытием и изделий из него.

Для достижения поставленной задачи в известном способе нанесения многослойного покрытия на диэлектрический материал, включающем последовательную обработку материала в двух сорбционных водных растворах, сушку и нанесение металлического покрытия, при этом первый сорбционный водный раствор содержит соли меди, цинка и кобальта, второй - соли меди, цинка и аммония, а после каждой обработки в сорбционном водном растворе материал промывают и сульфидируют в водном растворе с серосодержащим компонентом, новым является то, что обработку в каждом сорбционном водном растворе ведут в течение 0,5 - 2 минут, при этом первый раствор дополнительно содержит минеральную кислоту и соль высших аминов, второй - соль марганца или кобальта и соединение из класса аминоспиртов, а в качестве металлического покрытия наносят композиционное электрохимическое покрытие на основе никеля или его сплава с включением частиц твердой фазы, в качестве которых выбирают частицы одного или нескольких соединений, выбранных из группы, включающей сульфиды молибдена и вольфрама, селениды кадмия, цинка, тантала и молибдена, оксиды ниобия, алюминия, титана, кремния, алмаз и графит.

В соответствии с предложенным способом нанесения многослойного покрытия получают диэлектрический материал с многослойным покрытием и изделие из него. При этом диэлектрический материал предназначен для защиты от воздействия магнитных, электромагнитных, земных и космических излучений и выполнен в виде полосы, толщина многослойного покрытия с одной стороны полосы превышает толщину покрытия с ее противоположной стороны, а изделие может быть выполнено в виде ткани, чехла, костюма, фартука, жилета, головного убора, экрана, повязки, пояса, прокладки, элемента прибора.

Предложенный способ позволяет получить тонкое, плотное, равномерное по толщине, многослойное, иглопробиваемое покрытие. Внутренние сульфидные слои этого покрытия обладают высоким электрическим удельным сопротивлением 1•10³ - 8•10⁴ Ом/см², что превышает значение сопротивления сульфидного покрытия, полученного по способу, являющимся наиболее близким аналогом к предложенному.

Соли, применяемые в сорбционном растворе, могут быть различными солями неорганических кислот, например, сернокислыми, хлоридными, азотнокислыми.

В качестве серосодержащего компонента применяют соединения, содержащие ионы серы, например H₂S, Na₂S, NaHS и т.д. Сорбционные водные растворы содержат органические добавки, представляющие собой смачивающие, комплексообразующие, ингибирующие и поверхностно-активные вещества.

Металлическое покрытие, являющееся наружным, представляет собой композиционное электрохимическое покрытие и имеет основу (матрицу) из никеля или его сплава с частицами твердой фазы. Твердая фаза может представлять собой одно соединение, например селенид кадмия, а в случае осаждения поликомпозиционного покрытия - несколько соединений, например сульфид молибдена и селенид молибдена. Твердая фаза вводится в электролит в виде мелкодисперсного порошка.

Пример. Полосу из капронового волокна в виде рулона пропускают через ряд ванн для двустороннего нанесения покрытия на ее поверхности по следующей схеме.

1. Обработка в сорбционном растворе, содержащем CuSO₄•5H₂O ZnCl₂ CoCl₂•6H₂O уротропин HCl(d=1,19) при температуре 20^oC, длительности обработки 1 мин.

2. Промывка в проточной воде.

3. Обработка в сульфидирующем водном растворе, содержащем, г/л Na₂S - 50-100, при длительности обработки 1 мин.

4. Промывка в проточной воде.

5. Обработка в сорбционном растворе, содержащем, г/л MnSO₄•7H₂O
CuSO₄•5H₂O
ZnSO₄•7H₂O
NH₄OH (25%)
триэтаноламин
при температуре 20^oC, длительности обработки 1 мин.

6. Промывка в проточной воде.

7. Обработка в сульфидирующем водном растворе, содержащем, г/л
Na₂S - 50-100,
при длительности обработки 1 мин.

8. Промывка в проточной воде.

9. Сушка.

10. Нанесение композиционного покрытия ведут в барабанной установке из электролита, содержащего
NiSO₄•7H₂O
NiCl₂•6H₂O
MgSO₄•7H₂O
H₃BO₃
CoSO₄•7H₂O
MoS₂
при плотности тока 1-5 А/дм², температуре электролита 45-55^oC, при перемешивании.

Полученное покрытие является сплошным, плотным, пластичным и имеет с каждой стороны равномерную толщину, при этом толщина покрытия с одной стороны составляет 2-6 мкм, а с противоположной 0,1-2 мкм. Стойкость к истиранию превышает 2800 циклов.

Физико-механические свойства никель-кобальтовых покрытий до (числитель) и после (знаменатель) введения добавок дисульфидов и оксидов приведены в таблице.

Проведенные испытания физико-механических свойств многослойных покрытий Ni-Co-MoS₂, Ni-Co-WS₂, Ni-Co-NbO показали, что включение частиц дисперсных веществ со слоистой структурой (сульфиды Mo и W) приводит к снижению коэффициента трения больше, чем дисперсная фаза NbO, но коэффициент трения у композиционного материала в несколько раз ниже, чем у материала без добавления твердой фазы.

Внутренние напряжения многослойных покрытий композиционного материала, приведенные в таблице, значительно ниже, чем материала без добавления твердой фазы и стремятся к нулю. Многослойное покрытие становится более прочным, эластичным, износоустойчивым. Износоустойчивость к истиранию превышает 2800 циклов.

Проведенные испытания химических свойств многослойных покрытий Ni-Co-MoS₂, Ni-Co-WS₂, Ni-Co-NbO показали, что включение твердой фазы сульфидов и оксидов повышает атмосферостойкость и коррозионную стойкость в щелочных, слабокислых растворах, т.к. в них коррозионный процесс локализуется на поверхности покрытия.

Полученный материал обладает гибкостью, мягкостью, воздухонепроницаемостью, высокими адгезионными и защитными свойствами от электромагнитных излучений, а изделия, выполненные из него, могут применяться в медицине, быту, на производстве, в различных отраслях народного хозяйства.

При публикации описания заявки и патента в примере конкретного выполнения способа в операциях 1, 5, 10 не печатать концентрации компонентов, а их наименования указать в строчку.

Формула изобретения

1. Способ нанесения многослойного покрытия на диэлектрический материал, включающий последовательную обработку материала в двух сорбционных водных растворах, сушку и нанесение металлического покрытия, при этом первый сорбционный водный раствор содержит соли меди, цинка и кобальта, второй - соли меди, цинка и аммония, а после каждой обработки в сорбционном водном растворе материал промывают и сульфидируют в водном растворе с серосодержащим компонентом, отличающийся тем, что обработку в каждом сорбционном водном растворе ведут в течение 0,5-2 мин, при этом первый раствор дополнительно содержит минеральную кислоту и соль высших аминов, второй - соль марганца или кобальта и соединение из класса аминоспиртов, а в качестве металлического покрытия наносят композиционное электрохимическое покрытие на основе никеля или его сплава с включением частиц твердой фазы, в качестве которых выбирают частицы одного или нескольких соединений, выбранных из группы, включающей сульфиды молибдена и вольфрама, селениды кадмия, цинка, тантала и молибдена, оксиды ниобия, алюминия, титана, кремния, алмаз и графит.

2. Диэлектрический материал с многослойным покрытием отличающийся тем, что он получен способом по п.1.

3. Диэлектрический материал по п.2, отличающийся тем, что он выполнен в виде полосы, при этом толщина многослойного покрытия с одной стороны полосы превышает толщину покрытия с ее противоположной стороны.

4. Диэлектрический материал по п.2, отличающийся тем, что он предназначен для защиты от воздействия магнитных, электромагнитных, земных и космических излучений.

5. Изделие из диэлектрического материала с многослойным покрытием отличающееся тем, что оно выполнено из материала по п.2.

6. Изделие по п.5, отличающееся тем, что оно выполнено в виде ткани, чехла, костюма, фартука, жилета, головного убора, экрана, повязки, пояса, прокладки, элемента прибора.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Другие изменения, связанные с зарегистрированными изобретениями

Изменения:
Публикацию о досрочном прекращении действия патента на изобретение считать недействительной

Номер и год публикации бюллетеня: 7-2005

Извещение опубликовано: 27.04.2005        БИ: 12/2005