Низкоконцентрированный электролит никелирования

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2248414:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) (RU)

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электрохимическому нанесению блестящих никелевых покрытий. Состав электролита, г/л: хлорид никеля 50-100, борная кислота 30-45, сульфат натрия 2-5, сахарин 0,5-2,5, гликолят калия 4-8. Использование электролита позволяет наносить блестящие никелевые покрытия при высоких плотностях тока из низкоконцентрированных электролитов без перемешивания и принудительного перекачивания раствора при температуре 18-40°С. 2 табл.

Изобретение относится к электролитическому никелированию, в частности к высокопроизводительным низкоконцентрированным электролитам блестящего никелирования.

Известен хлоридный электролит никелирования состава, г/л: хлорид никеля 200-300, ацетат аммония 50-75, при температуре 20-35°С катодная плотность находится в пределах 3-10 А/дм², а скорость осаждения никеля достигает 2,01 мкм/мин (А.с. 541901 СССР. Электролит никелирования / М. - Н.П.Вайилавичене, Р.П.Ширвите, А.И.Бодневас. - Опубл. в БИ 1977, №1).

В хлоридном электролите никелирования состава, г/л: хлорид никеля 200-275, фторид натрия 1-2, соляная кислота 100-140 при температуре 20-25°С катодная плотность находится в пределах 20-30 А/дм², а скорость осаждения никеля достигает 4,3 мкм/мин (Попилов Л.Я. Советы заводскому технологу. - Л.: Лениздат, 1975. - 264 с.).

В хлоридном электролите никелирования состава, г/л: хлорид никеля 50-350, сульфат натрия или калия 5-25, хлорамин Б или сахарин 0,5-2,5, Новокор-Н 0,15-9,8 при рН 1,1 и температуре 60°С предельно допустимая плотность тока достигает 26 А/дм², а скорость осаждения никеля достигает 4,37 мкм/мин (Патент 2071996 РФ. Водный электролит блестящего никелирования, его вариант. В.И.Балакай. - Опубл. в БИ 1997, №2).

В хлоридном электролите никелирования состава, г/л: хлорид никеля 200-300, борная кислота 25-35, сахарин 0,6-1,2, фторид аммония 60-80, 1,4-бутиндиол 0,3-0,8, тетраметилгликоль 0,5-2,0 при температуре 21-25°С и рН электролита 1,0 предельно допустимая катодная плотность тока достигает 42 А/дм², а скорость осаждения никеля достигает 6,8 мкм/мин (А.С. №1737024 СССР. Электролит блестящего никелирования. Ф.И.Кукоз, И.Д.Кудрявцева, В.И.Балакай, В.И.Михайлов. - Опуб. в БИ 1992, №20).

Однако данные электролиты имеют низкие скорости нанесения никелевых покрытий, а также в основном являются высококонцентрированными.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электролит никелирования следующего состава, г/л:

хлорид никеля 50-100

борная кислота 25-35

сульфат натрия 2-5

сахарин 0,5-1,5

кубовые остатки 1,4-бутиндиола 3-8

фторид аммония 20-60

β-аланин 20-40

при температуре 21-25°С и рН электролита 1,0 предельно допустимая катодная плотность тока достигает 62 А/дм², а скорость осаждения никеля достигает 6,61 мкм/мин (Патент №2213810. Низкоконцентрированный электролит блестящего никелирования. В.И.Балакай, И.Д.Кудрявцева. - Опубл. в БИ 2003, №28).

Однако данный электролит имеет низкий выход по току, является более сложным по составу и имеет недостаточную скорость нанесения никелевых покрытий.

Задачей настоящего изобретения является увеличение скорости нанесения никелевых покрытий из низкоконцентрированных электролитов без перемешивания и принудительного перекачивания электролита.

Указанная задача достигается тем, что в электролит никелирования, содержащий хлорид никеля, борную кислоту, сульфат натрия, сахарин, дополнительно вводят гликолят калия при следующем соотношении компонентов, г/л:

хлорид никеля 50-100

борная кислота 30-45

сульфат натрия 2-5

сахарин 0,5-2,5

гликолят калия 4-8

Электроосаждение никеля ведется при температуре 18-40°С без перемешивания и перекачивания электролита, аноды никелевые.

Не известны технические решения, в которых гликолят калия использовался бы в качестве увеличения скорости нанесения никелевых покрытий в низкоконцентрированных электролитах.

Порядок приготовления электролита: в дистиллированную воду, нагретую до температуры 100°С, вводили необходимое количество борной кислоты, а затем соли никеля. Сахарин и гликолят калия вводили в электролит при температуре 40-60°С и доводили объем и рН до необходимого. рН электролит доводят либо соляной кислотой, либо раствором гидроокиси натрия или калия (100-150 г/л).

Электролит стабилен в работе. Компоненты корректируются на основании химического анализа электролита.

Примеры составов предлагаемого электролита и электролита-прототипа для осаждения никелевых покрытий и режимы осаждения приведены в табл.1.

Граничные концентрации компонентов электролита определены экспериментально.

1. Увеличение содержания хлорида никеля выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно, что связано с уменьшением рассеивающей способности электролита, увеличением уноса никеля вместе с деталями после их покрытия.

2. Уменьшение содержания хлорида никеля ниже нижнего заявляемого предела приводит к резкому уменьшению скорости нанесения никелевых покрытий, выхода по току никеля.

3. Увеличение содержания борной кислоты выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно, что связано с предельной растворимостью борной кислоты.

Таблица 1 Состав предлагаемого электролита и электролита-прототипа и режимы электролиза
Состав электролитов и режимы электролиза	Концентрация компонентов, г/л
1	2	3	4	5	прот.
Хлорид никеля	40	50	75	100	125	100
Борная кислота	20	30	38	45	46	35
Сульфат натрия	1	2	3,5	5	7	5
Гликолят калия	2	4	6	8	10	-
Сахарин	0,2	0,5	1,5	2,5	3,0	1,5
Фторид аммония	-	-	-	-	-	60
Кубовые остатки 1,4-бутиндиола	-	-	-	-	-	8
β-аланин	-	-	-	-	-	40
рН электролита	2,7	2,5	1,8	1,2	1,0	1,0
Температура, °С	16	18	29	40	45	21

4. Уменьшение содержания борной кислоты ниже нижнего заявляемого предела приводит к снижению скорости нанесения никелевых покрытий, уменьшению выхода по току, ухудшению качества осаждаемого покрытия.

5. Увеличение содержания сульфата натрия выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно, что приводит к уменьшению скорости нанесения никелевых покрытий.

6. Уменьшение содержания сульфата натрия ниже нижнего заявляемого предела приводит к снижению скорости нанесения никелевых покрытий.

7. Увеличение содержания сахарина выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно, что связано с предельной растворимостью хлорамина Б.

8. Уменьшение содержания сахарина ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшения качества осаждаемого покрытия.

9. Увеличение содержания гликолята калия выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно, что связано с уменьшением выхода по току, ухудшением качества осаждаемого покрытия.

10. Уменьшение содержания гликолята калия ниже нижнего заявляемого предела приводит к снижению скорости нанесения никелевых покрытий и ухудшению качества осаждаемого покрытия.

В табл. 2 представлены сравнительные эксплуатационные характеристики электролитов и физико-механические свойства никелевых покрытий, осажденных из низкоконцентрированного электролига при температуре (18-40°С), без перемешивания и циркуляции электролита.

Таблица 2 Свойства электролитов и покрытий
Характеристики электролита и никелевых покрытий	Электролиты
1	2	3	4	5	прот.
Максимальная скорость осаждения, мкм/мин	0,3	1,2	3,7	6,94	6,8	6,61
Выход по току, %	81	87	89	92	86	52
Микротвердость, ГПа	3,4	3,5	3,7	4,4	4,7	5,2
Пористость при толщине 4-5 мкм, пор/см²	1	1	2	5	8	0
Сцепление с основной из стали, меди и ее сплавов	Удовлетворяет ГОСТ 9.302-88
Стабильность электролита, %	100	100	100	100	100	100

Как видно из табл. 2, скорость нанесения никелевых покрытий из низкоконцентрированного хлоридного электролита при температуре 18-40°С без перемешивания и перекачивания электролита по сравнению со скоростью нанесения покрытий из электролита прототипа в 1,1 раза выше. Физико-механические свойства осаждаемых покрытий из предлагаемого электролита достаточно высокие.

Низкоконцентрированный электролит блестящего никелирования, содержащий хлорид никеля, борную кислоту, сульфат натрия, сахарин, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гликолят калия при следующем соотношении компонентов, г/л:

хлорид никеля 50-100,

борная кислота 30-45,

сульфат натрия 2-5,

сахарин 0,5-2,5,

гликолят калия 4-8.

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий, в частности никелевых, гальваническим способом на изделия из титана и его сплавов типа ВТ 3-1, ВТ9 и может быть использовано в авиационной промышленности и др.

Низкоконцентрированный электролит блестящего никелирования // 2213810

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электрохимическому нанесению блестящих никелевых покрытии. .

Способ нанесения защитно-декоративного покрытия // 2202654

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано при нанесении защитно-декоративных никелевых покрытий на различные металлические поверхности.

Способ кондиционирования наружной поверхности элемента изложницы для непрерывного литья металлов, изготовленного из меди или медного сплава // 2177857

Электролит для нанесения никелевого покрытия // 2176688

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к нанесению никелевых покрытий, и может найти применение в различных отраслях промышленности для увеличения срока службы и долговечности деталей машин и оборудования.

Электролит никелирования // 2172797

Изобретение относится к электрохимии, в частности к электролитам для получения никелевых покрытий. .

Электролит "виктория" // 2143502

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к нанесению защитно-декоративных никелевых покрытий, обеспечивающих высокую коррозионную стойкость машин, аппаратов, приборов в жестких условиях эксплуатации в различных отраслях промышленности.

Способ получения электролита для осаждения металлического никеля (варианты) // 2132889

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электролитическому осаждению никелевых покрытий. .

Электролит для получения никелевых покрытий // 2131950

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к получению никелевых покрытий с низким переходным сопротивлением, используемых в радиоэлектронике, вычислительной технике и технике средств связи.

Электролит для осаждения покрытий сплавом никель-бор // 2113554

Способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы // 2251589

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам нанесения износостойких карбидохромовых покрытий, и может быть использовано для защиты поверхности изделий из титана и его сплавов от воздействия агрессивных сред, абразивного износа и высоких температур

Электролит и способ никелирования изделий из алюминия и его сплавов // 2259429

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в радиотехнической промышленности, приборостроении, авиационной промышленности и в других областях народного хозяйства для антикоррозионной защиты алюминия и его сплавов и придания им специальных свойств

Способ и установка для гальванического осаждения никеля, кобальта, сплавов никеля или сплавов кобальта с использованием периодических импульсов тока // 2281990

Кислый электролит и способ электролитического нанесения сатинированных никелевых покрытий // 2311497

Способ электролитического осаждения кобальта // 2340709

Изобретение относится к гальваностегии и может быть использовано для получения кобальта электролитическим способом, а также может найти применение в областях техники, в которых предъявляются требования высокой коррозионной стойкости, твердости и магнитных свойств

Способ нанесения гальванических покрытий никелем // 2354756

Изобретение относится к области гальваностегии

Способ электролитического никелирования // 2431000

Изобретение относится к области гальваностегии, а именно: к процессам нанесения никелевого покрытия на поверхность металлического изделия

Способ нанесения никелевого покрытия на стальные и медные детали в электролите никелирования // 2489525

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов

Способ нанесения никель-боридного покрытия на изделия из металлов // 2506343

Изобретение относится к технологии металлизации поверхности, а именно к способу нанесения никель-боридного покрытия на изделия из металлов методом автокаталитического осаждения из щелочного раствора. Раствор содержит следующие компоненты, мас.%: хлорид никеля 0,35-0,63, борогидрид натрия 0,025-0,105, вольфрамат свинца 0,0018-0,0054, этилендиамин 20,0-28,0, гидроксид натрия до получения величины pН от 10,0 до 14,0, деминерализованная вода остальное. Перед осаждением покрытия на обрабатываемую деталь подают ток с плотностью 0,027±0,005 А/см2. В частных случаях осуществления изобретения ток подают в течение 5-60 сек, а концентрацию раствора и его температуру подбирают с обеспечением скорости осаждения покрытия от 10 до 12 мкм/час. Получается механически прочное, с хорошей адгезией, а также стойкое к истиранию блестящее покрытие на основе никеля. 2 з.п. ф-лы.

Способ формирования жаростойких покрытий на основе алюминида никеля (nia1) // 2507310

Изобретение относится к нанесению покрытий и может быть использовано при получении жаростойких и антифрикционных покрытий на детали из углеродистых и легированных сталей, работающих в условиях повышенных температур до 1600°C и сухого трения. Покрытие формируют на стальных деталях путем нанесения алюминиевого слоя жидкофазным способом и проведение диффузионного отжига. Перед нанесением алюминиевого слоя стальную деталь никелируют, после чего наносят алюминиевый слой из расплава технически чистого алюминия при температуре 800-850°C в течение 3-4 с и проводят диффузионный отжиг при температуре 950-1100°C в течение 6-10 часов. Способ позволяет повысить производительность и снизить стоимость нанесения покрытия. 1 пр.