Раствор для химического осаждения никель-фосфорных покрытий

Авторы патента:

Игнатенко Наталья Львовна (RU)

Кужаров Александр Сергеевич (RU)

Логинов Владимир Тихонович (RU)

Левинцев Валерий Анатольевич (RU)

Демидченко Юлия Васильевна (RU)

Данюшина Галина Алексеевна (RU)

Кужаров Андрей Александрович (RU)

Дерлугян Петр Дмитриевич (RU)

C23C18/36 - с использованием гипофосфитов

Владельцы патента RU 2354746:

Федеральное Государственное унитарное предприятие "Особое конструкторско-технологическое бюро "ОРИОН" (RU)

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом никелировании стальных деталей, которые могут быть использованы в химической промышленности, машиностроении. Раствор для химического осаждения никель-фосфорных покрытий содержит никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, поливинилпирролидон, фторированное поверхностно-активное вещество и воду при следующем соотношении компонентов, г/л: никеля дихлорид 10,0-15,0, янтарная кислота 12,0-15,0, натрия фторид 2,0-3,0, натрия гидроксид 4,0-6,0, натрия гипофосфит 17,0-20,0, поливинилпирролидон 2,0-2,5, фторированное ПАВ 2,0-6,0. Полученные из раствора покрытия обладают повышенной влагостойкостью и износостойкостью за счет повышения их гидрофобности и олеофобности. 2 табл.

Известны никель-фосфорные покрытия, содержащие различные добавки и легированные другими металлами (Вишенков С.А. Химические и электрохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975 г.). Инертные частицы вводятся в раствор химического никелирования и осаждаются вместе с никелем, образуя композиционные покрытия.

Наиболее близким (прототип) по составу является раствор (Патент №2287612 «Раствор для получения композиционного покрытия химическим осаждением», опубл. 20.11.2006 г. Бюл. №32), следующего состава, г/л:

Никеля дихлорид	10-15
Янтарная кислота	12-15
Натрия фторид	2-3
Натрия гидроксид	4-6
Натрия гипофосфит	17-20
Фторопластовая
суспензия Ф-4МД	25-20
Нитрид бора	0,5-1,0
Поливинилпирролидон	1,0-1,5
Меди сульфат	0,1-0,3

Часто на таких предприятиях, как маслоэкстракционные заводы, градирни, необходимо использовать материалы или покрытия, обладающие гидрофобностью и олеофобностью. Однако покрытия, полученные из раствора по прототипу, не обладают указанными свойствами.

Перед авторами стояла задача повышения влагостойкости, маслостойкости и износостойкости покрытий путем повышения их гидрофобности и олеофобности.

Поставленная задача решается тем, что в раствор, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, поливинилпирролидон, дополнительно введено фторированное поверхностно-активное вещество (ФПАВ) и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид	10-15
Янтарная кислота	12-15
Натрия фторид	2-3
Натрия гидроксид	4-6
Поливинилпирролидон	2-2,5
Натрия гипофосфит	17-20
Фторированное ПАВ	2-6

Сущность изобретения заключается в том, что введение в раствор химического никелирования фторированного поверхностно-активного вещества способствует не только повышению качества покрытия (более высокий блеск), но и сообщают поверхности полученных покрытий гидрофобные и олеофобные свойства.

Концентрации вводимого ФПАВ подобраны экспериментально таким образом, чтобы обеспечить достижение максимального эффекта.

ПВП представляет собой порошок белого цвета, растворяется в воде. Температура разложения 140-160°С.

ФПАВ представляет собой жидкость желтоватого цвета. Термостоек до 80°С. ФПАВ - поверхностно-активное вещество, неполярная часть молекул которых содержит фторуглеродный радикал.

Пример приготовления раствора никелирования.

В процессе приготовления раствора компоненты: никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, поливинилпирролидон (ПВП) растворяют в дистиллированной воде, каждый компонент отдельно при температуре 18-25°С, а после фильтрации сливают вместе. ФПАВ вводят в раствор непосредственно перед началом процесса химического никелирования. Затем доводят температуру раствора до 35-40°С, загружают в ванну изделия, натрия гипофосфит, далее процесс ведут при температуре 75-80°С.

В качестве фторированного ПАВ использовали 1-трифторпропилокси-этиловый эфир (CF₃СН₂CH₂О(CH₂СН₂ОН).

Был разработан ряд составов для химического никелирования, приведенный в таблице 1.

Таблица 1.
Составы растворов для химического никелирования.
Компоненты	Содержание, г/л	прототип
1	2	3	4
Никеля дихлорид	10	10	10	10	10,0
Янтарная кислота	12,0	12,0	12,0	12,0	12,0
Натрия фторид	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
Натрия гидроксид	4,0	4,0	4,0	4,0	4,0
ФПАВ	2,0	4,0	6,0	8,0	-
Поливинилпирролидон	2,0	2,0	2,0	2,0	1,0
Натрия гипофосфит	20,0	20,0	20,0	20,0	17,0

Покрытия из разработанных составов наносили на изделия из стали 08кп. Подготовку образцов перед нанесением покрытий осуществляли по известным методикам (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975 г.). Эффективность покрытий из предлагаемых покрытий оценивали по изменению краевого угла смачивания водой и маслом МС-20, а также по скорости осаждения покрытий и по прочности сцепления с основой. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Прочность сцепления покрытия с основой определяли методом сдвига, следует отметить, что отрыв во всех случаях происходил по клею. Максимальное усилие отрыва составило 6-6,5 МПа (во всех случаях разрыв происходит по клею).

Таблица 2. Свойства покрытий, полученных из предлагаемых растворов.
Показатели	Ед. изм.	Номер композиции	Прототип
1	2	3	4
Краевой угол смачивания вода масло МС-20	град	96 87	99 87	104 87	104 87	48 37
Скорость осаждения	г/час	0,1·10^-2	0,25·10^-2	0,2·10^-2	0,15·10^-2	0,18·10^-2
Коэффициент трения при Р_уд=3 МПа, V=0,048 м/с, масло МС-20		0,09	0,07	0,07	0,09	0,12

Как видно из таблицы 2, покрытия из предлагаемых растворов обладают более высокой гидро- и олеофобностью, низкими коэффициентами трения и т.д.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый нами раствор для химического никелирования металлических изделий отвечает требованию «изобретательский уровень» и может быть использован в промышленности.

Проведенный патентно-информационный поиск позволяет нам судить о новизне изобретения и предлагаемый нами раствор может быть защищен патентом РФ.

Раствор для химического осаждения никель-фосфорных покрытий, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, поливинилпирролидон, фторированное поверхностно-активное вещество и воду при следующем соотношении компонентов, г/л:

никеля дихлорид	10,0-15,0
янтарная кислота	12,0-15,0
натрия фторид	2,0-3,0
натрия гидроксид	4,0-6,0
натрия гипофосфит	17,0-20,0
поливинилпирролидон	2,0-2,5
фторированное ПАВ	2,0-6,0

Изобретение относится к химическому осаждению аморфных магнитных пленок Co-Р, например, на полированное стекло и может быть использовано в вычислительной технике в головках записи и считывания информации, в датчиках магнитных полей, в управляемых сверхвысокочастотных (СВЧ) устройствах: фильтрах, амплитудных и фазовых модуляторах и т.д.

Раствор для нанесения защитного покрытия на порошковые стали химическим методом // 2298594

Изобретение относится к химико-термической обработке порошковых сталей и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения изделий из порошковых сталей.

Раствор для химического никелирования // 2293137

Изобретение относится к области химического никелирования металлов и сплавов, в частности алюминия и его сплавов, меди и ее сплавов, стали, и может быть применено во многих отраслях приборостроения и машиностроения.

Раствор для химического осаждения композиционных никелевых покрытий // 2235803

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано в электрической, химической промышленности и машиностроении. .

Присадка к воде теплоэнергетических установок // 2192505

Изобретение относится к эксплуатации теплоэнергетических установок и может быть использовано в транспортных и стационарных дизелях, водогрейных котлах и системах отопления.

Раствор для химического никелирования // 2135635

Изобретение относится к созданию растворов для химического никелирования изделий из металлов и диэлектриков и может быть использовано для экологически чистых технологий в радиотехнической, электронной, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Способ химического никелирования стальных деталей // 2091502

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для химического никелирования стальных деталей, работающих в условиях агрессивных сред, высоких давлений и температур.

Способ утилизации никеля из отработанных растворов химического никелирования // 2066707

Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод от никеля и к регенерации растворов химического никелирования и может быть использовано преимущественно в приборостроительной, радиотехнической, авиационной и электронной отраслях промышленности.

Раствор для химического осаждения никель-фосфорного покрытия // 1813793

Раствор для химического осаждения композиционных никелевых покрытий // 1808881

Изобретение относится к химическому осаждению никелевых композиционных покрытий из раствора, содержащего никель хлористый, гипофосфит натрия, аминоуксусную кислоту, цистеин, катионоактивную добавку - лаурилбензилдиметиламмоний хлористый или смесь бензолсульфонатов метилдиэтиламинометильных производных полиэтиленгликолевых жиров алкилфенолов выравнитель А и тонкодисперсный порошок нитрида кремния с удельной поверхностью (S) 35 м2/г.

Способ получения никель-алмазных химических покрытий // 2357002

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для химического никелирования широкого класса матриц из стали, чугуна и алюминия

Способ получения металлоалмазных химических покрытий // 2375494

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для получения химических покрытий на деталях из материалов, которые работают в условиях повышенного износа, высоких давлений, температур, в присутствии агрессивных сред

Раствор для химического осаждения композиционного покрытия // 2451113

Изобретение относится к нанесению покрытий на металлические изделия, в частности к получению композиционного покрытия на металлических изделиях методом химического осаждения

Способ получения композиционного антифрикционного покрытия на изделии из стали // 2455391

Изобретение относится к получению покрытий для защиты поверхностей от коррозии

Раствор для химического осаждения композиционных никелевых покрытий // 2465374

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом никелировании стальных деталей

Способ получения светопоглощающего покрытия // 2467094

Изобретение относится к получению светопоглощающего покрытия и может быть использовано при изготовлении элементов оптико-электронных приборов, систем пассивной термической защиты космических аппаратов, шторок телескопов и солнечных коллекторов

Раствор для получения композиционного покрытия // 2491370

Изобретение относится к области нанесения композиционных никель-фосфорных покрытий на стальные изделия методом химического осаждения и может быть использовано в машиностроительной промышленности

Раствор для химического осаждения композиционного покрытия // 2509176

Изобретение относится к области нанесения композиционных покрытий методом химического осаждения с целью повышения износостойкости стальных изделий и может найти применение в машиностроении, химической промышленности. Раствор для химического осаждения композиционного покрытия содержит компоненты при следующем соотношении, г/л: хлористый никель 15-25, гипофосфит натрия 15-25, натрий уксуснокислый 8-15, порошок наноалмазов с размером частиц от 0,004 до 0,450 мкм 1-20, азотнокислое серебро 0,5-2, 5 %-ный водный раствор поливинилового спирта 0,5-2, суспензия фторопласта Ф-4Д 2-30 и дистиллированная вода до 1 литра. Изобретение обеспечивает повышение трибологических свойств и микротвердости покрытия. 1 табл., 1 пр.

Раствор для химического осаждения никелевых покрытий // 2516188

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий на стальные детали методом химического осаждения и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других областях промышленности. Раствор содержит, г/л: никеля дихлорид 10-15, янтарная кислота 12-15, натрия фторид 2-3, натрия гидроксид 4-6, натрия гипофосфит 17-20, медно-полимерный комплекс поливинилпирролидона 2,0-6,0, вода дистиллированная - остальное. Изобретение позволяет получить никелевые покрытия, обладающие повышенной износостойкостью и низким коэффициентом трения, а также позволяет увеличить толщину получаемых никелевых покрытий. 2 табл.

Раствор для химического осаждения композиционных никелевых покрытий // 2524462

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий на стальные детали методом химического осаждения и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. Раствор содержит, г/л: никеля дихлорид 10-15, янтарная кислота 12-15, натрия фторид 2-3, натрия гидроксид 4-6, натрия гипофосфит 17-20, медно-полимерный комплекс поливинилпирролидона 2,0-6,0, полититанат калия 10-30, вода дистиллированная - остальное. Раствор позволяет получить композиционные покрытия, обладающие повышенной износостойкостью и низким коэффициентом трения, позволяющие повысить срок службы узлов трения. 2 табл.