Раствор для химического осаждения сплава никель-бор

Авторы патента:

C23C18/32 - покрытие железом, кобальтом или никелем; покрытие смесями фосфора или бора с одним из этих металлов

Владельцы патента RU 2463383:

Никитин Виктор Владимирович (RU)
Сидоров Андрей Витальевич (RU)

Изобретение относится к области получения покрытий из никелевых сплавов химическим путем и может быть использовано в различных областях техники для получения покрытий с высокой механической прочностью и коррозионной стойкостью. Раствор для химического осаждения сплава никель-бор содержит, мас.%: 0,35-0,63 хлорида никеля, 0,025-0,105 борогидрида натрия, 0,0018-0,0054 вольфрамата свинца, 20,0-28,0 этилендиамина, гидроксида натрия до получения величины рН от 10,0 до 14,0 и остальное деминерализованная вода. Изобретение позволяет повысить механическую прочность осаждаемого покрытия и его стойкость к истиранию, а также позволяет повысить скорость осаждения сплава никель-бор.

Известен (SU, авторское свидетельство 275637) раствор для химического осаждения сплава никель - бор, содержащий никель хлористый, этилендиамин, гидроксид натрия, борогидрид натрия, фенантролин и воду в следующих количествах (г/л):

Никель хлористый	80-100
Этилендиамин	114-120
Гидроксид натрия	40-50
Борогидрид натрия	0,8-0,9
Фенантролин	0,02-0,25.

Получаемое покрытие никель - бор обладает недостаточной механической прочностью, коррозионной стойкостью, а также износостойкостью.

Известен также (Вешняков С.А. Химические и электрохимические способы осаждения металлопокрытий. М., «Машиностроение», 1975, стр.151-174) раствор для химического осаждения сплава никель - бор, содержащий никель хлористый, этилендиамин, гидроксид натрия, борогидрид натрия, нитрат таллия и воду в следующих количествах (г/л):

Никель хлористый	30
Этилендиамин	60
Гидроксид натрия	40
Борогидрид натрия	0,6
Таллий нитрат	0,1.

Недостатком известного покрытия, кроме использования в составе токсичного соединения таллия, следует признать недостаточную механическую прочность, коррозионную стойкость, а также износостойкость.

Известен также (US, патент 6183546) раствор для химического осаждения сплава никеля - бора, содержащий никель, смесь нитрата таллия и сульфата таллия в качестве стабилизатора, комплексообразователь ионов металлов и борогидрид в качестве восстановителя, а также гидроксид натрия как средство поддержания щелочного значения рН и воду.

Известен (SU, авторское свидетельство 740860) раствор для химического осаждения сплава никель - бор, содержащий никель хлористый, этилендиамин, гидроксид натрия, борогидрид натрия, нитрат таллия, гидразин сернокислый, маннит и воду в следующих количествах (г/л):

Никель хлористый	10-20
Этилендиамин	20-40,
Гидроксид натрия	20-30,
Борогидрид натрия	0,9-1,1
Нитрат таллия	0,09-0,11
Гидразин сернокислый	0,9-1,1
Маннит	5-15.

Введение гидразина сернокислого и маннита уменьшает содержание бора в получаемом сплаве никель - бор, что способствует улучшению паяемости покрытия, но не увеличивает механическую прочность, коррозионную стойкость, а также износостойкость. Кроме того, скорость осаждения сплава недостаточна - 8,7-9,2 мкм/час при толщине получаемого покрытия не свыше 10 мкм.

Известное решение принято в качестве ближайшего аналога разработанного состава.

Техническая задача, решаемая посредством предложенного технического решения, состоит в разработке усовершенствованного состава раствора для осаждения на твердую поверхность сплава никель - бор.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного состава для осаждения на твердую поверхность сплава никель - бор, состоит в повышении механической прочности готового покрытия, стойкости его к истиранию, а также повышении скорости осаждения сплава никель - бор.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать раствор для осаждения сплава никель - бор, содержащий хлорид никеля, борогидрид натрия, гидроксид натрия, этилендиамин и воду, при этом в растворе использована деминерализованная вода, и он дополнительно содержит вольфрамат свинца при следующем соотношении компонентов (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 рН от 10,0 до 14,0
Деминерализованная вода	остальное.

Желательно использовать раствор указанного состава с температурой 90-100°С.

Для приготовления раствора желательно предварительно растворять компоненты в деминерализованной воде с последующим соединением растворов компонентов.

Перед нанесением покрытия поверхность изделия, на которую его наносят, необходимо очистить, в том числе и обезжирить, а также активировать.

Использование указанного качественного и количественного состава раствора обусловлено ниже приведенными причинами.

При использовании содержания хлорида никеля ниже указанной величины значительно снижается скорость осаждения покрытия. При увеличении содержания хлорида никеля свыше указанной величины уменьшается механическая прочность покрытия.

При использовании содержания этилендиамина ниже указанной величины значительно ухудшается механическая прочность покрытия, а также его стойкость к истиранию и коррозионная стойкость. При увеличении содержания этилендиамина выше указанной величины заметно уменьшается скорость осаждения покрытия.

При использовании содержания гидроксида натрия, не обеспечивающего величину рН 10 и выше, значительно ухудшаются все механические характеристики покрытия.

При использовании содержания борогидрида натрия ниже указанной величины значительно ухудшается механическая прочность покрытия, а также его стойкость к истиранию и коррозионная стойкость. При увеличении содержания борогидрида выше указанной величины заметно уменьшается скорость осаждения покрытия.

Введение ионов свинца в раствор приводит к повышению стабилизации раствора, а также улучшению механических характеристик покрытия. Однако положительное влияние ионов свинца в растворе, а также оптимальное количество свинца в готовом покрытии ограничено указанным диапазоном содержания вольфрамата свинца.

Введение вольфрама в образующееся покрытие повышает механическую прочность покрытия, а также прочность и стойкость к истиранию. Получаемые значения вольфрама в покрытии ограничены указанным диапазоном содержания вольфрамата свинца.

Указанные в составе раствора вещества для получения плотного, коррозионно- и износостойкого покрытия необходимо использовать не только в обоснованных выше количествах, но и в приведенной выше совокупности. Замена какого-либо из компонентов раствора или введение в раствор дополнительных ионов не позволяет получить покрытие, содержащее требуемые количества свинца и вольфрама, а также требуемой коррозионной стойкости и износостойкости.

Процесс нанесения покрытия никель - бор из приведенного раствора не имеет принципиальных отличий от ранее известных способов.

Процесс нанесения покрытия осуществляют на подготовленную поверхность из раствора, имеющего температуру 9-100°С при рН свыше 10. Скорость осаждения - примерно 25 мкм/час.

Нанесение покрытия осуществляют как на металлические, так и на не металлические поверхности. Отличие заключается только в стандартной подготовке используемой поверхности.

Полученное покрытие имеет состав:

никель	91,0-95,0%
бор	5,0-7,0%
свинец	0,5-1,0%
вольфрам	0,1-1,0%

Применение раствора для химического осаждения сплава никель-бор разработанного состава позволяет относительно решения, использованного в качестве ближайшего аналога, повысить скорость осаждения покрытия до 25 мкм/час при одновременном повышении механической прочности в примерно в 1,5 раз и стойкости к истиранию примерно в 1,2 раза.

Раствор для химического осаждения сплава никель-бор, содержащий хлорид никеля, борогидрид натрия, гидроксид натрия, этилендиамин и воду, отличающийся тем, что использована деминерализованная вода, при этом раствор дополнительно содержит вольфрамат свинца при следующем соотношении компонентов, 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 рН от 10,0 до 14,0
деминерализованная вода	остальное

Изобретение относится к области химического осаждения аморфных магнитных пленок, например, на такие материалы, как полированное стекло, поликор, ситалл, кварц, и может быть использовано в вычислительной технике, в головках записи и считывания информации, в датчиках магнитных полей, управляемых СВЧ-устройствах: фильтрах, амплитудных фазовых модуляторах и т.д.

Установка химического никелирования // 2418884

Изобретение относится к установке для нанесения никелевого покрытия химическим методом на различные детали. .

Способ получения никелевого покрытия на материалах из углеродных волокон // 2334020

Изобретение относится к прикладной химии, а именно к способам получения никелевого покрытия на материалах из углеродного волокна. .

Способ получения аморфных магнитных пленок со-р // 2306367

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 покрытий на металлическую поверхность // 2299265

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к осаждению черных никелевых покрытий на поверхность металлических изделий, и может быть использовано в различных видах гальванического производства для получения декоративных покрытий.

Способ химического никелирования // 2278181

Изобретение относится к области технологий получения защитных покрытий и может быть использовано для нанесения металлических покрытий на микроизделия для микроэлектроники методом химического никелирования.

Установка химического никелирования // 2247793

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при нанесении металлопокрытий химическим способом. .

Способ нанесения покрытия из благородных металлов, а также никеля, меди, ртути, индия, висмута и сурьмы на металлические детали // 2112077

Изобретение относится к области нанесения тонкослойных металлических покрытий на металлические детали, конкретно к нанесению золота, серебра, платины, палладия, никеля, ртути, индия, висмута и сурьмы, и может быть использовано в микроэлектронике, электротехнических и светоотражающих устройствах, а также в ювелирной промышленности.

Способ нанесения металлического покрытия на внутренние поверхности резервуара или трубопровода (варианты) // 2110608

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на внутренние поверхности резервуаров и трубопроводных систем. .

Способ получения ферромагнитной аморфной ленты или проволоки с кристаллическим слоем на поверхности // 2044109

Изобретение относится к технологии получения амфорных металлических сплавов, в частности к технологии получения амфорной ферромагнитной ленты или проволоки со слоем кристаллического материала на их поверхности.

Способ получения аморфных магнитных пленок со-р // 2501888

Изобретение относится к области химического осаждения аморфных магнитных пленок Co-P, например, на полированное стекло и может быть использовано в вычислительной технике. Способ включает очистку стеклянной подложки, двойную сенсибилизацию в растворе хлористого олова с промежуточной обработкой в растворе перекиси водорода, активацию в растворе хлористого палладия, термообработку при температуре 150-450°C в течение 30-40 мин, осаждение магнитной пленки Co-P толщиной 180-200 нм на немагнитный аморфный подслой Ni-P толщиной 20-30 нм при наложении в плоскости пленки однородного постоянного магнитного поля. При этом в способе на магнитную пленку Co-P осаждают немагнитную аморфную прослойку Ni-P с последующим осаждением идентичной магнитной аморфной пленки Co-P, причем толщина идентичных магнитных пленок Co-P равна 180-200 нм при толщине прослойки Ni-P 2-3 нм. Способ позволяет повысить качество аморфных пленок за счет значительного уменьшения величины коэрцитивной силы получаемых пленок. 1 ил., 1 табл.

Способ получения многослойного композитного покрытия на стали методом химического осаждения // 2544334

Изобретение относится к получению покрытий на металлических поверхностях. В способе на стальную поверхность наносят многослойное покрытие, в котором в качестве нечетных слоев наносят слои никель-фосфор, а в качестве четных кобальт-фосфор. Слои никель-фосфор осаждают из раствора, имеющего рН 4,1-4,3 и содержащего: никель сернокислый 10-30 г/л, натрий гипофосфит 15-25 г/л, натрий уксуснокислый 10-20 г/л, тиомочевина 0,005 г/л, уксусная кислота 13 мл/л. При этом слои кобальт-фосфор осаждают из раствора, имеющего рН 8,0-8,5 и содержащего, г/л: кобальт дифторид 15-35, натрий гипофосфит 10-22, натрий лимоннокислый 80-100, аммоний хлорид 30-60. Осаждение упомянутых слоев осуществляют при температуре 70-92°C. Способ позволяет получить на стальной поверхности многослойные композитные покрытия, состоящие из различного количества чередующихся слоев, обладающие повышенной коррозионной стойкостью и микротвердостью. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил., 4 пр.

Многослойное композитное покрытие на стали, полученное методом химического осаждения // 2547518

Изобретение относится к машиностроению, в частности к защитным покрытиям на стали, полученным методом химического осаждения. Покрытие содержит, по меньшей мере, шесть компонентов - никель, кобальт, фосфор, химические соединения никеля с фосфором состава Ni3P, Ni5P2, Ni2P, и состоит из нескольких чередующихся слоев, при этом нечетные слои являются твердым раствором фосфора в никеле, а четные - твердым раствором фосфора в кобальте, причем взаимосвязь чередующихся слоев осуществлена за счет сращивания матрицы последующего слоя с матрицей предыдущего слоя. В нечетных слоях покрытия частицы никеля, фосфора, химических соединений Ni3P, Ni5P2, Ni2P имеют размеры в пределах от 40 до 1000 нм. В четных слоях покрытия частицы кобальта и фосфора имеют размеры в пределах от 300 до 5100 нм. Полученные многослойные композитные покрытия обладают высокой микротвердостью и коррозионностойкостью. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 4 пр.

Способ получения аморфных пленок со-р на диэлектрической подложке // 2630162

Изобретение относится к области химического осаждения магнитомягких и магнитожестких пленок состава кобальт-фосфор, применяющихся в качестве сред для магнитной и термомагнитной записи, для создания микроэлектромагнитных механических устройств (MEMS), а также в датчиках слабых магнитных полей, в устройствах СВЧ: фильтрах, ограничителях мощности, амплитудных модуляторах, фазовых манипуляторах. Способ включает очистку диэлектрической подложки, двойную сенсибилизацию в растворе хлористого олова, активацию в растворе хлористого палладия и осаждение магнитной пленки Со-Р. При этом между этапами сенсибилизации проводят термообработку при температуре 300-450°С, а осаждение магнитной пленки Со-Р осуществляют на высушенную подложку из раствора, содержащего, г/л: кобальт сернокислый CoSO4⋅7H2O - 10, гипофосфит натрия NaH2PO2⋅H2O - 7,5, натрий лимоннокислый Na3C6H5O7 - 25, при 95-100°С и рН раствора от 7,1 до 9,6, который задают путем добавления в раствор щелочи. Техническим результатом изобретения является получение как высококоэрцитивных, так и низкокоэрцитивных пленок Co-P и упрощение технологии за счет сокращения количества технологических операций. 1 ил., 1 табл.

Композиционное покрытие на основе никеля с ультрадисперсными алмазами // 2638480

Изобретение относится к никелированию и представляет собой композиционное покрытие на основе никеля, содержащее ультрадисперсные алмазы, которое может быть сформировано на различных металлических деталях, работающих в условиях повышенного износа и в присутствии агрессивных сред. Композиционное химически осажденное покрытие на основе никеля с ультрадисперсными алмазами содержит никель, фосфор и ультрадисперсные алмазы с размером частиц от 100 до 500 нм при следующем соотношении компонентов, мас. %: фосфор 3-6, частицы ультрадисперсных алмазов 0,4-0,8, никель - остальное. Техническим результатом при использовании предлагаемого покрытия является возможность подвергать его различным технологическим операциям, таким как штамповка, вытяжка, волочение, гибка, развальцовка и др., без риска его повреждения за счет высокой пластичности и при сохранении его высокой коррозионной и износостойкости. 3 табл., 3 пр.

Способ получения никель-алмазного покрытия // 2639411

Изобретение относится к области получения композиционных покрытий, в частности никель-алмазного покрытия, и может быть использовано при обработке металлических поверхностей из алюминия, стали, меди, титана и др. Способ включает подготовку металлической поверхности, приготовление раствора с ультрадисперсными алмазами и осаждение покрытия. В способе используют водную суспензию ультрадисперсных алмазов, которую предварительно подвергают ультразвуковому диспергированию в течение 30-60 мин, а при приготовлении раствора в дистиллированной воде растворяют никель сернокислый, натрий уксуснокислый и кислоту уксусную, нагревают раствор до температуры 87-90°С. В полученный раствор вводят водную суспензию ультрадисперсных алмазов в количестве 1-5 г/л, проводят ультразвуковое диспергирование раствора в течение 5 мин, затем вводят гипофосфит натрия и тиомочевину, проводят ультразвуковое диспергирование раствора в течение 5 мин; после чего из полученного раствора, содержащего, г/л: никель сернокислый - 20-30, гипофосфит натрия - 10-25, натрий уксуснокислый - 10-15, уксусную кислоту - 4-6 мл/л, тиомочевину - 0,001-0,003, ультрадисперсные алмазы - 1-5, при рН 4,3-4,8 химически осаждают покрытие на подготовленную металлическую поверхность при температуре 87-90°С и скорости осаждения 0,15-0,2 мкм/мин до получения покрытия требуемой толщины. Техническим результатом является упрощение технологии покрытия химическим никелем с ультрадисперсными алмазами за счет исключения дополнительных операций по поддержанию определенного размера частиц ультрадисперсных алмазов в процессе осаждения покрытия, а также возможность получать покрытия с определенными составом и свойствами. 1 табл., 3 пр.

Способ утилизации отработанного раствора анодного оксидирования алюминия и его сплавов // 2644471

Изобретение относится к промышленной экологии и может быть использовано для утилизации жидких отходов гальванических производств. Способ утилизации отработанного раствора анодного оксидирования алюминия и его сплавов включает смешивание указанного раствора с реагентом, образование осадка и отделение его от раствора. Отработанный раствор анодного оксидирования алюминия и его сплавов содержит в качестве основных компонентов алюминий(+3), щавелевую кислоту и, необязательно, серную кислоту. В качестве реагента используют отход получения покрытий никелем - отработанный раствор никелирования. При этом могут быть использованы отработанные растворы химического никелирования, гальванического никелирования или их смеси. Изобретение позволяет утилизировать отработанные растворы с получением товарного продукта – дигидрата оксалата никеля и снизить затраты на охрану окружающей среды. 5 з.п. ф-лы, 8 пр.