Способ приготовления присадки для электролитов гальванического осаждения покрытий никелем и его сплавами с кобальтом и железом
Владельцы патента RU 2605742:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU)
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению электролитов для электрохимического никелирования и получения сплавов никеля с кобальтом и железом, которые широко используются в машиностроении при производстве медицинской и бытовой техники. Способ включает взаимодействие 5,10,15,20-тетракис(N-метилпиридил-4′)порфина с семиводным сульфатом никеля при мольном соотношении 5,10,15,20-тетракис(N-метилпиридил-4′)порфина и семиводного сульфата никеля 1:1-1:1,2, рН 11,5-12,0 и температуре 15-25°С. Техническим результатом изобретения является снижение расхода реагентов, ускорение процесса приготовления и снижение температуры процесса приготовления присадки при сохранении качества покрытий. 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению электролитов для электрохимического никелирования и получения сплавов никеля с кобальтом и железом, которые широко используются в машиностроении, при производстве медицинской и бытовой техники.
Известен способ приготовления присадки для электролитов гальванического осаждения никелевых покрытий и покрытий никель-кобальт и никель-железо [Голубчиков О.А., Ларионов А.В., Балмасов А.В., Семейкин А.С. Новые возможности применения порфиринов. Гальванические покрытия. Macroheterocycles. 2014. 7(3). С. 225-232], обеспечивающий снижение шероховатости покрытий [О.А. Голубчиков, А.В. Ларионов, В.Е. Майзлиш, А.В. Балмасов. Фталоцианиновые модификаторы электролитов никелирования. Изв. Вузов. Химия и хим. технология. 2014. Т. 57. Вып. 12. С. 60-62]. Он заключается во взаимодействии раствора тетратозилата 5,10,15,20-тетракис(N-метилпиридил-4′)порфина со свежеприготовленным нерастворимым гидроксидом никеля в мольном соотношении 1:100 при 50°С в течение 5 ч.
Однако этот способ имеет следующие недостатки: необходимость непродуктивного использования большого избытка реагентов; высокая продолжительность проведения реакции; высокая температура осуществления процесса.
Техническим результатом изобретения является снижение расхода реагентов, ускорение процесса приготовления и снижение температуры процесса приготовления присадки для электролитов гальванического осаждения никелевых покрытий и покрытий никель-кобальт, никель-железо при сохранении качества покрытий.
Указанный результат достигается тем, что в способе приготовления присадки для электролитов гальванического осаждения покрытий никелем и его сплавами кобальтом и железом, согласно изобретению осуществляют взаимодействие 5,10,15,20-тетракис(N-метилпиридил-4′)порфина с семиводным сульфатом никеля при мольном соотношении 5,10,15,20-тетракис(N-метилпиридил-4′)порфина и семиводного сульфата никеля 1:1-1:1,2, рН 11,5-12,0 и температуре 15-25°С.
В результате получается присадка в виде соединения, т.е. никелевого комплекса тетратолизата в щелочном растворе. При этом происходит снижение температуры процесса получения присадки с 50°С до 15-25°С, его продолжительность снижается с 5 часов до мгновенного, а экономия реагентов происходит за счет того, что их мольное соотношение изменяется с 1:100 на 1:1-1:1,2, причем качество покрытий сохраняется.
Пример 1. Присадку получают взаимодействием семиводного сульфата никеля с тетратозилатом 5,10,15,20-тетракис(N-метилпиридил-4′)порфина, взятых в мольном соотношении 1:1 при температуре 15°С и рН 11,5, мгновенно.
Пример 2. Присадку получают взаимодействием семиводного сульфата никеля с тетратозилатом 5,10,15,20-тетракис(N-метилпиридил-4′)порфина, взятых в мольном соотношении 1,2:1 при температуре 20°С и рН 11,8, мгновенно.
Пример 3. Присадку получают взаимодействием семиводного сульфата никеля с тетратозилатом 5,10,15,20-тетракис(N-метилпиридил-4′)порфина, взятых в мольном соотношении 1,1:1 при температуре 25°С и рН 12,0, мгновенно.
Показатели получения присадки согласно примерам 1-3 и прототипу приведены в таблице 1
Как с очевидностью следует из представленных данных, заявленный способ обеспечивает снижение температуры процесса получения присадки, его продолжительности и повышение экономичности.
Присадки, приготовленные по заявляемому способу и способу-прототипу, можно использовать для приготовления электролитов никелирования и осаждения сплавов никель-кобальт, никель-железо.
Состав 1 электролита никелирования: NiSO4·7H2O - 250 г/л; Н3ВО3 - 30 г/л; NaCl - 10 г/л, без присадки.
Состав 2 электролита никелирования: NiSO4·7H2O - 250 г/л; Н3ВО3 - 30 г/л; NaCl - 10 г/л, присадка, полученная по способу-прототипу - 5 мг/л, рН 4,5 - по прототипу.
Состав 3 электролита никелирования: NiSO4·7H2O - 250 г/л; Н3ВО3 - 30 г/л; NaCl - 10 г/л, присадка, полученная по заявляемому способу - 5 мг/л, рН 4,5.
Состав 4 электролита для осаждения сплава никель-кобальт: NiSO4·7H2O - 300 г/л; CoSO4·7H2O - 12 г/л; Н3ВО3 - 25 г/л; NaCl - 6 г/л, присадка, полученная по способу-прототипу - 5 мг/л, рН 4,5 - по прототипу.
Состав 5 электролита для осаждения сплава никель-кобальт: NiSO4·7H2O - 300 г/л; CoSO4·7H2O - 12 г/л; H3BO3 - 25 г/л; NaCl - 6 г/л, присадка, полученная по заявляемому способу - 5 мг/л, рН 4,5.
Состав 6 электролита для осаждения сплава никель-железо кобальт: NiSO4·7H2O - 125 г/л; FeSO4·H2O - 20 г/л; NH4Cl - 15 г/л; присадка, полученная по способу-прототипу - 5 мг/л, рН 3,5 - по прототипу.
Состав 7 электролита для осаждения сплава никель-железо кобальт: NiSO4·7H2O - 125 г/л; FeSO4·H2O - 20 г/л; NH4Cl - 15 г/л; присадка, полученная по заявляемому способу - 5 мг/л, рН 3,5.
Характеристики никелевого покрытия, полученного из электролита без присадки, а также никелевых покрытий и покрытий никель-кобальт никель-железо, полученных с использованием приведенных составов (3 - 7) и в сравнении с прототипом 2 даны в таблице 2.
Погрешность определения шероховатости ±7%, погрешность определения отражательной способности ±10%, погрешность определения микротвердости ±8%).
Данные таблицы 2 свидетельствуют о том, что характеристики покрытий, полученных с использованием присадок по заявляемому способу и способу-прототипу в пределах погрешности определения идентичны, т.е. качество покрытий сохраняется. При этом обеспечивается снижение температуры процесса получения присадки, его продолжительности и повышение экономичности.
Способ приготовления присадки для электролитов гальванического осаждения покрытий никелем и его сплавами с кобальтом и железом, отличающийся тем, что осуществляют взаимодействие 5,10,15,20-тетракис(N-метилпиридил-4′)порфина с семиводным сульфатом никеля при мольном соотношении 5,10,15,20-тетракис(N-метилпиридил-4′)порфина и семиводного сульфата никеля 1:1-1:1,2, рН 11,5-12,0 и температуре 15-25°С.
