Раствор для получения меднополимерных покрытий

Раствор для получения меднополимерных покрытий

Реферат

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом меднении как металлических деталей, так и диэлектриков, в частности резинотехнических изделий (РТИ).

Модификация РТИ заключается в нанесении полимерного покрытия методом электроосаждения на предварительно металлизированные поверхности. Процесс состоит из ряда последовательно выполняемых операций: химическое меднение поверхности РТИ, электроосаждение полимерного покрытия, термообработка.

Нанесение медного подслоя необходимо для придания поверхности РТИ электропроводных свойств перед последующим формированием композиционного полимерного покрытия методом электроосаждения, при этом толщина электропроводного слоя не должна превышать 1-2 мкм.

Процесс формирования медного подслоя на диэлектрики состоит из ряда операций: обезжиривание, травление, сенсибилизация, активирование, химическое меднение. Все операции перед химическим меднением осуществляют по известным методикам /Шалкаускас М. Химическая металлизация пластмасс. Л., Химия, 1977, 168 с./

Известен раствор для химического меднения (прототип), содержащий, г/л: медь сернокислая - 4, калий, натрий виннокислый - 20, натрий сернокислый - 15, натрия гидроксид - 10, формалин - 20. /А.с. №1770344, С 09 К 13/02. Состав для травления поверхности резины, с.3. Опубл.23.10.92. Бюл.№39/.

Этот раствор применяется для формирования электропроводного медного слоя как на диэлектриках, так и на эластичных материалах (резинах) перед последующим нанесением на него полимерного покрытия.

Однако электропроводный подслой, полученный из описанного раствора, отличается низкой эластичностью на резинах (10 мм по ШГ-1) и невысокой адгезией.

Перед авторами стояла задача повышения эластичности медного подслоя, повышение его адгезии к покрываемой поверхности РТИ и увеличение скорости реакции.

Поставленная задача решается тем, что в раствор, содержащий меди сульфат, калий, натрий виннокислый, натрия сульфат, едкий натр, формалин, дополнительно введены поливинилпирролидон и бензоат аммония, и компоненты взяты в соотношении, г/л:

медь сернокислая 4-5

калий, натрий виннокислый 20-22

натрий сернокислый 15-16

натрия гидроксид 10-12

поливинилпирролидон 2-3

бензоат аммония 0,05-0,1

формалин 20-22

Сущность изобретения заключается в том, что введение полимера (поливинилпирролидон) и бензоат аммония в раствор химического меднения повышает скорость реакции химического меднения, а также вводимый полимер образует с ионами меди комплексные соединения, которые значительно повышают прочность на изгиб эластичных материалов с таким покрытием и одновременное армирование образующимися комплексами покрытия, улучшение прочности сцепления покрытия с основой и исключает растворение медного слоя в процессе электроосаждения. Вводимый бензоат аммония повышает стабильность раствора.

Концентрации компонентов подобраны таким образом, чтобы обеспечить достижение максимального эффекта, т.е. увеличение количества включаемых в покрытие частиц комплекса и равномерность их распределения.

Пример приготовления раствора химического меднения.

Раствор готовят с таким расчетом, чтобы в отсутствие деталей в ванне не происходило образование меди в объеме раствора. При приготовлении раствора все компоненты, кроме формалина, растворяются в дистиллированной воде отдельно, а после фильтрации смешиваются. Отдельно растворяют ПВП и бензоат аммония, полученную смесь вводят в раствор меднения.

Формалин добавляют в раствор после загрузки образцов. Процесс ведется при температуре 18-25°С в течение 15-30 минут. ПВП представляет собой порошок белого цвета, температура размягчения 150-160°С.

В ходе исследования был разработан ряд составов, приведенных в табл. 1.

Таблица 1Составы растворов химического меднения
Компоненты	Содержание, г/л
1	2	3	4	5	6	Прототип
Медь сернокислая	4	4	5	5	4	5	4
Калий, натрий виннокислый	20	20	22	22	20	22	20
Натрий сернокислый	15	15	16	16	15	16	15
Натрия гидроксид	10	10	12	12	10	12	10
Поливинилпирролидон	2	3	2	3	2,5	2,5	-
Бензоат аммония	0,05	0,1	0,05	0,1	0,07	0,07	-
Формалин	20	20	22	22	20	22	20

Полученные составы растворов использовали для химической металлизации образцов из резины на основе бутадиен-нитрильных, изопреновых, акрилатных каучуков. В ходе исследований определена скорость реакции меднения и проверка разработанных покрытий на эластичность, прочность сцепления с основой. В табл. 2 приведены результаты испытаний для резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков. Данные для других резин лежат практически в этих же пределах.

Таблица 2Свойства полученных покрытий
Показатели	Номер композиции
1	2	3	4	5	6	Прототип
Прочность на изгиб по ШГ-1,мм	3	3	3	3	3	3	10
Скорость реакции, мкм/ч	4,5	4,2	4,4	4,1	4,5	4,5	3,5
Прочность сцепления, МПа	3,1	2,7	3,1	2,7	3,0	3,0	2,5

Как видно из табл. 2, введение в состав раствора водорастворимого полимера и бензоата аммония позволяет увеличить скорость реакции и повысить эластичность покрытия в 3 раза.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемая полимерная антифрикционная композиция может быть защищена патентом Российской Федерации.

Раствор для получения меднополимерных покрытий, содержащий медь сернокислую, калий натрий виннокислый, натрий сернокислый, натрия гидроксид, формалин, отличающийся тем, что он дополнительно содержит водорастворимый полимер - поливинилпирролидон и бензоат аммония при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сернокислая медь	4-5
Калий натрий виннокислый	20-22
Сернокислый натрий	15-16
Натрия гидроксид	10-12
Поливинилпирролидон	2-3
Бензоат аммония	0,05-0,1
Формалин	20-22