Раствор для химического осаждения композиционных медных покрытий

Раствор для химического осаждения композиционных медных покрытий

Реферат

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом осаждении композиционных медных покрытий стальных деталей, которые могут быть использованы в электрической, химической промышленности и машиностроении.

Известны составы для химического осаждения композиционных медных покрытий, содержащие различного рода добавки (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: "Машиностроение", 1975 г.). Например, раствор имеет следующий состав, г/л: меди сульфат - 7, калий натрий виннокислый - 22, натрия сульфат - 15, натрия гидроксид - 4,5, формалин - 26, гидрат углекислого натрия - 2, гидрат хлористого никеля - 2. Добавки вводятся в раствор для химического меднения и осаждаются вместе с медью, образуя химические композиционные покрытия. Покрытия, полученные из описанного раствора, отличаются низкой износостойкостью.

Наиболее близким (прототип) по составу является раствор, содержащий, г/л: меди сульфат - 4, калий натрий виннокислый - 20, натрия сульфат - 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/.

Однако покрытия, полученные из описанного раствора, отличаются низкой износостойкостью, высоким коэффициентом трения, а из-за малой толщины (2-4 мкм) не могут применяться в качестве защитных покрытий.

Перед авторами стояла задача получения защитного покрытия на металле, обладающего повышенной износостойкостью и коррозионной стойкостью в морской среде, путем увеличения толщины покрытия, а также снижения коэффициента трения.

Поставленная задача решается тем, что в раствор, содержащий меди сульфат, калий натрий виннокислый, натрия сульфат, натрия гидроскид, формалин, дополнительно введен аэросил и 20%-ный водный раствор полиакриламида, и компоненты взяты в следующем соотношении (г/л):

Меди сульфат	4-5
Калий натрий виннокислый	20-22
Натрия сульфат	15-16
Натрия гидроксид	10-12
Формалин	20-24
Аэросил	0,2-0,3
20%-ный водный раствор полиакриламида	0,5-3

Сущность изобретения заключается в том, что введение в раствор для химического осаждения композиционных покрытий 20%-ного водного раствора полиакриламида повышает стабильность и обеспечивает равномерность распределения в растворе. Введение 20%-ного водного раствора полиакриламида и аэросила способствует увеличению скорости реакции химического осаждения композиционных покрытий, что позволяет получать покрытия толщиной до 10-12 мкм.

Концентрация добавок подобрана таким образом, чтобы обеспечить достижение максимального эффекта, т.е. увеличение количества включаемых в покрытие частиц и равномерности их распределения в покрытии.

Пример приготовления раствора для химического осаждения композиционных покрытий.

Раствор готовят с таким расчетом, чтобы при отсутствии деталей в ванне не происходило образования меди в объеме раствора. При приготовлении раствора все компоненты, кроме формалина, растворяются в дистиллированной воде отдельно (состав г/л: меди сульфат - 4, калий натрий виннокислый - 20, натрия сульфат - 15, натрия гидроксид - 10), а после фильтрации сливаются вместе. Отдельно готовят смесь 20%-ного водного раствора полиакриламида и аэросила, которую вводят в раствор для химического осаждения композиционных покрытий. Формалин вводят в раствор перед началом меднения. Рабочая температура раствора 20-25°С. Продолжительность процесса 30-40 минут.

Аэросил (SiO₂) представляет собой порошок белого цвета с температурой плавления 1728°С. В качестве водного раствора полимера использовали 20%-ный раствор полиакриламида, приготовленный в лабораторных условиях, который выполняет роль стабилизатора раствора химического меднения. Его формула [-СН₂-CH(CONH₂)-]_n. Температура размягчения 165°С.

Были разработаны шесть составов растворов для химического меднения. Составы растворов приведены в таблице 1.

Таблица 1
Компоненты	Содержание, г/л	Прототип
	1	2	3	4	5	6
Меди сульфат	4	5	5	4	4	4	4
Калий натрий виннокислый	20	21	22	20	20	20	20
Натрия сульфат	15	15	15	15	15	15	15
Натрия гидроксид	10	10	10	10	10	10	10
Формалин	20	20	20	20	20	20	20
20%-ный водный раствор полиакриламида	1,0	1,5	1,5	0,5	2,0	3
Аэросил	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	-

Полученные составы растворов были использованы для химического нанесения медных покрытий на изделия из металла СТ-40. В ходе исследований определена толщина покрытий, и проведена проверка их на износостойкость и коррозионную стойкость в морской воде.

Результаты проверки приведены в таблице 2.

Таблица 2
Показатели	Номер композиции	Прототип
	1	2	3	4	5	6
Толщина покрытий	6	7,5	10	6	6	6	3
Коэффициент трения при V=0,048 м/с Р=2 МПа	0,14	0,14	0,17	0,16	0,14	0,12	0,20
Стойкость в морской воде	Пятна коррозии появились через 15-20 суток	Появились пятна коррозии через 5 суток

Как видно из таблицы 2, введение в состав раствора аэросила и 20%-ного водного раствора полиакриламида позволяет повысить толщину покрытия в 2-3 раза и снизить коэффициент трения.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый нами раствор для химического меднения металлических изделий отвечает требованию изобретательского уровня и может быть использован в промышленности.

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

Раствор для химического осаждения композиционных медных покрытий, содержащий меди сульфат, калий натрий виннокислый, натрия сульфат, натрия гидроксид, формалин, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аэросил и 20%-ный водный раствор полиакриламида, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Меди сульфат	4-5
Калий натрий виннокислый	20-22
Натрия сульфат	15-16
Натрия гидроксид	10-12
Формалин	20-24
Аэросил	0,2-0,3
20%-ный водный раствор полиакриламида	0,5-3