Патент на изобретение №2354746

(54) РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ НИКЕЛЬ-ФОСФОРНЫХ ПОКРЫТИЙ

(57) Реферат:

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.

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

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:

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.

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 Руд=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.

Формула изобретения

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: