Патент на изобретение №2166560

(54) РАСТВОР ДЛЯ КОНТАКТНОГО МЕДНЕНИЯ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий, в частности к составам растворов для контактного меднения тугоплавких металлов, например циркония и его сплавов, и может быть использовано для нанесения технологической подсмазки при волочении. Раствор содержит медный купорос 100-220 г/л, плавиковую кислоту 5-20 г/л, в качестве ингибитора коррозии толуилендиамин и/или продукт конденсации уротропина 0,01-0,05 г/л и поверхностно-активное вещество неионогенного типа 0,1-0,4 г/л. Изобретение позволяет повысить адгезию медного покрытия, качество готовой продукции и увеличить ресурс раствора меднения. 1 з.п.ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий, в частности к составам растворов для контактного меднения тугоплавких металлов, например циркония и его сплавов, и может быть использовано для нанесения технологической подсмазки при волочении.

Известны растворы для контактного меднения тугоплавких металлов, например тантала и ниобия [1, 2, 3].

Недостаток известных растворов заключается в том, что при меднении циркония и его сплавов покрытие формируется слабосцепленным с основой.

Известен раствор для контактного меднения изделий из стали перед волочением [4], содержащий следующие компоненты, вес.%:
сернокислая медь – 1,5-2,5
серная кислота – 2,0-4,0
продукт конденсации уротропина с анилином в присутствии меламина и хлористого бензила – 0,05-0,15
вода – остальное
Недостатком раствора является невозможность использования раствора данного состава для меднения циркониевых изделий, так как металлический цирконий не взаимодействует с серной кислотой.

Наиболее близким к предлагаемому составу и достигаемому эффекту является раствор [5] , содержащий медный купорос (20-100 г), плавиковую кислоту (0,3-1,5%) и поверхностно-активное вещество неионогенного типа (1-10 г) на 1 л раствора.

Недостатком данного раствора является низкая адгезия покрытия к поверхности изделий.

Учитывая то, что покрытие используют в качестве подсмазочного слоя при обработке давлением, оно должно быть прочно сцеплено с изделием и должно обладать надежными экранирующими, антифрикционными и износостойкими свойствами. Плохое сцепление покрытия с поверхностью циркониевых изделий обусловлено тем, что при обработке их в растворах известного состава на поверхности мгновенно образуется характерный для этого металла рыхлый слой шлама из продуктов коррозии. Поэтому при обработке изделий давлением медный слой отслаивается и разрушается. Для устранения вышеприведенного недостатка необходимо использовать ингибитор коррозии.

Изобретение решает задачу повышения адгезии медного покрытия, качества готовой продукции и увеличения рабочего ресурса раствора меднения.

Согласно изобретению поставленная задача решается путем дополнительного введения в раствор, содержащий медный купорос, плавиковую кислоту и поверхностно-активное вещество (ПАВ), в качестве ингибитора коррозии толуилендиамина (ТДА) и/или продукта конденсации уротропина (ПКУ) при следующем соотношении компонентов, г/л:
медный купорос – 100-220
плавиковая кислота – 5-20
ПАВ неионогенного типа (ОП-7(10) неонол или синтамид-5) – 0,1-0,4
ТДА и/или ПКУ – 0,01-0,05
Общим для прототипа и заявляемого способа является наличие в составе раствора для контактного меднения поверхности тугоплавких металлов, медного купороса, плавиковой кислоты и ПАВ.

Отличительные признаки:
– соотношение компонентов в растворе;
– дополнительное введение в раствор толуилендиамина (ТДА) и/или продукта конденсации уротропина (ПКУ).

Из известных источников информации технических решений, решающих поставленную задачу и обладающих всей совокупностью признаков ограничительной и отличительной частей формулы заявляемого изобретения – раствора такого состава не выявлено.

Неочевидность, а следовательно, изобретательский уровень заявляемого технического решения вытекает из того, что несмотря на известность ряда существенных признаков нахождение их комбинации и интервалов используемых компонентов требует значительного времени и затрат.

Введение в известный состав раствора компонентов ТДА и/или ПКУ придает ему новые ранее неизвестные свойства. Покрытия, нанесенные на циркониевые изделия с использованием из растворов предлагаемого состава, обладают повышенной адгезией, износостойкостью и пластичностью.

Примеры
Для обоснования оптимальных концентраций дополнительно вводимых в известный раствор компонентов ТДА и/или ПКУ готовили составы, содержащие каждый, г/л: медный купорос 100, плавиковую кислоту 8, ПАВ 0,2 и отличающиеся друг от друга содержанием ТДА и ПКУ. Составы растворов приведены в таблице 1.

Качество покрытия оценивали методом создания сетки из надрезов с последующей оценкой степени сцепления по данным таблицы 2, а также по результатам холодной прокатки трубных заготовок на станах ХПТ и ХПТР непосредственно в промышленных условиях.

Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Как видно из таблицы, наибольший эффект по стабилизации качества покрытия и степени сцепления достигается при концентрации ТДА и/или ПКУ в растворе в пределах 0,01-0,05 г/л. При уменьшении содержания ингибирующей добавки с 0,01 г/л до 0,005 г/л степень сцепления уменьшается, деформация проходит с локальным отслоением меди и точечным налипанием металла на инструмент.

Увеличение количества ТДА (ПКУ) в растворе более 0,05 г/л не приводит к изменению степени сцепления покрытия и повышению его экранирующих и антикоррозионных свойств. Поэтому содержание ингибирующей добавки более 0,05 г/л экономически нецелесообразно.

Процесс меднения в предлагаемом растворе и холодная прокатка трубных заготовок из циркония и его сплавов Э110, Э125 и Э635, Ц-2, Ц-4, титановых труб из сплава ВТ-1-0, ПТ-7М, тантала, ниобия и гафния успешно проведены в промышленных условиях на ОАО “ЧМЗ”. Применение нового состава позволило стабилизировать процесс меднения, повысить адгезию медного слоя с основой, повысить качество готовой продукции и увеличить рабочий ресурс раствора более чем в 3 раза.

Внедрение раствора заявляемого состава намечено на ОАО “ЧМЗ” в 1999 году.

Источники информации
1. Раствор для контактного меднения поверхности тугоплавких металлов. Авт.свид. СССР 360402, 28.09.70.

2. Раствор для контактного меднения поверхности тугоплавких металлов. Авт.свид. СССР 360403, 28.09.70.

3. Раствор для контактного меднения поверхностей тугоплавких металлов. Авт.свид. СССР 378539, 18.04.73.

4. Раствор для контактного меднения изделий из стали перед включением. Авт.свид. СССР 595423, 28.02.78.

5. Раствор для контактного осаждения меди на тугоплавкие металлы. Авт. свид. СССР 241881, 16.12.68.

Формула изобретения

1. Раствор для контактного меднения тугоплавких металлов, содержащий медный купорос, плавиковую кислоту, поверхностно-активное вещество неионогенного типа, отличающийся тем, что он дополнительно содержит в качестве ингибитора коррозии толуилендиамин и/или продукт конденсации уротропина при следующем соотношении компонентов, г/л:
Медный купорос – 100 – 220
Плавиковая кислота – 5 – 20
Поверхностно-активное вещество неионогенного типа – 0,1 – 0,4
Толуилендиамин и/или продукт конденсации уротропина – 0,01 – 0,05
2. Раствор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества неионогенного типа он содержит ОП-7, ОП-10, неонол или синтамид-5.

РИСУНКИ