Патент на изобретение №2214483

(54) СПОСОБ МЕДНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области нанесения на алюминий металлических покрытий, в частности медных, гальваническим способом. Медные покрытия могут быть использованы как в качестве подслоя, так и в качестве самостоятельного покрытия. Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке способа меднения алюминия с улучшенным процессом затягивания поверхности основного металла пленкой меди, а также в увеличении скорости процесса меднения. Технический результат достигается путем использования электролита, содержащего, г/л: CuSO₄5Н₂О 45-55, Na₄P₂О₇10Н₂О 200-240, KNO₂ 10-15, и режима осаждения меди, включающего предварительную выдержку деталей в электролите и две стадии электролиза с прерыванием тока между ними. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области нанесения на алюминий металлических покрытий, в частности медных, гальваническим способом. Медные покрытия могут быть использованы как в качестве подслоя, так и в качестве самостоятельного покрытия.

Известен способ меднения алюминиевых изделий в цианистых электролитах [1] , включающий подготовительные операции двукратной цинкатной обработки в растворе состава, г/л:
ZnSO₄ (в пересчете на цинк) – 25 – 30
NaOH – 120 – 140
Температура, ^oС – 18 – 25
Выдержка, с – 30 – 40
Недостатком аналога является токсичность цианистых электролитов.

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности признаков, то есть прототипом, является способ гальванического меднения [2], включающий операции нанесения медного покрытия на очищенные детали в электролите, г/л:
CuSO₄5Н₂O – 45 – 55
Na₄P₂O₇10H₂O – 200 – 240
KNO₂ – 10 – 15
Температура,^oС – 55 – 65
Покрытие в прототипе наносится при постоянной плотности тока, выбранной в пределах 0,2-0,6 А/дм².

Недостатком прототипа является медленное затягивание поверхности основного металла осадком меди. При наличии дефектов структуры основного металла (пористости, интерметаллических включений) это приводит к повышенной пористости покрытия или для тонких покрытий – к непрокрытию основного металла. Кроме того, прототип обладает низкой производительностью.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке способа меднения алюминия с улучшенным процессом затягивания поверхности основного металла пленкой меди, а также в увеличении скорости процесса меднения.

Технический результат достигается путем использования электролита, содержащего, г/л:
CuSО₄5Н₂O – 45 – 55
Na₄Р₂O₇10H₂O – 200 – 240
KNO₂ – 10 – 15
Температура, ^oС – 55 – 65
в котором используют новый режим осаждения меди, включающий предварительную выдержку изделия в электролите в течение 1-3 минут и две стадии электролиза с прерыванием тока между ними.

На первой стадии электролиза слой меди наносят при плотности тока 0,2-0,4 А/дм², делают перерыв 1-3 мин. Вторая стадия электролиза выполняется при плотности тока 0,3-1,0 А/дм².

Предварительная выдержка изделия в электролите позволяет стабилизировать достигаемый технический результат. Нанесение покрытий в два слоя с перерывом в процессе электролиза улучшает прокрываемость изделий. Использование повышенной плотности тока при нанесении второго слоя, кроме того, увеличивает общую производительность процесса меднения алюминия.

Подтверждением возможности осуществления заявляемого способа является разработанный и используемый на предприятии заявителя техпроцесс нанесения гальванического покрытия в виде медного подслоя на сложнопрофильные подготовленные алюминиевые детали для фазовращателей.

Качество полученных медных покрытий оценивали по внешнему виду в соответствии с требованиями ГОСТ 9.301-86 и по сцеплению с основным металлом согласно ГОСТ 9.302-88.

Процесс проводился на автоматизированной установке пирофосфатного меднения АУПМ, выполненной из полипропилена, в заявленном выше электролите при оптимальном значении рН раствора, равной 7,5.

Нанесение покрытия проводилось в 4 этапа:
1. Выдержка деталей в электролите без тока.

2. Нанесение первого слоя покрытия толщиной приблизительно 6 мкм.

3. Выдержка деталей в электролите без тока. Проверка толщины гальванопокрытия и визуальная оценка качества покрытия на деталях (при необходимости).

4. Нанесение второго слоя покрытия толщиной приблизительно 6 мкм.

В таблице приведены параметры и результаты техпроцесса в двух его вариантах проведения.

Разработанный техпроцесс позволил исключить такой вид брака, как непрокрытие деталей и, следовательно, перепокрытие. Функциональные свойства гальванопокрытия свидетельствовали об уплотнении кристаллической решетки медного подслоя и повышении его равномерности по площади детали. Сцепление с основным металлом в обоих вариантах соответствовало ГОСТ 9.302-88.

Использование заявленного способа не требует уникальных материалов и специальных технологий.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Ямпольский А.М., Ильин В.А. “Краткий справочник гальванотехники”, – Л., “Машиностроение”, 1981 г.

2. Лукомский Ю.Я., Горшков В.К. “Гальванические и лакокрасочные покрытия на алюминии и его сплавах”, изд. “Химия”, Ленинград, 1985 г., стр.59-60.

Формула изобретения

1. Способ электролитического меднения изделий из алюминия, включающий нанесение покрытия в электролите, содержащем, г/л:
CuSО₄5Н₂О – 45-55
Na₄P₂О₇10Н₂О – 200-240
КNO₂ – 10-15
при температуре 55-65^oС, отличающийся тем, что изделия предварительно выдерживают в электролите, а покрытие наносят в две стадии электролиза с прерыванием тока между ними.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительную выдержку в электролите проводят в течение 1-3 мин, на первой стадии электролиза слой меди наносят при плотности тока 0,2-0,4 А/дм², делают перерыв в течение 1-3 мин, а вторую стадию электролиза проводят при плотности тока 0,3-1,0 А/дм².

РИСУНКИ