×
26.08.2017
217.015.d8d3

Электролит для гальванического осаждения покрытий никель-алюминий

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002623514
Дата охранного документа
27.06.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области гальваностегии и может найти применение в радиоэлектронной промышленности, машиностроении и других областях, требующих получения тонких защитных пленок либо нанесения подслоя никель-алюминий. Электролит содержит эвтектическую смесь холин-хлорида и мочевины, причем эвтектическая смесь приготовлена путем смешения компонентов в молярном соотношении, равном 1:2, в которой растворены хлорид никеля и хлорид алюминия в количестве, г/л раствора: хлорид никеля 3,2-33,0, хлорид алюминия 12,5-144,0. Технический результат - получение качественных тонких беспористых покрытий и снижение токсичности электролита за счет использования экологически безопасных компонентов.
Реферат Свернуть Развернуть

Настоящее изобретение относится к области гальваностегии и может найти применение в радиоэлектронной промышленности, машиностроении и других областях, требующих получения тонких защитных пленок либо нанесения подслоя никель-алюминий.

Изобретение относится к области нанесения тонких высококачественных покрытий никель-алюминий электролитическим способом из ионного электролита на основе эвтектической смеси холин-хлорида и мочевины. Широкое окно потенциалов и высокая стабильность электролита позволяют использовать его для нанесения качественных тонких покрытий, хорошо сцепленных с основой. Электролит, благодаря низкой стоимости и доступности компонентов, наряду с низкой токсичностью, может найти широкое применение для нанесения покрытий, обеспечивающих температурную и коррозионную защиту деталей машин, а также в областях, требующих получения тонких пленок либо нанесения подслоя никель-алюминий.

В последнее время ионные жидкости получили широкое распространение в качестве электролитов для источников тока. Однако их высокая стоимость и токсичность не позволяют использовать их в качестве электролитов для осаждения пленок металлов и сплавов.

В статьях, содержащих сведения об электроосаждении никеля с использованием эвтектической на основе ионной жидкости [1] и [2] описана возможность гальванического осаждения никелевого покрытия из электролита на основе эвтектической смеси холин-хлорида и мочевины в молярном соотношении 1:2, содержащего хлорида никеля (II) 48 г/л и 124 г/л соответственно.

В статье, содержащей сведения об электролите для осаждения алюминия из электролита на основе эвтектики [3], описан электролит для осаждения алюминия из электролита на основе вышеописанной эвтектики в молярном соотношении 1:1, содержащего 50 г/л хлорида алюминия (III). Процесс проводят при температуре 80-95°С.

Вышеописанные способы не позволяют единовременно формировать покрытие никель-алюминий. К недостаткам этих электролитов следует отнести необходимость проведения процесса осаждения при высоких температурах, что обусловлено использованием в последнем случае эвтектики с молярным соотношением холин-хлорида и мочевины, равным 1:1, которая кристаллизуется при температуре ниже 75°С.

Известен способ формирования сплава железо-алюминий [4] из электролита на основе ионной жидкости 1-бутил-1-метилпирролидиний трифлуорометилсульфонат ([Py1,4]TfO), содержащего, г/л: хлорид железа (II) 12,7 и хлорид алюминия (III) 367,1.

Недостатком этого электролита является необходимость проведения процесса при высокой температуре (100°C), необходимость и сложность контроля pH среды, очень высокая стоимость и использование высокотоксичных компонентов, что негативно влияет на окружающую среду.

В заявке US 20120189778 А1 (опубл. 26.07.2012) электролиты для гальванического осаждения покрытий [5] - алюминий, ионные жидкости, включающие: 1-этил-3-метилимидазолий хлорид, 1-бутил-3-метилимидазолий хлорид, 1-бутил-1-метилпирролидиний бис(трифторметилсульфонил)амид, 1-этил-3-метилимидазолий бис(трифторметилсульфонил)амид, тригексил-тетраадецил фосфоний бис(трифторметилсульфонил)амид или их смеси.

Указанные электролиты, как наиболее близкие аналоги, можно принять в качестве прототипа.

Недостатками таких электролитов является необходимость точного контроля pH среды и его концентрации, что требует дополнительных затрат и может привести к ухудшению качества покрытия. Кроме того, электролиты имеют очень высокую стоимость, а использование высокотоксичных компонентов негативно влияет на окружающую среду.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение из электролита тонких высококачественных беспористых покрытий никель-алюминий за счет широкого окна потенциалов, высокой стабильности, хорошей выравнивающей способности электролита при низком выходе по току, а также значительное снижение его стоимости и токсичности.

Данная задача решается за счет того, что заявляемый электролит для гальванического осаждения покрытий никель-алюминий представляет собой эвтектическую смесь холин-хлорида и мочевины в молярном соотношении 1:2, в которой растворены хлорид никеля и хлорид алюминия в количестве, г/л раствора: хлорид никеля 3,2-33; хлорид алюминия 12,5-144.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность формирования качественных никель-алюминиевых покрытий из электролитов на основе ионных жидкостей, что значительно снижает стоимость и токсичность электролита. Смесь холин-хлорида и мочевины представляет собой эвтектику с температурой плавления 12°C. Применение данной эвтектической смеси в качестве основы для электролита обусловлено ее хорошей электропроводностью, электрохимической инертностью в широкой области потенциалов, термической устойчивостью, дешевизной и экологической безопасностью. Использование эвтектической смеси холин-хлорида и мочевины позволяет значительно сместить потенциалы выделения алюминия и никеля за счет образования сложных комплексных ионов, благодаря чему имеет место совместное осаждение этих металлов, которое наблюдается в области потенциалов 1200-1400 мВ (относительно серебряного электрода сравнения). Использование инертных анодов (углеродный или платиновый) позволяет контролировать концентрацию основных потенциалопределяющих ионов, что дает возможность поддерживать выход металла по току на низком уровне для получения максимально качественного и равномерного покрытия. Таким образом, использование эвтектической смеси холин-хлорида с мочевиной в качестве основы для электролита способствует не только получению качественных тонких беспористых покрытий никель-алюминий, но и значительно снижает стоимость и токсичность электролита за счет использования экологически безопасных компонентов.

Осуществление изобретения

Основой для представляемого электролита служит эвтектическая смесь холин-хлорида и мочевины, которая готовится путем смешения компонентов в определенном молярном соотношении 1:1,5-1:4 при незначительном нагреве. Снижение содержания мочевины в растворе приводит к образованию эвтектики, кристаллизующейся при температуре ниже 75°С, что делает невозможным применение электролита при комнатной температуре. Верхняя граница обусловлена пределом растворимости одного компонента в другом.

Оптимальным было выбрано соотношение холин-хлорида и мочевины, равное 1:2, при котором наблюдается самое широкое электрохимическое окно потенциалов (2,4 В для платинового электрода).

На основе данной эвтектической смеси готовили несколько электролитов различной концентрации по хлоридам алюминия (III) и никеля (II), соотношение между которыми брали равным 3:1.

При этом хлорид алюминия (III) добавляли в пределах 12,5-144,0 г/л. Верхний предел соответствует максимальной растворимости хлорида алюминия (III) в эвтектике, нижний предел обусловлен минимально заметной скоростью протекания процесса осаждения алюминия.

Содержание хлорида никеля (II) в предлагаемом электролите находится в пределах 3,2-33,0 г/л. Верхняя граница соответствует максимальной вязкости электролита. При содержании хлорида никеля (II) менее 3,2 г/л значительно ухудшаются характеристики покрытий.

Процесс электроосаждения проводили при температуре 25-30°С и плотности тока j=0,2-2,5 А/дм2. Нижний предел тока обусловлен началом совместного выделения алюминия и никеля при j=0,2 А/дм2. При катодной плотности тока выше j=2,5 А/дм2 происходит локальная деструкция электролита в прикатодной области, покрытие формируется низкого качества, плохо сцеплено с основой.

В качестве катода использовали медную пластину, покрываемая площадь которой составляла 5 см2. Анодом служил графитовый электрод. Поверхность медных пластин перед нанесением была тщательно подготовлена, обезжирена и отполирована. Для процесса нанесения использовали постоянный ток. Толщина покрытий рассчитывалась стандартным весовым методом.

Изготовлен опытный образец, в котором для нанесения качественных покрытий никель-алюминий использовался электролит, приготовленный следующим образом.

Холин-хлорид и эвтектику в молярном соотношении 1:2 смешивали в емкости и при незначительном нагреве выдерживали в течение 3 часов. Для получения 100 мл эвтектики брали 64 г холин-хлорида и 55,6 г мочевины. Затем в полученных 100 мл эвтектики растворяли при температуре 80-90°С 7,4 г хлорида алюминия (III) и 1,7 г хлорида никеля (II) в течение 8 часов. Полученный электролит представлял собой гомогенный прозрачный вязкий (~4310 мПа⋅с) раствор зеленого цвета. Электропроводность раствора при температуре 25°С ~610 мкС/см, электрохимическое окно потенциалов относительно серебряного электрода - 1,27-+1,34 В.

Из полученного раствора при температуре 25°С и плотности тока j=0,5 А/дм2 в течение 1 часа были получены качественные беспористые покрытия никель-алюминий толщиной 300-400 нм, имеющие хорошее сцепление с основой и обладающее высокими коррозионными и термобарьерными свойствами.

Использование предлагаемого электролита позволяет получать высококачественные тонкие пленки никель-алюминий; проводить процесс в условиях низкой температуры; свести к минимуму стоимость и токсичность.

Источники информации:

1. Abbott А.Р., El Ttaib K., Ryder K.S. and Smith E.L. // Electrodeposition of nickel using eutectic based ionic liquids / Transactions of the Institute of Metal Finishing, V. 86, №4, p. 234-240, 2008.

2. Liana Anicail, Andreea Floreal and Teodor VisanStudies // Regarding the Nickel Electrodeposition from Choline Chloride Based Ionic Liquids / Applications of Ionic Liquids in Science and Technology, p. 261-286, 2011.

3. Thanh-Cong Huynhl, Quang P.D. Dao and etc. // Electrodeposition of Aluminum on Cathodes in Ionic Liquid Based Choline Chloride/Urea/AlCl3 / Environment and Pollution, V. 3, №4, p. 59-69 2014.

4. Giridhar P., Weidenfeller B. // Electrodeposition of iron and iron-aluminium alloys in an ionic liquid and their magnetic properties / Phys. Chem. Chem. Phys., №16, p. 9317-9324, 2014.

5. Заявка US 20120189778 A1 (опубл. 26.07.2012) Электролиты для гальванического осаждения покрытий (прототип).

Электролит для гальванического осаждения покрытия никель-алюминий, содержащий эвтектическую смесь холин-хлорида и мочевины, полученную смешением компонентов в молярном соотношении, равном 1:2, в которой затем растворены хлорид никеля и хлорид алюминия в количестве, г/л раствора: хлорид никеля 3,2-33,0; хлорид алюминия 12,5-144,0.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-8 of 8 items.
20.01.2013
№216.012.1dbf

Корректор коэффициента мощности

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении КПД и надежности устройства, а также в уменьшении его габаритов. Корректор коэффициента мощности содержит мостовой выпрямитель, выходной конденсатор, накопительный дроссель-трансформатор, генератор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473109
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.10.2013
№216.012.7354

Способ возведения дорожной одежды

Изобретение относится к дорожному строительству. Технический результат - снижение трудоемкости работ по возведению дорожной одежды. Способ возведения дорожной одежды включает измельчение грунта - основания дороги, введение в измельченный грунт связующего вещества, уплотнение полученной смеси и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495181
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.11.2013
№216.012.7cf5

Антисептический огнезащитный состав для древесины

Изобретение относится к составам для защиты древесины. Состав получают одностадийным электролизом раствора бишофита с использованием цинковых электродов. Электролиз осуществляют при плотности тока 0,05 А/дм, напряжении 3B и температуре раствора электролита 20-25°C. Плотность раствора составляет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497662
Дата охранного документа: 10.11.2013
26.08.2017
№217.015.e0bf

Способ маркировки пороха углеродными нанотрубками

Изобретение относится к маркировке взрывчатых веществ, в частности к маркированию порохов, применяемых в боеприпасах к огнестрельному оружию, и может быть использовано в следственной, судебно-экспертной, криминалистической и судебной практике. Способ маркировки пороха включает введение в порох...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625462
Дата охранного документа: 14.07.2017
09.06.2018
№218.016.6045

Способ информационного поиска лингвистических моделей выражения деловых отношений в документах архивного фонда

Изобретение относится к области информационного поиска и манипулирования данными. Техническими результатами являются повышение скорости автоматизированного распознавания документов, обеспечение возможности обработки текстов по структурно-содержательным параметрам и обеспечение возможности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656982
Дата охранного документа: 07.06.2018
16.06.2018
№218.016.62cc

Способ получения немагнитного дактилоскопического порошка на основе ультрадисперсного наноматериала для выявления латентных следов рук

Изобретение относится к областям судебной экспертизы и наноструктур, а именно, к выявлению невидимых либо слабовидимых следов пальцев рук, оставленных на различных следовоспринимающих поверхностях на основе ультрадисперсного наноматериала, при проведении идентификации личности человека. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657425
Дата охранного документа: 13.06.2018
29.03.2019
№219.016.f063

Способ разрушения участка трубы в скважине и устройство для его осуществления

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для разрушения участка трубы в скважине при проведении капитального ремонта скважин. Способ осуществляется устройством, которое включает компоновку в виде трубчатого кожуха с размещенным внутри него корпусом и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02227201
Дата охранного документа: 20.04.2004
12.07.2019
№219.017.b2f6

Способ дистанционного определения антропогенной трансформации фитоценозов в полосе отвода путей транспорта и линий электропередачи

Изобретение относится к области исследования земной поверхности. Способ осуществляют с использованием вегетационного индекса IPVI в полосе отвода путей транспорта и линий электропередачи. При этом с помощью летательных аппаратов выполняется дистанционная цифровая геокодированная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694220
Дата охранного документа: 10.07.2019
Showing 1-10 of 14 items.
10.10.2013
№216.012.7354

Способ возведения дорожной одежды

Изобретение относится к дорожному строительству. Технический результат - снижение трудоемкости работ по возведению дорожной одежды. Способ возведения дорожной одежды включает измельчение грунта - основания дороги, введение в измельченный грунт связующего вещества, уплотнение полученной смеси и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495181
Дата охранного документа: 10.10.2013
26.08.2017
№217.015.e0bf

Способ маркировки пороха углеродными нанотрубками

Изобретение относится к маркировке взрывчатых веществ, в частности к маркированию порохов, применяемых в боеприпасах к огнестрельному оружию, и может быть использовано в следственной, судебно-экспертной, криминалистической и судебной практике. Способ маркировки пороха включает введение в порох...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625462
Дата охранного документа: 14.07.2017
09.06.2019
№219.017.7b3b

Способ разрушения участка металлической трубы в скважине (варианты)

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована для разрушения участка трубы при ремонте скважин. Способ включает создание электрохимической ячейки, анодом которой является металлическая труба. К участку металлической трубы подают электролит с кислотностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002370625
Дата охранного документа: 20.10.2009
04.10.2019
№219.017.d25e

Средство для лечения некробактериоза овец

Изобретение относится к области ветеринарии и касается средства для лечения некробактериоза овец. В средстве в качестве действующего вещества используют электрохимически структурированный водный раствор бишофита с использованием медного анода при соотношении в масс. %: вода дистиллированная -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701857
Дата охранного документа: 02.10.2019
05.02.2020
№220.017.fe1e

Способ оценки загрязнения окружающей среды

Предложен способ оценки загрязнения окружающей среды примесями кислых или щелочных веществ и оценки минерализации пылевидных частиц в зонах антропогенного влияния, включающий одновременное взятие исследуемых образцов с кроны одновозрастных древесных растений на экспериментальной исследуемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712945
Дата охранного документа: 03.02.2020
06.02.2020
№220.017.ffc8

Способ электрохимического получения раствора гипохлоритов магния и меди

Изобретение относится к способу электрохимического получения гипохлоритов магния и меди, включающему электролиз водного раствора хлорида магния и меди, при температуре электролита 20-25°С на медные электроды подают электрический ток напряжением 0,45-0,6 В. При этом на медные электроды подается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713176
Дата охранного документа: 04.02.2020
17.02.2020
№220.018.0371

Средство для лечения некробактериоза крупного рогатого скота

Изобретение относится к области ветеринарии, а именно к средству для лечения некробактериоза крупного рогатого скота. Средство для лечения некробактериоза крупного рогатого скота состоит из электроактивированного водного раствора природного минерала бишофита Волгоградского месторождения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714322
Дата охранного документа: 14.02.2020
31.07.2020
№220.018.3a3c

Варенье из ягод паслена черного с орехом

Изобретение относится к пищевой и консервной промышленности и может быть использовано при приготовлении варений. Предложено варенье из ягод паслена черного с фундуком, состоящее из ягод паслена черного и сахара-песка, при этом оно дополнительно содержит орех фундук, измельченный до 1,0-2,0 мм,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002728384
Дата охранного документа: 29.07.2020
02.08.2020
№220.018.3ba2

Джем из репы с орехом

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к кондитерской и консервной, и может быть использовано при производстве джема из овощей. Предложен джем из репы с орехом, включающий растительное сырье, при этом в качестве растительного сырья используют корнеплоды репы и ядро ореха...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002728633
Дата охранного документа: 30.07.2020
14.05.2023
№223.018.5517

Способ оценки экологического состояния территории

Изобретение относится к области экологии, мониторингу загрязнения окружающей среды и может найти применение при оценке степени токсичности земельного участка территории. Способ заключается в одновременном взятии исследуемых образцов побегов с листьями у различных травянистых растений на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002735034
Дата охранного документа: 27.10.2020
+ добавить свой РИД