Результат интеллектуальной деятельности: Композиция для химического серебрения керамических материалов

Изобретение относится к электрохимической области техники, а именно к химическому серебрению керамических материалов, и может быть использовано для нанесения проводимого слоя и для создания покрытия, обладающего каталитическими свойствами.

Известна композиция для химического серебрения, описанная в патенте US3776740A (кл. C23C 3/02). Данная композиция содержит нитрат серебра (5 г/л), гидроксид натрия (5г/л), аммиак 28% (9,5 см³/л), глюконо дельта лактон (2,25 г/л) и воду. Недостатком данной композиции является использование аммиачного комплекса серебра, обладающего слабой стабильностью при работе.

Известна композиция для химического серебрения, описанная в патенте GB2201163A (C23C18/42). Данная композиция содержит нитрат серебра (1 масс.%), уксусную кислоту (0,01 масс.%), сорбитол (1,5 масс.%), диатомит (10-15 объем.%). Недостатком данной композиции является низкий коэффициент использования серебра (отношение массы осадившегося серебра к массе серебра в растворе).

Композиция для химического серебрения, представленная в патенте US5322553A (C23C 18/31), содержит тиосульфат натрия (200 г/л), сульфит натрия (20 г/л), комплекс серебра (3 г/л). Недостатком данной композиции является высокая температура раствора серебрения, которая составляет 65°С.

Композиция для химического серебрения, описанная в патенте US4285992A (кл. B05D 1/36, B05D 1/34), содержащая: нитрат серебра (1 г/л), гидроксид аммония (40,8 мл/л), гидроксид натрия (100 г/л), глюкозу (75 г/л), сахарозу (75-100 г/л). Недостатком данной композиции является низкая скорость металлизации и использование аммиачного комплекса серебра, обладающего слабой стабильностью при работе.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой композиции является композиция, описанная в патенте US6387542 B1 (кл. C23C 3/02) (прототип). Композиция для химического покрытия серебром подложек, содержащая: нитрат серебра (0,1-20 г/л), гидроксид аммония (28%, 10-200 мл/л), карбонат или бикарбонат аммония (10-200 г/л) и гидразин гидрат (0,1-10 г/л), работающий при температуре 20-98°С и pH 8-13, при продолжительности 5-60 мин.

Недостатком данной композиции является низкая скорость металлизации (при 60°С и продолжительности 20 мин осаждается 0,2-0,4 микрона).

Технической задачей данного изобретения является увеличение скорости металлизации и снижение температуры процесса. Для решения поставленной задачи разработана композиция для химического серебрения керамических материалов, включающая нитрат серебра, глюкозу, гидроксид калия, оксиэтилендифосфоновую кислоту (ОЭДФ), нитрат церия, при следующем содержании компонентов, г/л:

нитрат серебра 0,2-4

глюкоза 8-42

гидроксид калия 7-20

оксиэтилендифосфоновая кислота 0,1-10

нитрат церия 0,001-0,005

Разработанная композиция наносится на керамические материалы при температуре 20-60°С. При температуре 40°С толщина формируемого серебряного покрытия достигает 0,4 микрон за 5 минут. Использование в качестве комплексообразующего вещества ОЭДФ позволяет увеличить скорость металлизации при сохранении стабильности раствора, а ионы церия способствуют формированию равномерного серебряного покрытия на керамических материалах.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

1 г ОЭДФ добавляют в 500 г воды, затем при перемешивании добавляют 2 г нитрата серебра и 1 мг нитрата церия и нагревают до 40°С (раствор 1).

18 г глюкозы и 11 г гидроксида калия растворяют в 500 г воды, нагревают до 40°С (раствор 2). Затем раствор 1 смешивают с раствором 2. Предварительно подготовленные образцы диэлектрического материала (обезжиренные, протравленные, сенсибилизированные, активированные) погружают в полученный раствор на 5 минут. Толщина формируемого серебряного покрытия на керамической основе достигает 0,4 микрон.

Пример 2

10 г ОЭДФ добавляют в 500 г воды, затем при перемешивании добавляют 4 г нитрата серебра и 5 мг нитрата церия и нагревают до 60°С (раствор 1).

36 г глюкозы и 15 г гидроксида калия растворяют в 500 г воды, нагревают до 60°С (раствор 2). Затем раствор 1 смешивают с раствором 2. Предварительно подготовленные образцы диэлектрического материала (обезжиренные, протравленные, сенсибилизированные, активированные) погружают в полученный раствор на 5 минут. Толщина формируемого серебряного покрытия на керамической основе достигает 0,6 микрон.

Пример 3

0,1 г ОЭДФ добавляют в 500 г воды, затем при перемешивании добавляют 0,5 г нитрата серебра и 1 мг нитрата церия (раствор 1).

10 г глюкозы и 7 г гидроксида калия растворяют в 500 г воды (раствор 2). Затем раствор 1 смешивают с раствором 2 при комнатной температуре. Предварительно подготовленные образцы диэлектрического материала (обезжиренные, протравленные, сенсибилизированные, активированные) погружают в полученный раствор на 20 минут. Толщина формируемого серебряного покрытия на керамической основе достигает 0,3 микрон.

Пример 4

0,1 г ОЭДФ добавляют в 500 г воды, затем при перемешивании добавляют 0,2 г нитрата серебра и 1 мг нитрата церия (раствор 1).

8 г глюкозы и 7 г гидроксида калия растворяют в 500 г воды (раствор 2). Затем раствор 1 смешивают с раствором 2 при комнатной температуре. Полученный раствор нагревают до 60°С. Предварительно подготовленные образцы диэлектрического материала (обезжиренные, протравленные, сенсибилизированные, активированные) погружают в полученный раствор на 20 минут. Толщина формируемого серебряного покрытия на керамической основе достигает 0,2 микрон. Затем раствор охлаждают до комнатной температуры до следующего использования.

Пример 5

1,5 г ОЭДФ добавляют в 500 г воды, затем при перемешивании добавляют 2 г нитрата серебра и 1 мг нитрата церия и нагревают до 60°С (раствор 1).

36 г глюкозы и 13 г гидроксида калия растворяют в 500 г воды, нагревают до 60°С (раствор 2). Затем раствор 1 смешивают с раствором 2. Предварительно подготовленные образцы диэлектрического материала (обезжиренные, протравленные, сенсибилизированные, активированные) погружают в полученный раствор на 5 минут. Толщина формируемого серебряного покрытия на керамической основе достигает 1,2 микрон.

Пример 6

1,5 г ОЭДФ добавляют в 500 г воды, затем при перемешивании добавляют 2 г нитрата серебра и 1 мг нитрата церия и нагревают до 50°С (раствор 1).

42 г глюкозы и 20 г гидроксида калия растворяют в 500 г воды, нагревают до 50°С (раствор 2). Затем раствор 1 смешивают с раствором 2. Предварительно подготовленные образцы диэлектрического материала (обезжиренные, протравленные, сенсибилизированные, активированные) погружают в полученный раствор на 5 минут. Толщина формируемого серебряного покрытия на керамической основе достигает 1,5 микрон.

Как видно из приведенных примеров, в композиции по сравнению с известными техническими решениями снижена температура проведения процесса и увеличена скорость металлизации при сохранении равномерности осаждаемого покрытия.

Предлагаемая композиция позволяет химически осаждать серебряные покрытия со скоростью 0,3 микрона в минуту при температурах ниже 60°С.