состав для получения платинового покрытия

Формула изобретения

1. Состав для получения платинового покрытия на неорганических материалах или металлах, содержащий платинохлористоводородную кислоту, этиловый спирт и органическую восстановительную добавку, отличающийся тем, что в качестве восстановительной добавки он содержит канифоль при следующем соотношении компонентов, мас.

Платинохлористоводородная кислота 1,0 10,0

Канифоль 0,5 5,0

Этиловый спирт Остальное

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит дистиллированную воду в количестве 0,1 5,0 мас.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам для получения покрытий и может быть применено в технологии изготовления покрытий на неорганических материалах или металлах, в частности, при изготовлении датчиков кислорода, приборов радиотехнического назначения и в электронной промышленности, в частности, при платинировании молибденовых выводов ртутно-кварцевых ламп.

В технологии нанесения металлических покрытий известны составы, позволяющие получить платиновое покрытие на неорганических, огранических материалах и металлах [1,2,3]

В изобретении [1] для увеличения срока службы датчиков кислорода за счет улучшения качества металлизации применили пасту на основе платины (40-55 мас.), содержащую стабилизированный диоксид циркония (8,8-14 мас.), добавки оксихлорида циркония и оксида висмута в соотношении 1:1 в количестве 0,1-0,5 мас. органическое связующее составляло 30-51 мас. Паста вжигалась при 1300-1400^oC в течение 0,5-1 ч.

В изобретении [2] для снижения содержания углерода в покрытии осуществляли разложение платиноорганического соединения на нагретой подложке. В качестве платиноорганического соединения используют ацетилацетонаттриметилплатину. Процесс ведут при температуре подложки 250-350^oC в вакуумной печи.

В изобретении [3] в состав пасты вводят углерод. Вжигание пасты осуществлялось вначале в защитной среде при 1300-1650^oC, а затем в окислительной среде при 900-1200^oC.

Для реализации рассмотренных составов и способов требуется создание специального оборудования: вакуумных камер с испарителями и нагревом подложки [2] сложных процессов помола и перетирания пасты с последующим обжигом при высокой температуре изделия [1] процессов вжигания при температуре 1300-1600^oC в защитной среде, а затем в окислительной при 900-1100^oC [3]

Такие процессы очень энергоемки и трудоемки, используют дорогое технологическое оборудование, содержащее камеры с защитной атмосферой или вакуумные камеры, специальные испарители. Длительный процесс нагрева при высоких температурах не исключает значительные потери платины, например, в [2] где в рабочем пространстве печи с изделием для получения покрытия применяются пары соединения платины.

Простым, энергетически выгодным и не требующим при получении платинового покрытия сложного оборудования является процесс пиролитического восстановления платины [4]

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является состав по прототипу [4] в котором для получения платинового покрытия на электрических контактах в производстве фотоэлементов, молибденовых выводах ртутно-кварцевых ламп при термическом воздействии, кроме платинохлористоводородной кислоты и спирта содержится восстановительная добавка смеси лавандового масла и скипидара. Способ получения состава заключается в следующем. Кислоту растворяют в спирте, затем добавляют масло и скипидар и растирают в ступке в течение 1 часа. Приготовленную пасту выдерживают 5-6 дней. Восстановление платины ведется при нагреве в пламени газовой горелки или в электрическом шкафу при температуре 450-480^oC.

Опытным путем установлено, что покрытие, полученное с использованием описанного в прототипе состава и по описанному в нем способу, имело при комнатной температуре электропроводность, соответствующую электросопротивлению при постоянном токе 0,25 Омсм. Но при проведении термоцикличных испытаний до 1200^oC электропроводность от цикла к циклу снижалась из-за появления трещин и шелушения на поверхности покрытия, связанных с недостаточной термостабильной пластичностью получаемого покрытия платины.

Целью изобретения является получение термостабильного пластичного высокоэлектропроводного платинового покрытия на неорганических материалах или металлах.

Цель достигается тем, что в составе для получения платинового покрытия на неорганических материалах или металлах, содержащем платинохлористоводородную кислоту, спирт и органическую восстановительную добавку, согласно предлагаемому техническому решению в качестве органической восстановительной добавки использована канифоль при следующем содержании компонентов, мас.

платинохлористоводородная кислота 1,0-10,0

канифоль 0,5-5,0

спирт этиловый остальное

В зависимости от шероховатости поверхности качество покрытия может быть от зеркального до матового.

Более качественное матовое покрытие, обладающее большей пластичностью, получается при дополнительном введении в исходный состав дистиллированной воды 0,1-5,0 мас.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый состав отличается от известного тем, что вместо восстановителя, примененного в прототипе, выбрана канифоль. Кроме того, заявляемый состав может дополнительно содержать дистиллированную воду.

Таким образом, заявляемый состав соответствует критерию изобретения "новизна".

Известно применение спиртового раствора канифоли для снятия окисной пленки с поверхности металла при пайке, но в качестве восстановителя для получения платинового покрытия из платинохлористоводородной кислоты не известно. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

При изучении известных составов для нанесения платинового покрытия было выявлено, что использование в предлагаемом составе канифоли обладает по сравнению с аналогичными решениями применения восстановительных добавок рядом существенных преимуществ:

позволяет получить термостабильное пластичное высокоэлектропроводное покрытие,

покрытие может наноситься на изделия различной конфигурации, в трубах, в глухих отверстиях и полостях,

относительно невысокой стоимостью по сравнению, например, с лавандовым маслом,

позволяет резко упростить и удешевить технологический процесс получения платинового покрытия,

позволяет получить платиновое покрытие с полным отсутствием губчатой платины.

При изучении составов для нанесения платинового покрытия было выявлено, что использование в предлагаемом составе дистиллированной воды обладает дополнительным существенным преимуществом:

позволяет получить более качественное матовое покрытие с большей пластичностью и термостабильностью,

позволяет снизить требования к наличию воды в компонентах состава, которая неизбежно присутствует при применении в производственном процессе платинохлористоводородной кислоты, расплывающейся на воздухе, и спирта.

Состав готовят следующим образом. При комнатной температуре в стеклянной посуде растворяют платинохлористоводородную кислоту в этиловом спирте или водно-спиртовом растворе. В полученном растворе растворяют добавку канифоли. Раствор сразу пригоден к применению.

Раствор наносят на шлифованную и обезжиренную поверхность изделия. Процесс пиролитического восстановления платинового покрытия проводят в печи с температурой 250-650^oC в течение 5 мин. В зависимости от шероховатости поверхности изделия и исходного состава платиновое покрытие получается зеркальным или матового серого цвета. За один прием нанесения покрытия получается слой платины толщиной, зависящей от содержания платинохлористоводородной кислоты в исходном составе. Более толстые слои получаются при многократном повторении процесса нанесения.

Составы и свойства полученных покрытий приведены в таблицах 1 и 2. Для оценки электропроводности покрытий были проведены испытания полученных покрытий. Опыты проводились при использовании в качестве подложки пластины из плавленного кварца, на которую послойно наносились полоски покрытия размером 10 х 30 мм. Электросопротивление измерялось на постоянном токе цифровым омметром, оборудованным щупами в виде пластинок шириной 5 мм. Результаты измерений, представленные в таблицах 1 и 2, представляют интерес только в смысле сравнения электросопротивления в зависимости от соотношения исходных компонентов состава. Представленные результаты позволяют оценить качество получаемого покрытия и установить, что при послойном нанесении электропроводность покрытия из-за увеличения его толщины растет. Дополнительно установлено, что для получения высокоэлектропроводного покрытия, удовлетворительного по качеству, было достаточно нанести от 5 до 8 слоев в зависимости от применяемого состава.

Применение предлагаемого состава позволяет проводить автоматизацию процесса нанесения покрытия, например, используя в качестве источника нагрева лазерное излучение с запрограммированным перемещением зоны нагрева по поверхности изделия.

Применение предлагаемого состава для получения термостабильного пластичного электропроводящего покрытия платины позволяет значительно сократить время нанесения покрытия, существенно снизить стоимость оборудования, материалов и энергетических затрат при выполнении всего технологического цикла. Кроме того, применение предлагаемого состава в промышленном производстве снижает потери платины и более доступно.

Применение предлагаемое состава для получения платинового покрытия для кислородного датчика позволило провести его испытание в условиях эксплуатации и получить результаты, сравнимые по качеству с датчиками фирмы "BOSH" [5]

Применение предлагаемого состава для получения платинового покрытия на стенках керамического резонатора позволило разработать высокоточную ячейку для измерения температурных зависимостей диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ до 1200^oC. Применение платинового покрытия позволило за счет полученной высокой проводимости обеспечить такие температурные и электрические свойства скин-слоя толщиной 3 мкм, которые позволили получить резонаторную ячейку с заданными свойствами.

При этом в результате эксплуатации установлено, что применение покрытия, полученного с использованием данного состава, имеет высокую проводимость во всем температурном интервале от 20 до 1200^oC. О надежности используемого покрытия говорит тот факт, что эксплуатация установки в течение полугода при каждодневном нагреве не привела к изменению электрических свойств собственно покрытия.

Покрытие может использоваться в качестве электропроводного, защитного с высокой химической устойчивостью в жидких и газообразных агрессивных средах, для обеспечения электрического контакта в качестве электродов, электродов сравнения в окислительно-восстановительных системах, для платинирования электрических контактов в производстве фотоэлементов, молибденовых выводов для ртутно-кварцевых ламп, при изготовлении электродных систем на основе твердых кислородсодержащих электролитов из двуокиси циркония, стабилизированной окисью иттрия, предотвращая значительные изменения микроструктуры и проводимости твердого электролита в процессе платинирования.

Источники информации.

1. А.С. СССР N 1399299, кл. C 04B 41/88, опубл. 30.05.88.

2. А.С. СССР N 441359, кл. C 23C 16/18, опубл. 30.08.74.

3. Патент России N 2029946, кл.G 01 N 27/106, опубл. 27.02.95.

4. М.М. Золотарев. Металлизаторщик-вакуумщик. М. Высшая школа, 1984, c. 111 (прототип).

5. Hfns-Martin Wiedenmapp, Lotmar Raff, Rainer Noack Heated Zirconia Oxygen Sensor for Stoichiometric and Lean Air-Fuel Ratios. SAE Technical Paper Series, Detroit, Michigan, USA, March 2, 1984. Перевод N 1523. Под ред. Пархоменко А.А. НИИ автоприбор, М, 4.01.1985.