способ получения никелевого покрытия на материалах из углеродных волокон

Формула изобретения

Способ получения никелевого покрытия на материалах из углеродного волокна, включающий его металлизацию путем химического нанесения никелевого покрытия в растворе металлизации, отличающийся тем, что перед металлизацией материал обезжиривают, помещают его в раствор металлизации с температурой 65-95°С и проводят катодную поляризацию волокна в течение 30-60 с при плотности тока 1-1,5 А/дм².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прикладной химии и предназначено для совершенствования технологии химической металлизации, в частности никелирования, изделий из углеродного волокна (УВ).

Известный способ химической металлизации УВ (Пат. ФРГ №3814506) включает в себя последовательные стадии: обезжиривания, травления, сенсибилизации раствором хлорида олова, активации раствором, содержащим соли палладия, и собственно металлизацию. После каждой операции производится промывка водой. Недостатками этого способа являются: необходимость последовательных и трудоемких промывок, неустойчивость раствора сенсибилизации, а также применение дорогостоящих солей палладия, что усложняет технологический процесс и значительно увеличивает себестоимость получаемого покрытия.

Способ беспалладиевой активации поверхности полимерных материалов (Пат. США №3867174) требует присутствия в растворе-активаторе ионов платины (серебра или золота). Высокая стоимость компонентов активирующего раствора является недостатком способа. В качестве восстановителей в растворе химической металлизации применяют гипофосфит или боргидрид натрия, гидразин, формальдегид.

Способ активации протравленной поверхности и последующей химической металлизации изделий из стекловолокна, эпоксидных смол и других полимерных материалов (Пат. ФРГ №3121015) предусматривает использование свежеприготовленных коллоидных растворов никеля (меди или кобальта). Раствор получают восстановлением солей соответствующих металлов боргидридом калия в присутствии полиэтиленимина (1-10 г/л) и эфира фосфорной кислоты (0,01-2 г/л). Предложенный активирующий раствор характеризуется сложностью состава и низкой устойчивостью, что ограничивает область его применения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения никелевого покрытия на материалах из углеродных волокон (Пат. РФ №2063461), который заключается в предварительном травлении УВ хромовой смесью и непосредственно металлизацию без промывки водой между стадиями. Раствор химической металлизации содержит диоксид тиомочевины или гидроксиметилсульфинат натрия (1,6-2,0 моль/л) и хлорид никеля (0,8-1,0 моль/л). Данный способ позволяет совместить стадии активации и металлизации. Недостатком способа является то, что поверхность УВ содержит остатки травильной смеси, что снижает устойчивость раствора металлизации и приводит к его частой замене, а также повышает себестоимость наносимого покрытия.

Задача предлагаемого изобретения - создать химический способ получения никелевого покрытия на материалах из УВ, позволяющей упростить технологию металлизации и снизить себестоимость никелевого покрытия на изделиях из УВ.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый способ получения никелевого покрытия на материалах из УВ включает обезжиривание поверхности изделия моющим средством «Прогресс» концентрацией 20 мл/л. После чего УВ тщательно промывают водой и помещают в раствор металлизации. Совмещение стадий активации и металлизации обеспечивается катодной поляризацией УВ при плотности тока 1-1,5 А/дм ² в течение 60-30 с. Затем ток отключают и химически наносят никелевое покрытие на УВ в растворе металлизации.

Один из возможных составов раствора металлизации, г/л:

хлорид никеля 10-30,

янтарная кислота 6-12,

фторид натрия 1-2,

гидроксид натрия 4-6,

калий фосфорноватистокислый 2-4

[Шалкаускас М., Вашкялис А. Химическая металлизация пластмасс. Л.: «Химия», 1977. С.132.

Вишенков С.А. Химические и электрохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: «Машиностроение», 1975. С.270-271].

Температура раствора металлизации 65-95°С. Наилучшее качество покрытия и скорость процесса металлизации достигается при температуре 90-95°С. Выше указанного предела возможно снижение времени эксплуатации раствора металлизации.

Катодная поляризация УВ обеспечивает восстановление ионов никеля до металла, благодаря чему на поверхности изделия из УВ создаются активные центры никеля, на которых химически наращивается никелевое покрытие.

Пример 1. Изделие из УВ обрабатывают моющим средством «Прогресс» концентрацией 20 мл/л, затем его тщательно промывают водой, помещают в раствор металлизации и катодно поляризуют при плотности тока 1,5 А/дм ². Время пропускания тока через металлизируемое изделие из УВ 30 с. Температура раствора металлизации 90°С. После 30 минут химической металлизации на поверхности изделия из УВ получают никелевое покрытие толщиной 5,8 мкм.

Пример 2. Технологический процесс химической металлизации изделия из УВ аналогичен примеру 1. Время пропускания электрического тока плотностью 1 А/дм² 60 с. Температура раствора металлизации 95°С, время металлизации 1 час. На поверхности изделия из УВ получают никелевое покрытие толщиной 11,5 мкм.

Сравнение предлагаемого способа с известными способами химической металлизации изделий из УВ позволяет сделать следующее заключение: предлагаемый способ не требует использования растворов активации и сенсибилизации. Совмещение стадий активации и металлизации осуществляют предварительной катодной поляризацией УВ в течение 60-30 с при плотности электрического тока 1-1,5 А/дм², что исключает промывку между стадиями. Кратковременное подключение электрического тока не влияет на эксплуатационные свойства раствора металлизации и позволяет использовать его неоднократно, снижая себестоимость наносимого покрытия, что является существенным преимуществом в сравнении со способом прототипа.

Предлагаемое техническое решение способствует упрощению технологии химической металлизации и снижению себестоимости никелевых покрытий на материалах из УВ.

Исследования способа химической металлизации изделий из УВ, проведенные в лабораториях ЮРГТУ (НПИ), выявили его высокие технико-экономические показатели и эффективность для получения никелевых покрытий УВ.