Способ получения никельсодержащих покрытий на поверхности диэлектрика

(51)7 23 18/50 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Тулеушев Адил Жианшахович Володин Валерий Николаевич(73) Дочернее государственное предприятие Институт ядерной физики Национального ядерного центра Республики Казахстан(56) Патент США 3348969, кл. 427-430, 1967 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЬСО(54) ДЕРЖАЩИХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ДИЭЛЕКТРИКА(57) Изобретение относится к области технологий нанесения металлических покрытий на основе никеля, обладающих большой удельной поверхностью и предназначенных для изготовления электродов. Способ получения никельсодержащих покрытий на поверхности диэлектрика включает химическое осаждение покрытия из раствора хлорида никеля путем его насыщения водородом, предварительную активацию поверхности диэлектрика вакуумным напылением островковой пленки каталитически активного металла при давлении водорода не более 110-5 Па, при осаждении используют раствор хлорида никеля с добавлением в него не менее 110-4 М хлорида палладия и/или платинохлористоводородной кислоты, а после осаждения покрытия производят термообработку. Изобретение относится к области технологий нанесения металлических покрытий на основе никеля,обладающих большой удельной поверхностью и предназначенных для изготовления электродов. Известен способ формирования никелевого покрытия на поверхности диэлектрика, включающий обезжиривание покрываемой поверхности, активирование в растворе хлоридов палладия и олова и химическое никелирование с применением раствора,содержащего соль никеля, гипофосфит натрия в качестве восстановителя, ацетат натрия в качестве буфера и органическую добавку - диазолин (а. с. СССР 1154376, кл. С 23 С 18/36, 1985). Способ обеспечивает получение светлого полублестящего плотного никелевого покрытия на поверхности обрабатываемого изделия, однако получить покрытие с развитой поверхностью данным способом невозможно. Известен также способ формирования никелевого покрытия на поверхности диэлектрика, включающий подготовку, активацию покрываемой поверхности солями олова и палладия и химическое восстановительное осаждение никелевого покрытия из раствора, содержащего ацетат никеля, гидразин в качестве восстановителя, трилон Б в качестве комплексообразователя, гликолевую кислоту - стабилизатор,и декарбаундекаборат калия как поверхностноактивное вещество (а.с. СССР 1301780, кл. С 23 С 18/34, 1987). Способ обеспечивает получение блестящего и беспористого покрытия, что является недостатком при формировании покрытий. Предложен способ нанесения металлических покрытий на поверхность изделий путем химического восстановления из раствора соли металла-покрытия с помощью восстановителя, в качестве которого может быть использован, в том числе, и водород (заявка ФРГ 2261687, кл. С 23 С 3/02, 1974). Однако применительно к никельсодержащему покрытию способ не может быть реализован вследствие положения никеля к водороду в ряду активности. Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является способ получения покрытий на основе никеля на поверхности изделий путем химического восстановления из раствора солей никеля с помощью восстановителя, в качестве которого предлагают использовать водород (патент США 3348969, кл. 427-430, 1967). Однако данный способ не позволяет получить покрытия с развитой поверхностью вследствие низкой термодинамической вероятности прямого восстановления никеля водородом из водного раствора его соли. Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение покрытий на основе никеля, обладающих большой удельной поверхностью. Это достигается в способе получения никельсодержащих покрытий на поверхности диэлектрика,включающем химическое осаждение покрытия из раствора хлорида никеля путем его насыщения водородом, поверхность диэлектрика предварительно активируют вакуумным напылением островковой пленки каталитически активного металла при давле 2 нии водорода не более 110-5 Па, при осаждении используют хлорид никеля с добавлением в него не менее 110-4 хлорида палладия и/или платинохлористоводородной кислоты, а после осаждения покрытия производят термообработку. Экспериментально установлено, что осаждение никельсодержащего покрытия с большим значением удельной поверхности можно добиться физической активацией поверхности диэлектрика вакуумным напылением отдельных центров каталитически активных к водороду металлов (островков) и химической активацией водного раствора хлорида никеля добавками хлорида палладия и/или платинохлористоводородной кислоты. Полученный результат может быть объяснен тем,что при продувке водородом ванны с раствором хлорида никеля на восстановленных в объеме кластерах палладия и/или платины происходит образование каталитически активного никеля, а поверхностные каталитически активные центры на подложке из диэлектрика (островки) обеспечивают фиксацию никеля и образование каталитически активного покрытия с большой удельной поверхностью. Присутствие в растворе менее 110-4 М хлорида палладия и/или платинохлористоводородной кислоты является недостаточным для образования зародышей микрокристаллов - кластеров и, следовательно, покрытие не будет получено. Формирование на поверхности диэлектрика вакуумным напылением отдельных центров каталитически активных металлов при парциальном давлении водорода в вакуумной камере более 110-5 Па приводит к насыщению островковых геттеров водородом еще на стадии их формирования, вследствие чего они не могут стать центрами роста никельсодержащего покрытия. Термообработка позволяет понизить удельное электросопротивление сформированного никельсодержащего покрытия за счет поверхностной диффузии и переупаковки кластеров. Пример. На гидрофобные подложки площадью 5 см 2 из нетканого материала на основе фторпласта 4 поверхностью 30 по ТУ-6-06-7-30-83 вакуумным распылением в герметичном объеме ВУП-5 при остаточном давлении менее 110-6 Па и общем давлении 110-3 Па магнетронным способом при напряжении 650 в и токе 100 мА в течение 30 с нанесли палладий-водородный геттер с поверхностным сопротивлением 30 кОм/ . Затем подложки помещали в пластиковую ванну и заливали 50 мл 0,03 М водного раствора хлорида никеля с различными добавками хлорида палладия на соляной кислоте, платинохлористоводородной кислоты и их смеси, рН раствора при этом составлял 3,5. Насыщение раствора водородом осуществляли продувкой со скоростью 50 см 3/мин. Сформированное покрытие подвергали термообработке при температуре 50-100 С. Качество полученного покрытия проверялось по его каталитической активности при использовании в качестве катода диффузионного водородно воздушного элемента с 5 М раствором едкого калия в качестве электролита, работающего при нормальных условиях. Анод топливного элемента был выполнен из платиновой черни на аналогичной упомянутой подложке. Элемент был подключен ко вхо ду потенциостата ППТ-3 в режиме стабилизации напряжения при нулевом потенциале поляризации. Результаты экспериментов, показывающие влияние каталитических добавок, время осаждения, температуры термообработки и величины тока в топливной ячейке, сведены в таблицу. Таблица Сопротивление покрытия до термообработки,КОм/ 0,9 1,5 1,4 1,6 1,7 1,3 1,8 30,0 Приведенные результаты показывают, что уменьшение концентрации добавок ниже 110-4 М резко снижает их каталитическую активность. Добавление в раствор не менее 110-4 М хлорида палладия и/или платинохлористоводородной кислоты и проведение термообработки позволяет осуществить формирование электродного покрытия с высоким значением величины удельной поверхности. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Сопротивление покрытия после термообработки, Ом/ 3,2 3,0 3,0 2,5 2,0 600 7 30000 ское осаждение покрытия из раствора хлорида никеля путем его насыщения водородом, отличающийся тем, что поверхность диэлектрика предварительно активируют вакуумным напылением островковой пленки каталитически активного металла при давлении водорода не более 110-5 Па, при осаждении используют раствор хлорида никеля с добавлением в него не менее 110-4 М хлорида палладия и/или платинохлористоводородной кислоты, а после осаждения покрытия производят термообработку. Способ получения никельсодержаших покрытий на поверхности диэлектрика, включающий химичеВерстка КИПЭ,исполнитель Халтурина В.А., корректор Горпиненко Т.И. 3