Багатошарова антидифузійна структура

Реферат: Багатошарова антидифузійна структура розташована на поверхні термоелектричного матеріалу. Структура виконана з трьох шарів, при цьому перший шар виконаний з наношару нікель-фосфор, другий шар виконаний зі сплаву нікель-вольфрам товщиною 0.4-0.5 мкм, третій шар виконаний зі сплаву нікель-олово товщиною 6-7 мкм. UA 116269 U (12) UA 116269 U UA 116269 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до багатошарових, антидифузійних покриттів і може бути використана у створенні термоелектричних модулів в теплових і холодильних установках. Задачею пропонованого технічного рішення є збільшення адгезійної міцності та антидифузійних властивостей нікелевого покриття на термоелектричному матеріалі. Позитивний ефект досягається внаслідок виконання покриття із трьох шарів, що чергуються, при різних співвідношеннях товщини шарів. Відомий спосіб електрохімічного осадження сплаву NiW, який містить нікель сірчанокислий, лимонну кислоту, амоній хлористий, аміак, а як сполуку вольфраму використовують амоній вольфрамовокислий [1]. Недоліком винаходу є необхідність проведення процесу осадження при високих температурах (70 °C); даний винахід не застосовувався до термоелектричного матеріалу. Найбільш близьким до технічного рішення, що заявляється, є електроліт, що містить нікель сірчанокислий, натрій вольфрамат, натрій цитрат, борну кислоту, нікель хлористий, магній сірчанокислий [2]. Однак адгезійна міцність зчеплення запропонованого покриття з термоелектричним матеріалом низька, крім того даний винахід не дає можливості отримати покриття сплавом NiW на термоелектричному матеріалі р-типу провідності. Задачею корисної моделі є підвищення адгезійної міцності зчеплення покриття з термоелектричним матеріалом та можливість отримання сплаву NiW на термоелектричному матеріалі р-типу. Поставлена задача вирішується тим, що пропонується осадження декількох шарів у наступній послідовності: NiP, NiW, NiSn. Шар NiP осаджується хімічним методом, шари NiW і NiSn - електрохімічним (гальванічним) методом. Згідно з корисною моделлю, перший шар, що осаджується з електроліту хімічного нікелювання, являє собою наношар NiP, виконаний товщиною 1 мкм. Як нижній шар пропонується осадження наношару NiP з електроліту хімічного нікелювання наступного складу, г/л: NiCl26H2O-25; Na3C6H5O7-45; NH4Cl-35; Na(PH2O2) - 17,5; NH4OH - для корекції pH. Осадження проводиться при рН = 8,0-9,0 і Т = 80-90 °C. Осаджений з електроліту хімічного нікелювання наношар NiP дає можливість подальшого осадження сплаву NiW на термоелектричний матеріал різного типу провідності. Згідно з корисною моделлю, другий шар, що являє собою сплав NiW, виконаний товщиною 0,4-0,5 мкм. Другий шар покриття нанесений безпосередньо на наношар NiP і являє собою сплав NiW. Осадження сплаву NiW проводять з електроліту [2] наступного складу, г/л: NiSO47H2O-30; Na2WO47H2O-30; Na3C6H5O7-120; Н3ВО3-6; NiCl26H2O-4; MgSO47H2O-22. 2 Осадження проводять при рН = 6,5, Т = 20 °C, ік = 0,5 А/дм . Швидкість осадження покриття складає 3 мкм/год. Згідно з корисною моделлю, третій шар, що являє собою сплав NiSn, виконаний товщиною 6-7 мкм. Верхній шар багатошарової структури являє сплав NiSn і осаджується з електроліту наступного складу, г/л: NiCl26H2O-240; NH4F-55; SnCl2-52. 2 Осадження проводять при рН = 4.5, Т = 45-55 С, ік = 1 А/дм . Швидкість осадження покриття складає 10 мкм/год. Відповідно до корисної моделі, між нанесенням другого і третього шарів проводиться активація поверхні другого шару зі сплаву NiW. Активація поверхні являє собою катодну поляризацію в електроліті наступного складу, г/л: NiCl26H2O-225; HCl-175. 1 UA 116269 U 5 Послідовність і вказані товщини шарів є оптимальними. Зменшення товщини шару NiP або його відсутність унеможливлює отримання багатошарової антидифузійної структури на термоелектричному матеріалі р-типу. Збільшення товщини шару NiP призводить до різкого зменшення антидифузійної міцності зчеплення з термоелектричним матеріалом. Корисна модель може бути проілюстрована декількома прикладами, представленими в таблиці, з якої видно, що оптимальним способом для отримання заявленої багатошарової структури є умови, представлені в прикладах 2 та 3, оскільки отримані при цих умовах покриття мають найбільш високу адгезійну міцністю зчеплення з термоелектричним матеріалом. Таблиця 2 № з/п 1 2 3 4 Шар NiP NiW NiSn NiP NiW NiSn NiP NiW NiSn NiP NiW NiSn Товщина, мкм Адгезійна міцність, кг/см N-тип Р-тип 0,45 6 1 0,4 6 1 0,45 6 1 0,5 6 177 197 118 224 180 144 89 10 Джерела інформації: 1. Патент СССР № 445707. 2. Патент RU 2116390 С1. 15 20 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Багатошарова антидифузійна структура, що розташована на поверхні термоелектричного матеріалу, яка відрізняється тим, що структура виконана з трьох шарів, при цьому перший шар виконаний з наношару нікель-фосфор, другий шар виконаний зі сплаву нікель-вольфрам товщиною 0,4-0,5 мкм, третій шар виконаний зі сплаву нікель-олово товщиною 6-7 мкм. 2. Багатошарова антидифузійна структура за п. 1, яка відрізняється тим, що перший наношар нікель-фосфор нанесено з електроліту хімічного нікелювання. 3. Багатошарова антидифузійна структура за п. 1, яка відрізняється тим, що між нанесенням другого і третього шарів проводиться активація поверхні другого шару зі сплаву нікельвольфрам. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2