Електроліт для осадження композиційного покриття нікель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт

 

Винахід відноситься до області гальванотехніці, зокрема, до осадженню композиційного покриття нікель-кобальт-фторопласт, з метою застосування їх у різних галузях промисловості, в якості зносостійких покриттів. Чим вище ці показники, тим вище надійність і довговічність виробів і ширше область їх застосування.

Відомі електроліти для нанесення сплавів і композиційних покриттів на основі нікелю з метою отримання покриттів з підвищеною зносостійкістю наступного складу, г/л:

1. хлорид нікелю 200-300, борна кислота 20-30, сіль аніонного полиэдрического бората (у перерахунку на C2B9H12B10H102-,B12H122-) 0,5-1,0, спирти ряду 2, 2, 6, 6 - тетраметилпиперидин 0,2-0,9, соляна кислота або гидрокис амонію (35%) до рН 1-5 (Гальванічні покриття сплавом нікель-бор замість хрому. Кукоз Ф.І., Кудрявцева І.Д., Сисоєв Г.Н., Балакай В.І. // Теоретичні основи технології нанесення хімічних покриттів з металів і сплавів: Тез. докл. Укр. республіки. конф. - К., 1988. - С.34-35.).

2. хлорид нікелю 200-300, борна кислота 25-35, сіль аніонного полиэдрического бората (у перерахунку на C2B9H1210Н10B]2HI22--бор-фторопласт. Пат. 2213812 Зростав. Федерація, МПК 7 С25Д 15/00. - №2002113832/02; заявл. 27.05.2002; опубл. 10.10.2003, Бюл. №28.).

3. хлорид нікелю 150-350, борна кислота 25-40, хлорамін Б 1,5-4,5, фторопластова емульсія Ф-4Д-Е 5-35 (Балакай В.І., Балакай І.В., Герасименко Ю.Я Електроліт для осадження композиційного покриття нікель-фторопласт. Пат. 2297476 Зростав. Федерація, МПК 7 C25D 15/00. - №2005130886/02; - заявл. 05.10.2005; опубл. 20.04.2007; Бюл. №11.)

Проте покриття, обложені з даних електролітів, мають недостатню зносостійкість.

Найбільш близьким до пропонованого винаходу належить електроліт для осадження сплаву композиційного електролітичного покриття нікель-кобальт-фторопласт містить хлорид нікелю, хлорид кобальту, борну кислоту, хлорамін Б та фторопластову емульсію при наступному співвідношенні компонентів, г/л:

хлорид нікелю200-350,
хлорид кобальту2-10,
борна кислота25-40,
хлорамін Б1,5-45
фторопластова емульсія Ф-4Дпри перемішуванні.

(Балакай В.І., Арзуманова О.В., Курнакова Н.Ю., Балакай І.В., Балакай К.В. Електроліт для осадження композиційного покриття нікель-кобальт-фторопласт Пат.2352694 Зростав. Федерація, МПК С25Д 15/00. - №2008110630/02; заявл. 19.03.2008; опубл. 20.04.2009, Бюл. №. 11.)

Покриття обложені з даного електроліту мають недостатню зносостійкість.

Завданням пропонованого винаходу є підвищення зносостійкості мікротвердості.

Поставлена задача досягається тим, що електроліт, що містить хлорид нікелю, хлорид кобальту, борну кислоту, фторопластову емульсію Ф-4Д-Е, хлорамін Б вводили оксид кремнію, при наступному співвідношенні компонентів, г/л:

хлорид нікелю200-350,
хлорид кобальту2-10,
борна кислота25-40,
хлорамін Б1,5-3,0,
оксид кремнію1-30,
фторопластова емульсія Ф-4Д7-35.

Режими электроли�ой (50-100 об/хв).

Наявність оксиду кремнію в електроліті дозволяє электроосаждать композиційне покриття нікель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт з високою зносостійкістю.

Сплав нікель-кобальт є гарним конструкційним матеріалом, і тому велике значення має розробка на його основі покриттів володіють високою зносостійкістю і низьким коефіцієнтом тертя. З метою збільшення зносостійкості сплаву нікель-кобальт було запропоновано додатково вводити в покриття фторопласт (так званий самосмазивающий матеріал), який утворює на поверхні композиційних покриттів нікель-кобальт-фторопласт тонку плівку з фторопласту в результаті тертя двох поверхонь один про одного і роздавлюванню фторопласту знаходиться в покритті (отримані патенти №2352693, 2352694). Однак з-за того, що покриття зазвичай не мають ідеально гладку поверхню, то більш тверде покриття в останньому випадку своїми виступами повинно руйнувати самосмазивающий матеріал, який утворюється на поверхні покриттів у вигляді фторопласту з більшою швидкістю і тим самим знижувати зносостійкість покриттів і їх коефіцієнт тертя. Крім того основа повинна мати більш високу мікротвердість. Тому було пре�мужі хоробрі не композиційне покриття нікель-кобальт-фторопласт, а композиційне покриття нікель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт, тому покриття при введенні в електроліт оксиду кремнію виходять більш дрібнокристалічний, рівномірними і мають більш високу мікротвердість. В даний час з носостойкие і самосмазиваемие покриття представляють певний практичний інтерес.

Приклад 1. Електроліт готували наступним чином. В електролітичній ванні, заповненій до ¾ необхідного обсягу водопровідною водою, при температурі 60-70°С розчиняли 25 г/л борної кислоти, 1,5 г/л хлораміну Б, 200 г/л хлориду нікелю і 2 г/л хлорид кобальту, після того як довели рівень електроліту до необхідного обсягу вводили 1 г/л оксиду кремнію, 7 г/л фторопластовою емульсії Ф-4Д. рН електроліту доводили або соляною кислотою, або гідроокисом натрію або калію (100-150 г/л).

Приготування інших електролітів, що включають середня, верхнє і закордонні концентрації компонентів, які наведені в табл.1, проводили за методикою описаною вище. А значення зносостійкості покриттів, осаджених з кожного електроліту, наведені в табл.2, відповідно.

Порівняльні експлуатаційні характеристики електролітів і фізико-механічні властивості композиционн�тролита і з прототипу нікель-кобальт-фторопласт наведені в табл.2.

2. Зменшення вмісту нікелю в електроліті нижче нижнього заявляється межі призводить до зменшення швидкості процесу, зниження виходу за струмом і погіршення якості осаждаемого покриття;

3. Збільшення вмісту кобальту в електроліті вище верхнього заявляється межі призводить до погіршення якості покриттів, збільшення внутрішніх напружень;

4. Зменшення вмісту кобальту в електроліті нижче нижнього заявляється межі призводить до погіршення якості покриттів, зниження зносостійкості покриттів;

5. Збільшення вмісту борної кислоти в електроліті вище верхнього заявляється межі недоцільно. Це пов'язано з межею розчинності борної кислоти і погіршенням якості покриттів;

6. Зменшення вмісту борної кислоти нижче нижньої межі зазначеної концентрації призводить до зменшення буферної ємності електроліту, зниження виходу за струмом, інтервалів роботи електроліту, погіршення якості покриттів;

7. Збільшення вмісту хлапряжений, зниження виходу за струмом і гранично допустимої катодного щільності струму;

8. Зменшення вмісту хлораміну Б нижче нижнього заявляється межі призводить до погіршення якості покриттів, збільшення внутрішніх напружень;

9. Збільшення вмісту оксиду кремнію вище верхнього заявляється межі призводить до погіршення якості покриттів, збільшення внутрішніх напружень, зниження виходу за струмом і гранично допустимої катодного щільності струму;

10. Зменшення вмісту оксиду кремнію нижче нижнього заявляється межі призводить до зниження зносостійкості покриттів.

11. Збільшення вмісту фторопластовою емульсії вище верхнього заявляється межі призводить до погіршення якості покриттів, збільшення внутрішніх напружень, зниження виходу за струмом і гранично допустимої катодного щільності струму.

Таблиця 1
Склади електролітів і режими електролізу
Склад електролітів і режими електролізуКонцентрація компонентів, г/л
12345прот.
Хлорид нікелю150200275350370250
Хлорид кобальту12610156
Борна кислота202532404530
Хлор�n="1">3,03,53,0
Оксид кремнію0,81153040-
Фторопластова емульсія Ф-4Д (ТУ 6-05-041-508-79)5720353820
рН електроліту5,75,53,01,11,03,0
Температура, °С161830404521
Катодна щільність струму, А/дм245711116
Таблиця 2
Фізико-механічні властивості покриттів
Характеристики електролітів і композиційних покриттів нікель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт і нікель-кобальт-фторопластЕл�nter">45Прот.
Зносостійкість в умовах граничного тертя зі сталлю Ст. 45 при навантаженні 20-30 кгс/см2, мкм/год0,340,290,250,220,240,33
Мікротвердість, ГПа7,17,98,48,89,16,4
Внутрішні напруги, МПа64,465,467,871,385,367,2
Зчеплення з основною із сталі, міді та її сплавівВідповідає ГОСТ 9.302-84
Вміст кобальту, мас.%0,51,64,46,99,10,81,52,22,7-
Зміст фторопласту, мас.%0,51,02,33,74,32,9
Стабільність, %100100100100100100

12. Зменшення вмісту фторопластовою емульсії нижче нижнього заявляється межі призводить до зниження зносостійкості покриттів.

Як видно з табл.2, зносостійкість композиційного покриття нікель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт, осадженого з заявляється електроліту, перевищує зносостійкість композиційного покриття нікель-кобальт-фторопласт, осадженого з прототипу в 1,3-1,4 рази при збереженні основних фізико-механічних властивостей покриттів.

Це дозволяє розширити область застосування композиційного покриття нікель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт як зносостійкого покриття пласт, містить хлорид нікелю, хлорид кобальту, борну кислоту, фторопластову емульсію Ф-4Д, хлорамін Б, який відрізняється тим, що він додатково містить оксид кремнію при наступному співвідношенні компонентів, г/л:

хлорид нікелю200-350
хлорид кобальту2-10
борна кислота25-40
хлорамін Б1,5-3,0
оксид кремнію1-30
фторопластова емульсія Ф-4Д7-35



 

Схожі патенти:

Гальванічний композиційний матеріал на основі сплаву олово-цинк

Винахід відноситься до області гальванотехніки і може бути використане в машинобудуванні, автомобілебудуванні, морському транспорті та в інших галузях промисловості для збільшення корозійної стійкості покриттів на основі сплаву олово-цинк
Винахід відноситься до отримання гальванічних композиційних покриттів, зокрема на основі нікелю з дисперсною фазою у вигляді порошків наноалмазних

Спосіб отримання композитних полімер-оксидних покриттів на вентильних металах і їх сплавах

Винахід відноситься до області електрохімічної обробки поверхні виробів з вентильних металів і їх сплавів і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для отримання гідрофобних покриттів, що володіють високою зносостійкістю, а також антифрикційними властивостями і корозійною стійкістю
Винахід відноситься до області гальванотехніки, а саме до отримання покриттів з електролітів нікелювання з використанням в якості другої фази нанодисперсного порошку хрому диборида

Спосіб нанесення композиційних електрохімічних покриттів

Винахід відноситься до електролітичного осадження твердих зносостійких покриттів, а саме композиційних електрохімічних покриттів на основі заліза з металокерамічними частинками, які застосовуються для відновлення і зміцнення поверхонь деталей

Електроліт-суспензія для отримання покриттів нікель-фторопласт

Винахід відноситься до області гальванотехніки і може бути використано для отримання нікелевих композиційних покриттів

Спосіб електрохімічного одержання композиційного нікелевого покриття з квазикристаллическими частками

Винахід відноситься до області гальванотехніки і може бути використано для підвищення зносостійкості інструменту, зниження тертя в підшипниках і в якості захисних несмачиваемих покриттів в різних галузях промисловості, зокрема, для запобігання обмерзання проводів ліній електропередач
Винахід відноситься до області гальванотехніки і може бути використане для нанесення композиційних покриттів

Електролітичний спосіб нанесення покриттів

Винахід відноситься до галузі металургії і може бути використане при розробці та виготовленні зносостійких покриттів

Спосіб нанесення композиційного електролітичного покриття на металеві вироби

Винахід відноситься до області гальванотехніки і може бути використане для нанесення композиційних електролітичних покриттів з срібла, що містять ультрадисперсние алмази (УДА), на вироби зі сталі, бронзи та інших металів
Up!