Гальванічний композиційний матеріал на основі нікелю

 

Пропоноване винахід відноситься до отримання композиційного матеріалу електрохімічним способом як зносостійкого матеріалу в різних галузях промисловості.

У промисловості з'явилася необхідність збільшення зносостійкості різних матеріалів на основі нікелю.

Збільшення зносостійкості матеріалів на основі нікелю можна досягти за рахунок легування їх металами і (або) неметалами.

Відомі композиційні матеріали:

на основі нікелю:

- з С, Si, SiC, TiC, ТаС, ZrC, WC, SiO2, TiO2, BeO, ZrO2, Cr2O3, MoS2, MoSi2і т.д. (Сайфуллін Р.С. Композиційні покриття і матеріали. - М: Хімія, 1977. - 272 с),

- з фторопластом (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).

На основі сплавів нікелю:

- нікель-бор з фторопластом (Балакай В.І. Гальванічний композиційний матеріал на основі нікелю. Пат. 2213813 Зростав. Федерація, МПК 7 С25Д 15/00. - №2002113887/02; заявл. 27.05.2002; опубл. 10.10.2003, Бюл. №28), що володіють підвищеною зносостійкістю в порівнянні з чисто нікелевими покриттями.

Істотним нй.

Найбільш близьким до передбачуваного винаходу за технічної сутності відноситься композиційний матеріал нікель-кобальт-фторопласт наступного складу, мас.%:

кобальт1,7-7,1,
фторопласт1,1-3,9,
нікельінше.

(Балакай В.І., Арзуманова О.В., Курнакова Н.Ю., Балакай І.В., Балакай К.В. Гальванічний композиційний матеріал на основі нікелю Балакай В.І., Арзуманова О.В., Курнакова Н.Ю., Балакай І.В., Балакай К.В. Пат. 2352693 Зростав. Федерація, МПК С25Д 15/00 (2006.01). - №2008110628/02; заявл. 19.03.2008; опубл. 20.04.2009, Бюл. №11).

Однак даний композиційний матеріал має недостатню зносостійкості.

Завданням цього винаходу є підвищення зносостійкості мікротвердості матеріалів на основі нікелю легуванням оксидом кремнію.

Вказана задача досягається отриманням композиційного матеріалу нікель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:

кобальтоксид кремнію0,8-2,2,
нікельінше.

Наявність оксиду кремнію в композиційному матеріалі нікель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт призводить до збільшення його зносостійкості.

Збільшення вмісту оксид кремнію в композиції вище верхнього заявляється межі призводить до збільшення внутрішніх напружень, погіршення якості.

Зменшення вмісту оксид кремнію в композиції нижче нижнього заявляється межі призводить до зниження зносостійкості композиційного матеріалу.

Для апробації запропонованого складу композиційного матеріалу нікель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт були виготовлені композиції, хімічний склад яких наведено в табл.1, де 2, 3, 4 зміст оксид кремнію на нижньому, середньому і верхньому рівнях, відповідно, а 1 і 5 вміст оксиду кремнію в композиції за граничними значеннями.

Композиційний матеріал нікель-кобальт-оксид алюмінію-фторопласт отримували електрохімічним способом з електроліту наступного складу, г/л:

< кислота
хлорид нікелю200-350,
25-40,
хлорамін Б1,5-3,0,
оксид кремнію1,0-30,

фторопластова емульсія

Ф-4Д (ТУ 6-05-041-508-79)7-35.

Режими електролізу: рН 1,5-5,5, температура 18-40°С, катодна щільність струму 0,5-11 А/дм2при перемішуванні механічною мішалкою (50-100 об/хв).

Таблиця 1
Хімічний склад композиційного матеріалу нікель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт і прототипу - нікель-кобальт-фторопласт
Композиційний матеріал і прототипНікельКобальтОксид кремніюФторопласт
Запропонований 198,70,50,40,5
2392,94,41,52,3
489,06,92,23,7
586,89,14,3
Відомий97,14,6-2,5

Наявність оксиду кремнію в композиційних електролітичних покриттях дозволяє збільшити зносостійкість покриттів.

Сплав нікель-кобальт є гарним конструкційним матеріалом, і тому велике значення має розробка на його основі покриттів володіють дають високу зносостійкість і низький коефіцієнт 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 фторопластаучени 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 запропоновано з метою збільшення зносостійкості покриттів і зниження коефіцієнта тертя наносити на поверхні виробу 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 зносостійкі і самосмазиваемие покриття представляють певний практичний інтерес.

Приклад 1. Композиційний матеріал хімічного складу, мас.%: кобальт 0,5, оксид кремнію 0,4, фторопласт 0,5, нікель інше, осаджували з електроліту складу, г/л: хлорид нікелю 150, хлорид кобальту 1, борна кислота 20, хлорами Б 1,0, оксид кремнію 0,5, фторопластова емульсія Ф-4Д при рН 5,0 літичною ванні, заповненій до ¾ необхідного обсягу водопровідною водою, при температурі 60-70°С розчиняли борну кислоту, хлорамін Б та хлорид нікелю, після того як довели рівень електроліту до необхідного обсягу вводили оксид кремнію і фторопластову емульсію. рН електроліту доводили або соляною кислотою, або гідроокисом натрію або калію (100-150 г/л).

Приклад 2. Композиційний матеріал хімічного складу, мас.%: кобальт 1,6, оксид кремнію 0,8, фторопласт 1,0, нікель інше, осаджували з електроліту складу, г/л: хлорид нікелю 200, хлорид кобальту 2, борна кислота 25, хлорамін Б 1,5, оксид кремнію 1, фторопластова емульсія Ф-4Д 7,0 при рН 5,3, температурі 19°С і катодного щільності струму 1 А/дм2. Електроліт готували за методикою описаною вище.

Приклад 3. Композиційний матеріал хімічного складу, мас.%: кобальт 4,4, оксид кремнію 1,5, фторопласт 2,3, нікель інше, осаджували з електроліту складу, г/л: хлорид нікелю 250, хлорид кобальту 6, борна кислота 32, хлорамін Б 2,2, оксид кремнію 16, фторопластова емульсія Ф-4Д 20 при рН 3,0, температурі 30°С і катодного щільності струму 5 А/дм2. Електроліт готували за методикою описаною вище.

Приклад 4. Композиційний матеріал хімічного складу, травні, %: кобальт 6,9, оксбальта 10, борна кислота 40, хлорамін Б 3,0, оксид кремнію 30, фторопластова емульсія Ф-4Д 35 при рН 1,5, температурі 40°С і катодного щільності струму 11 А/дм2. Електроліт готували за методикою описаною вище.

Приклад 5. Композиційний матеріал хімічного складу, мас.%: кобальт 9,1, оксид кремнію 2,7,фторопласт 4,3, нікель інше осаджували з електроліту складу, г/л: хлорид нікелю 370, хлорид кобальту 15, борна кислота 40, хлорамін Б 3,5, оксид кремнію 35, фторопластова емульсія Ф-4Д 38 при рН 0,9, температурі 45°С і катодного щільності струму 10 А/дм2. Електроліт готували за методикою описаною вище.

Прототип осаджували з електроліту (Балакай В.І., Арзуманова О.В., Курнакова Н.Ю., Балакай І.В., Балакай К.В. Гальванічний композиційний матеріал на основі нікелю Балакай В.І., Арзуманова О.В., Курнакова Н.Ю., Балакай І.В., Балакай К.В. Пат. 2352693 Зростав. Федерація, МПК С25Д 15/00 (2006.01). - №2008110628/02; заявл. 19.03.2008; опубл. 20.04.2009, Бюл. №І).

У табл.2 наведено фізико-механічні властивості запропонованого композиційного матеріалу нікель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт і прототип - нікель-кобальт-фторопласт.

Таблиця 2
Фізико-механічні властивості композиційного матеріалу нікель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт і нікель-кобальт-фторопласт (прототип)Запропонований склад композиціїПрототип
13245
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, МПа64,265,267,671,085,3<никель-кобальт-оксид кремнію-фторопласт перевищує зносостійкість композиційного матеріалу нікель-кобальт-фторопласт (прототипу) в 1,3-1,4.

Гальванічний композиційний матеріал, що містить нікель, кобальт і фторопласт, відрізняється тим, що він додатково містить оксид кремнію при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:

кобальт1,6-6,9
фторопласт1,0-3,7
оксид кремнію0,8-2,2
нікельінше



 

Схожі патенти:
Винахід відноситься до області гальванотехніки і може бути використане в різних галузях промисловості

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
Up!