Электролит для нанесения покрытий на основе никель - бор

 

Сущность изобретения: электролит содержит , г/л: никель двухлористый 80-140, декагидроборат натрия 0,05-5,0, натрий уксуснокислый 20-60, натрий рениевокислый 11-15, натрий фтористый 3-5, медь сернокислая 0,1-2,6, уксусная кислота до рН 5,0- 5,2. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 25 D 7/00, 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ГЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4732800/26 (22) 30.08.89 (46) 23.06.92, Бюл. ¹ 23 (71) Научно-производственное объединение подшипниковой промышленности (72) А.Н.Михайлова, Л,А.Пашкина, .Т.И.Малютина, К.Д,Семкин и В.Н. Нарышкин (53) 621.357,7:669.24,781(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1313014, кл, С 25 l3 3/56, 1983.

Авторское свидетельство СССР

И 778350, кл. С 25 D 3/64, 1980, Изобретение относится к электрохимическому получению покрытий в виде композиции, состоящей из окислов рения в матрице сплава никель-бор, обладающей высокими самосмазывающими свойствами, позволяющими использовать данное покрытие в узлах трения в качестве антифрикционного материала с низким.коэффициентом трения и высокой контактной износостойкостью.

Известны электролиты (авт. св.. № 1313014 МКИ С 25 D 03/56, 1983 r.; авт. св. N. 1316314 МКИ С 25 ООЗ/56, 1984 г,) для осаждения покрытий на основе сплава никель-бор, содержащий (г/л): двухлористый никель — 25-35, сернокислый никель — 230-350, уксуснокислый никель — 1-6, уксуснокислый свинец — 0,03 — 0,05 или ионы цинка

0,1-0,25, уксусная кислота — 5-30, декагидроборат натрия 0,05 — 5,; "прогресс" -0,5-1.

Известны также электролиты для получения рениевокислых покрытий (заявка

4333430/23-02/173168/C25D9/00 1988 г.), содержащие (г/л), рениевокислый натрий—

20-40, фторион — 3 — 6, натрия гидроокись,—

5-8, калий метабисульфит — 0,1-0,5. Все эти, Ы,„, 17423с1А) (54) 3ЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЬ-БОР (57) Сущность изобретения: электролит содержит, г/л; никель двухлористый 80-140, декагидроборат натрия 0,05-5,0, натрий уксуснокислый 20-60, натрий рениевокислый

11-15, натрий фтористый 3-5, медь сернокислая 0,1 — 2,6, уксусная кислота до рН 5,05,2, 1 табл, покрытия предназначены для раздельного осаждения,покрытий сплавом никель-бор и окисла рения.

За прототип выбран известный щелочной электролит для получения композиционного покрытия серебро-двчокись рения (авт.св. 778350 С 25 0 3/64, 1980 r.), содержащий (г/л); дицианоаргенат калия — 5-10, рениевокислый барий — 25 -40, фтористый натрий — 0,1 — 0,3, гидроокись аммония - 1;2, Получаемое из этого электролита покрытие представляет собой гетерогенную систему, состоящую из аморфной пленки гидратированной двуокиси рения в матрице серебра.

Основным недостатком этого электролита является невозможность получения из него прочносцепленных покрытий,. содержащих более 15% двуокиси рения в матрице серебра.

Целью изобретения является разработка электролита для совместного осаждения прочносцепленных осадков на основе сплава никель-бор с содержанием двуокиси рения до 50% вес.

Поставленная цель достигается тем, что электролит, содержащий двухлористый ни1742361 кель, рениевокислый натрий, уксуснокислый натрий, фтористый натрий, декагидроборат натрия и уксусную кислоту дополнительно содержит медь сернокислую, а в качестве соли уксусной кислоты — . натрий уксуснокислый при следующем соотношении компонентов, г/л: никель двухлористый 80 — 140 декагидроборат натрия 0,05 — 5,0 натрий уксуснокислый 20 — 60 натрий рениевокислый 11 — 15 натрий фтористый 3 — 5 медь сернокислая 0,1-.2;5 уксусная кислота до рН 5;0-52

Сопоставительный анализ. с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый электролит отличается от известного введением в электролит ионов меди, что обеспечивает получение прочносцепленных покрытий с основой металла. Таким образом, заявлямое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных компонентов электролита, используемых для нанесения композиционного покрытия в заявляемое решение, известны, например, двухлористый никель, рениевокислый натрий, уксуснокислый натрий, фтористый натрий, декагидроборат натрия, уксусная кислота. . Однако их совместное применение в электролите не обеспечивает получение прочносцепленных покрытий никель-бордвуокись рения, т,е. такие свойства, которые они проявляют в присутствии ионов меди в заявляемом решении и как следствие — получение осадков с содержанием двуокиси рения до 507ь вес. Таким образом, данный состав компонентов придает электролиту новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены растворы электролитов, три из которых показали оптимальные результаты (см. таблицу), Коэффициент сухого трения различных покрытий по стали определяли на машине трения MACT-1 при нагрузке 110 Н и скорости вращения шарика 0,00024 м/с, Рабочими элементами (образцами) этой машины являются четыре стальных шарика (из стали

LlJX-15, ЭИ-347 или 95Х18) расположенных пирамидкой: один вверху, а три внизу. Верхний непокрытый шарик медленно вращается и прижимается к нижним неподвижным шарикам, покрытым на толщину 1 — 3 мкм, Величина усилия, которая вращает ванноч5 ку с нижними образцами, при трении регистрируется стрелкой с пером на барабане самописца. Нагрузка осуществляется при помощи рычажной системы с соотношением плеч 1:10. Коэффициент трения рэссчи10 тывэется по формуле:

Ктр: — -, Fò р»

15 где Етр — сила трения вызывает отклонение стрелки на ленте самописца; р, — контактная нагрузка: рк = 0,41 poc =

=0,41. 11=4,51

pic — осевая нагрузка равная 11 кг.

20 Износостойкость покрытий определяли на машине трения в условиях сухого трения (конструкция ВНИПП), работающей по принципу "шар-шайба". Трение осуществлялось неподвижно закрепленным сталь25 ным шариком по вращающейся шайбе с нанесенным на нее покрытием. Шайба вра. щается со скоростью n = 500 об/мин с разбивкой времени испытаний от I мин до

60 мин, Нагрузка шарика на шайбу состав30 ляла 200 r. Испытания проводились при комнатной температуре. При испытании на шайбе образуется дорожка износа в виде кольца.

35 Формула изобретения, Электролит для нанесения покрытий на основе никель-бор, содержащий никель двухлористый, декагидроборат натрия и соль уксусной кислоты,о т л и ч а ю щ и й40 с я тем, что, с целью повышения износостойкости и снижения коэффициента трения, он дополнительно содержит натрий рениевокислый, натрий фтористый, медь сернокислую, а в качестве соли уксусной кислоты—

45 натрий уксуснокислый при следующем соотношении компонентов, г/л: никель двухлористый 80-140 декагидроборат натрия 0,05-5,0 натрий уксуснокислый 20-60

50 натрий рениевокислый 11-15 натрий фтористый 3 — 5 мель сернокислэя 0,1 — 2,0 уксусная кислота до рН

1742361

Состав электролита (г/л), режимы процесса, свойства покрытия

Предлагаемый электролит

7 (Прототип а.с.

1316314 .

100 140 145

10

13 15

235

1 5

0,03

Натрий фтористый НаР

Натрий уксуснокислый NaCHзCOO

20 60

0 05

О,1

5,0

0,048

Декагидроборат натрия Na B«H«, Медь сернокйслая CuSO< 5Н 0

СН ОООН до рН

Содержание бора>

2,8-3,0

0,5

Содержание ReO< 2H

Катодная плотность тока в первом импульсе, А/дм2

Время первого импульса, с о 3

0,05

0,1

10 30

20

Катодная плотность второго импульса, А/дм

0,2

0,1

Время второго импульса, с

Температура раствора, С

40

35

Прочность сцепления методом царапания сколы сколов нет сколы сколов нет

2,4 li8 " 12

4,5

Износостойкость или линейный износ покрытия, мкм эа час испытания

0,08

0,078 0,07 0,06 0,05 0,053

Коэф@ициент сухого трения (р 211 кг/мм2, t - 20 С) I

Ф

При осаждении покрытия NiBReO< возможно применение в электролите других солей меди, в частности, ацетат меди, хлорид меди, ионов меди за счет растворения в электролите металлической меди до концентрации 0,03-0,5 г/c Cu+ . Противопоказано применение солей меди, ионы которых ухудшают качество никелевых покрытий.

Составитель- А.Михае1има

Техред М.Моргентал Корректор М.демчик

Редактор А.Зробок

Заказ 2263 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

113035,Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, ЪМ

Двухлористый никель

NiC1е 6НзО

Натрий рениевокислый hlaReO<

Сернокислый никель Ы$01 7Н 0

Уксуснокислый никель

Ni(CH C0O)z 4Н 0 .

Хксуснокислый средний свинец

РЬ(СНзСОО)е ЗНзО

2,5

0,045

0,04

4,8

0,01

5, " 0,8

5,2

2,62

0,15

2,0

5,1

0,8

0 1

5,5

5,5

3,0

5i3

3,5