Электролит для осаждения композиционного покрытия никель- бор-фторопласт

 

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электрохимическому нанесению композиционного покрытия никель-бор-фторопласт. Электролит содержит, г/л: хлорид никеля 200-300, борная кислота 25-35, соль анионного полиэдрического бората общей формулой М_zС_nВ_mН_x, где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0,2, m=3, 9, 10, 12, х=8, 10, 12 - 0,5-6,0, фторопластовая эмульсия Ф-4Д-Э - 5-30. Использование электролита позволяет наносить композиционные покрытия никель-бор-фторопласт, обладающие повышенной износостойкостью. 2 табл.

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к осаждению композиционного покрытия никель-бор-фторопласт, с целью применения их в различных отраслях промышленности в качестве износостойких покрытий. Чем выше эти характеристики, тем выше надежность и долговечность изделий и шире область их применения.

Известны электролиты для нанесения сплавов и композиционных покрытий на основе никеля с целью получения покрытий с повышенной износостойкостью следующего состава, г/л: сульфат или сульфамат никеля или кобальта 100-250, хлорид никеля 15-20, борная кислота 15-20, соль анионного полиэдрического бората общей формулой M_z C_n В_m Н_х (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0,2, m=3, 9, 10, 12, х=8, 10, 12) 0,03-0,45 (авт.св. СССР 1129974, 1981).

1. Хлорид никеля или кобальта 10-20, сульфамат никеля или кобальта 50-200, борная кислота 25-30, алкилпроизводное бората общей формулой C₂B₉H₁₂NH_nR_m (где R - алкил, n=0, 1, 2, 3, m=1, 2, 3, 4) 0,5 4,0 (авт.св. СССР 527488, 1974).

2. Хлорид никеля 60, сульфат никеля 300, борная кислота 30, Сr₂О₃ 100 (ТiO₂ 25, TiC 50) (Сайфуллин Р.С. Композиционные покрытия и материалы. - М.: Химия, 1977.-272 с.).

Однако покрытия, осажденные из данных электролитов, имеют недостаточную износостойкость.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится электролит для осаждения сплава никель-бор, содержащий хлорид никеля, борную кислоту, соль анионного полиэдрического бората и спирты ряда 2,2, 6,6 - тетраметилпиперидина при следующем соотношении компонентов, г/л: Хлорид никеля - 200-300 Борная кислота - 20-30 Соль анионного полиэдрического бората (в пересчете на С₂В₉Н₁₂ ^2-, В₁₀Н₁₀ ^2-, B₁₂H₁₂ ^2-) - 0,5-1,0 Спирты ряда 2,2, 6,6 тетраметилпиперидин - 0,2-0,9 Соляная кислота или гидрокись аммония (35%) - До рН 1-5 Режимы электролиза: рН 1,0-5,0, температура 23-27^oС, катодная плотность тока 4-10 А/дм² (Гальванические покрытия сплавом никель-бор взамен хрома. Кукоз Ф. И. , Кудрявцева И.Д., Сысоев Г.Н., Балакай В.И. // Теоретические основы технологии нанесения химических покрытий из металлов и сплавов: Тез. докл. Укр. республ. конф. - К., 1988. - С.34-35.).

Покрытия, осажденные из данного электролита, имеют недостаточную износостойкость.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение износостойкости.

Поставленная задача достигается тем, что в состав электролита, содержащий хлорид никеля, борную кислоту, соль анионного полиэдрического бората, дополнительно вводят фторопластовую эмульсию Ф-4Д-Э при следующем соотношении компонентов, г/л: Хлорид никеля - 200-300 Борная кислота - 25-35 Соль анионного полиэдрического бората общей формулой М_z С_n В_m Н_x, где М - натрий, калий или аммоний, z= 1, n=0,2, m=3, 9, 10, 12, х=8, 10, 12 - 0,5-6,0
Фторопластовая эмульсия Ф-4Д-Э (ТУ 6-05-041-508-79) - 5-30
Режимы электролиза: рН 1,0-5,5, температура 18-25^oС, катодная плотность тока 0,5-11,0 А/дм² при перемешивании.

Наличие фторопластовой эмульсии в электролите позволяет электроосадить композиционное покрытие с высокой износостойкостью.

Пример 1. Электролит готовили следующим образом.

В электролитической ванне, заполненной до 3/4 необходимого объема водопроводной водой, при температуре 60-70^oС растворяли 20 г/л борной кислоты и 150 г/л хлорида никеля, после того как довели уровень электролита до необходимого объема вводили 0,3 г/л соль анионного полиэдрического бората и 3 г/л фторопластовой эмульсии Ф-4Д-Э. рН электролита доводили либо соляной кислотой, либо гидроокисью натрия или калия (100-150 г/л). Износостойкость покрытия, осажденного из данного электролита, равна 0,74 мкм/ч.

Приготовление остальных электролитов, включающих средние, верхние и заграничные концентрации компонентов, которые приведены в табл. 1, производили по методике описанной выше. А значения износостойкости покрытий, осажденных из каждого электролита, приведены в табл. 2 соответственно.

Сравнительные эксплуатационные характеристики электролитов и физико-механические свойства композиционных покрытий никель-бор-фторопласт и сплава никель-бор, осажденных при комнатной температуре (18-25^oС) из предлагаемого электролита и из прототипа, приведены в табл.2.

Граничные концентрации компонентов электролита выбраны по следующим соображениям:
1) увеличение содержания никеля в электролите выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно, что связано с предельной растворимостью хлорида никеля, уменьшением рассеивающей способности и стабильности электролита, ухудшением качества покрытий, увеличением расхода никеля за счет уноса электролита вместе с деталями;
2) уменьшение содержания никеля в электролите ниже нижнего заявляемого предела приводит к уменьшению скорости процесса, снижению выхода по току и ухудшению качества осаждаемого покрытия;
3) увеличение содержания борной кислоты в электролите выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно, что связано с пределом растворимости борной кислоты (при температуре 25^oС предельная растворимость борной кислоты составляет примерно 35 г/л) и ухудшением качества покрытий;
4) уменьшение содержания борной кислоты ниже нижнего предела указанной концентрации приводит к уменьшению буферной емкости электролита, снижению выхода по току, интервалов работы электролита, ухудшению качества покрытий;
5) увеличение содержания соли анионного полиэдрического бората выше верхнего заявляемого предела концентраций приводит к снижению выхода по току, ухудшению качества покрытий, снижению предельной катодной плотности тока;
6) уменьшение содержания соли анионного полиэдрического ниже нижнего предела приводит к снижению износостойкости покрытий, ухудшению качества покрытий;
7) увеличение содержания фторопластовой эмульсии выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытий, увеличению внутренних напряжений, снижению выхода по току;
8) уменьшение содержания фторопластовой эмульсии ниже нижнего заявляемого предела приводит к снижению износостойкости покрытий.

Как видно из табл. 2, износостойкость композиционного покрытия никель-бор-фторопласт, осажденного из заявляемого электролита, превышает износостойкость сплава никель-бор, осажденного из прототипа, в 1,5-2,6 раза при сохранении основных физико-механических свойств покрытий.

Это позволяет расширить область применения композиционного покрытия никель-бор-фторопласт в качестве износостойкого покрытия в машиностроении.

Формула изобретения

Электролит для осаждения композиционного покрытия никель-бор-фторопласт, содержащий хлорид никеля, борную кислоту, соль анионного полиэдрического бората общей формулой М_zС_nВ_mН_x, где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m= 3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фторопластовую эмульсию Ф-4Д-Э при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хлорид никеля - 200-300
Борная кислота - 25-35
Соль анионного полиэдрического бората общей формулой М_zС_nВ_mН_x, где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12 - 0,5-6,0
Фторопластовая эмульсия Ф-4Д-Э - 5-30я

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2