Раствор для получения композиционного покрытия химическим осаждением

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом никелировании стальных деталей, которые могут быть использованы в химической промышленности и машиностроении. Раствор содержит, г/л: никеля дихлорид 10-15, янтарная кислота 12-15, натрия фторид 2-3, натрия гидроксид 4-6, натрия гипофосфит 17-20, фторопластовая суспензия 4МД 25-20, нитрид бора 0,5-1,0, поливинилпирролидон 1,0-1,5, меди сульфат 0,1-0,3. Технический результат: обеспечение длительного ресурса работы и коррозионной стойкости при работе в агрессивных средах. 2 табл.

 

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом никелировании стальных деталей, которые могут быть использованы в химической промышленности, машиностроении.

Известны никель-фосфорные покрытия, содержащие инертные частицы и легированные другими металлами (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: "Машиностроение", 1975). Инертные частицы вводятся в раствор химического никелирования и осаждаются вместе с никелем, образуя композиционные покрытия.

Наиболее близким (прототип) по составу является раствор (Патент РФ №2235803, Опубл. 10.09.2004, БИ №25), содержащий, г/л:

Никеля дихлорид10-20
Янтарная кислота12-20
Натрия фторид2-4
Натрия гидроксид5-7
Натрия гипофосфит15-22
Меркупраль0,5-1,2
Водный раствор полимера2-6

Однако покрытия, полученные из этого раствора, не обеспечивают длительный ресурс работы и обладают недостаточной защитной способностью в морской воде.

Перед авторами стояла задача получения композиционного покрытия, обеспечивающего длительный ресурс работы и коррозионную стойкость при работе в агрессивных средах.

Поставленная задача решается тем, что в раствор, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, введены дополнительно меди сульфат, поливинилпирролидон (ПВП), нитрид бора, фторопластовая суспензия 4 МД и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид10-15
Янтарная кислота12-15
Натрия фторид2-3
Натрия гидроксид4-6
Натрия гипофосфит17-2,0
Фторопластовая суспензия 4МД25-20
Нитрид бора0,5-1,0
Поливинилпирролидон1,0-1,5
Меди сульфат0,1-0,3

Сущность изобретения заключается в том, что введение в раствор химического никелирования полимеров повышает стабильность раствора, поддерживает частицы нитрида бора во взвешенном состоянии, не позволяя им осаждаться на дно, что способствует увеличению его концентрации в покрытии и равномерному распределению в объеме. Поливинилпирролидон взаимодействует с вводимым меди сульфатом, образуя комплексные соединения, способствующие улучшению антифрикционных характеристик.

Концентрации водных растворов полимеров экспериментально подобраны таким образом, чтобы обеспечить достижение максимального эффекта, т.е. увеличение количества включаемых в покрытие частиц и равномерность их распределения.

Пример приготовления раствора никелирования.

В процессе приготовления раствора компоненты: никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, поливинилпирролидон, меди сульфат растворяют в дистиллированной воде, каждый компонент отдельно, при температуре 18-25°С, а после фильтрации сливают вместе. Смесь фторопластовой суспензии и нитрида бора вводят в раствор никелирования перед самым началом процесса. Затем доводят температуру раствора до температуры 35-40°С и загружают в ванну натрия гипофосфит, далее процесс ведут при температуре 75-80°С.

Нитрид бора представляет собой белый порошок, плавящийся около 3000°С, по кристаллической форме сходен с графитом.

ПВП представляет собой порошок белого цвета, растворяется в во-де. Температура разложения 140-160°С.

Использовали 50% суспензию фторопласта 4МД ТУ 6-05-041-508-79.

Был разработан ряд составов для химического никелирования, приведенный в таблице 1.

Покрытия из разработанных составов наносили на изделия из металла Ст-40. Подготовку образцов перед нанесением покрытий осуществляли по известным методикам (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975). Эффективность покрытий из предлагаемых растворов проверяли на коррозионную стойкость в морской воде, в 3% растворе натрия хлорида. Коэффициент трения определяли на торцевой машине трения при скорости V=0,048 м/с, в масле И-40. Определяли толщину покрытий. Результаты приведены в табл.2.

Таблица 1.
Составы растворов для химического никелирования.
КомпонентыСодержание, г/лпрототип
12345
Никеля дихлорид10121520810
Янтарная кислота1213,515151212
Натрия фторид22,53322
Натрия гидроксид456645
Натрия гипофосфит171820201720
Суспензия фторопласта Ф-4МД15172020154
Поливинилпирролидон11,21,51,51-
Бора нитрид0,50,71,01,00,5-
Меди сульфат0,10,20,30,30,1-
Режим осаждения
Температура, °С75-8085
Время, мин50-7060
Таблица 2.
Свойства покрытий, полученных из предлагаемых растворов.
ПоказателиНомер композициипрототип
12345
Толщина покрытий, мкм222727272218
Коэффициент трения, V=0,048 м/с0,120,120,120,140,140,17
Коэффициент трения, V=0,096 м/с0,20,20,20,250,250,3
Стойкость в морской водеСледов коррозии после испытаний в течение 30 суток не наблюдаетсяПятна коррозии появляются через 20 суток
Стойкость в 3% растворе натрия хлоридаСледов коррозии после испытаний в течение 30 суток не наблюдаетсяПятна коррозии появляются через 30 суток

Как видно из таблицы 2, покрытия из предлагаемых растворов обладают более низким коэффициентом трения, повышенной коррозионной стойкостью.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый раствор для химического никелирования металлических изделий отвечает требованию "изобретательский уровень" и может быть использован в промышленности.

Раствор для химического осаждения композиционных никель-медных покрытий, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, фторопластовую суспензию 4МД, натрия гипофосфит, отличающийся тем, что в него дополнительно введены поливинилпирролидон, нитрид бора, меди сульфат и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид10-15
Янтарная кислота12-15
Натрия фторид2-3
Натрия гидроксид4-6
Натрия гипофосфит17-20
Фторопластовая суспензия 4МД25-20
Нитрид бора0,5-1,0
Поливинилпирролидон1,0-1,5
Меди сульфат0,1-0,3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике нанесения химических покрытий, а именно к химическому осаждению сплавов на поверхность алюминиевых порошков, которые находят широкое применение в гетерогенных системах.
Изобретение относится к химическому нанесению металлических покрытий, в частности из сплавов на основе никеля, и может найти применение в машино- и приборостроении

Изобретение относится к получению барьерного слоя полупроводникового элемента для предотвращения диффузии меди, нанесенной в качестве материала электропроводки
Изобретение относится к области химического нанесения покрытий на металлические поверхности
Изобретение относится к технологии металлизации поверхности, а именно к способу нанесения никель-боридного покрытия на изделия из металлов методом автокаталитического осаждения из щелочного раствора. Раствор содержит следующие компоненты, мас.%: хлорид никеля 0,35-0,63, борогидрид натрия 0,025-0,105, вольфрамат свинца 0,0018-0,0054, этилендиамин 20,0-28,0, гидроксид натрия до получения величины pН от 10,0 до 14,0, деминерализованная вода остальное. Перед осаждением покрытия на обрабатываемую деталь подают ток с плотностью 0,027±0,005 А/см2. В частных случаях осуществления изобретения ток подают в течение 5-60 сек, а концентрацию раствора и его температуру подбирают с обеспечением скорости осаждения покрытия от 10 до 12 мкм/час. Получается механически прочное, с хорошей адгезией, а также стойкое к истиранию блестящее покрытие на основе никеля. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к химическому нанесению металлических покрытий из сплавов на основе никеля. Способ включает выдержку изделий в водном растворе, содержащем компоненты при следующем соотношении, моль/л: соль никеля 0,075-0,125; соль меди - 0,0008-0,008, соль свинца (0,6-1,2)·10-5; гипофосфит натрия 0,28-0,40; глицин 0,10-0,40; ортофосфорная кислота 0,10-0,30; тетраборат натрия 0,05-0,10, причем нанесение покрытия проводят при температуре раствора 70-93°С и pH 6,3-8,7. В качестве соли никеля раствор содержит сульфат, хлорид или ацетат никеля, а в качестве соли свинца - нитрат или ацетат свинца. Нанесение покрытия может быть осуществлено на поверхность изделий из стали, меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов, пластмассы или волокнистых и тканевых структур из природных или синтетических материалов. Изобретение обеспечивает получение высококачественных никель-медь-фосфорных покрытий, содержащих от 5 до 8% фосфора и до 8% меди, обладающих повышенным блеском и предназначенных для использования как в качестве защитно-декоративных, так и защитных и износостойких, особенно после дополнительной термообработки. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 пр.

Изобретение относится к химическому нанесению металлических покрытий из сплавов на основе никеля и может найти применение в машиностроении, приборостроении и авиастроении для создания коррозионно-стойких, износостойких и декоративных покрытий. Способ включает выдержку изделий в водном растворе, содержащем компоненты при следующем соотношении, моль/л: соль никеля 0,075-0,125; соль свинца (0,6-1,2)·10-5; гипофосфит натрия 0,28-0,40; глицин 0,10-0,40; ортофосфорная кислота 0,10-0,30; тетраборат натрия 0,05-0,10, причем нанесение покрытия проводят при температуре раствора 70-93°С и pH 6,3-8,7. Нанесение покрытия может быть осуществлено на поверхность изделий из стали, меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов, пластмассы или волокнистых и тканевых структур из природных или синтетических материалов. Изобретение обеспечивает получение высококачественных никель-фосфорных покрытий, содержащих от 5 до 8% фосфора, при повышении производительности и снижении энергозатрат. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 пр.
Наверх