Способ получения прочносцепленных покрытий на основе никеля на металлических деталях

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к способам получения изделий с гальваническими покрытиями, и может быть использовано в промышленности в качестве твердого износостойкого покрытия с целью замены твердого хромирования, вредного на сегодняшний день. Способ включает предварительную термическую обработку деталей, электроосаждение гальванического покрытия из никельсодержащего электролита и отжиг деталей в инертной среде, при этом предварительную термическую обработку деталей осуществляют при температуре 160°-180°C в течение 3-6 часов, электроосаждение проводят из электролита, содержащего сульфаты никеля, магния и кобальта, хлорид никеля и борную кислоту, а отжиг деталей с гальваническим покрытием проводят при температуре 300-400°С. Технический результат: получение покрытия на основе никеля, обладающего высокой адгезионной прочностью с подложкой при сохранении внешнего вида гальванического покрытия, продление срока службы изделий, работающих в жестких условиях, связанных с повышенной температурой и трением. 1 табл.

 

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к способам получения изделий с гальваническими покрытиями, и может быть использовано в промышленности в качестве твердого износостойкого покрытия с целью замены твердого хромирования, вредного на сегодняшний день.

Известен способ адгезионной прочности покрытия с подложкой путем термической обработки деталей с никелевым покрытием с добавками фосфора, включающий нагрев до температуры 650°-800°С и заданную выдержку (Гальванотехника. Справочник под ред. А.М.Гинбергана и др., М.: Металлургия, 1987, с.381). Однако в этом случае исходное структурное состояние материала заготовки не обеспечивает интенсивного протекания диффузионных процессов в ее поверхностных слоях, что не позволяет достичь в данном способе качественного сцепления гальванического покрытия с подложкой и обеспечить его плотность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения прочносцепленных гальванических покрытий на металлах и сплавах, включающий предварительную термообработку заготовки с последующим охлаждением, электроосаждение никелевого гальванического покрытия и диффузионный отжиг изделий с покрытием в вакууме (пат. РФ №2051205, МПК: C25D 5/34, 5/50; C22F 1/00, 1992). Указанный способ получения прочносцепленных гальванических покрытий не обеспечивает сохранение внешнего вида никелевых покрытий.

Задача предлагаемого изобретения - создание технологии получения покрытий на основе никеля, обладающих высокой адгезионной прочностью с металлическими деталями и их плотности по всей поверхности деталей, при сохранении внешнего вида гальванического покрытия с тем, чтобы создать возможность продления срока службы изделий, работающих в жестких условиях, связанных с повышенной температурой и трением.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения прочносцепленных покрытий на основе никеля на металлических деталях, заключающемся в предварительной термической обработке деталей, электроосаждении гальванического покрытия из никельсодержащего электролита и отжиге деталей в инертной среде, предварительную обработку деталей осуществляют при температуре 160°-180°С в течение 3-6 часов, электроосаждение проводят из электролита, содержащего сульфаты никеля, магния и кобальта, хлорид никеля и борную кислоту, а отжиг деталей с гальваническим покрытием проводят при температуре 300°-400°С.

Температурно-временной режим термообработки металлических деталей перед нанесением на нее покрытия: температура 160°-180°С, время выдержки 3-6 часов, обеспечивает снятие внутренних напряжений в структуре металла заготовки, тем самым восстанавливает ее и формирует оптимальную структуру металла, обеспечивающую высокую адгезионную способность покрытия с металлическими деталями. Предварительная термообработка деталей при повышенных температурах, по сравнению с указанным температурно-временным режимом, вызывает нежелательные изменения в микроструктуре, приводящие к снижению прочности сцепления покрытия с деталями. Пониженные, против указанного, температурно-временные режимы не обеспечивают полного восстановления структуры металла деталей перед нанесением на них покрытия, что ограничивает степень взаимодействия электроосажденных слоев с металлическими деталями.

Предложенный состав электролита никелирования, содержащий сульфаты никеля, магния и кобальта, хлорид никеля и борную кислоту, обуславливает необходимое снижение высоких внутренних напряжений (действующих сил растяжения) в никелевом покрытии, которые вызывают опасность образования микротрещин, шелушения и отслаивания покрытия. Снижение внутренних напряжений в покрытии позволяет создать хорошие адгезионные свойства, а значит обеспечить эффективное протекание процессов взаимной диффузии компонентов покрытие-деталь и достижения высокой прочности сцепления, за счет чего значительно возрастает твердость и износостойкость никелевого покрытия.

Температура отжига деталей с гальваническим покрытием 300-400°С оптимально интенсифицирует взаимную диффузию компонентов в системе деталь-покрытие, приводя к расширению зоны соединения, способствует снятию внутренних напряжений, обезгаживанию и в конечном счете обуславливает получение прочносцепленного покрытия на основе никеля, сохраняя при этом его внешний вид. При такой температуре отжига отсутствует возможность образования после термообработки на поверхности никелевого покрытия (никель-магний-кобальт) окисной пленки. Проведение отжига при повышенной, по сравнению с указанной, температуре ухудшает внешний вид покрытия на основе никеля. А понижение, против указанной, температуры отжига кинетически не обеспечивает эффективного протекания процессов взаимной диффузии компонентов покрытие - металлическая деталь и достижения высокой прочности сцепления.

Пример конкретного выполнения

Металлические детали для нанесения на них покрытия нагревали до температуры 160-180°С и выдерживали при этой температуре в течение 3-6 часов. Электроосаждение гальванического покрытия на поверхность металлических деталей проводили из электролита предложенного состава при подобранном соотношении компонентов, г/л:

борная кислота 35
сульфат никеля 300
хлорид никеля 30
сульфат магния 2-5
сульфат кобальта 2-5,

при температуре 40-45°С и катодной плотности тока 1-2 А/дм2. Металлические детали с гальваническим покрытием толщиной до 30 мкм подвергали диффузионному отжигу в инертной среде при температуре 300-400°С.

Перечень металлов, используемых в предложенном способе, конкретные числовые значения режимов обработки и результаты проверки прочности сцепления получаемого покрытия с деталями приведены в таблице.

Использование предлагаемого изобретения позволяет получить на поверхности металлических деталей прочносцепленное покрытие на основе никеля при сохранении его внешнего вида. Покрытие обладает повышенной твердостью, износостойкостью и характеризуется:

- высокой прочностью (при испытании на перегиб пластины с толщиной покрытия 30 мкм выдерживают 250 перегибов);

- коррозионной стойкостью (испытания покрытия проводились в камере влаги на образцах из стали 40Х13 в режиме: влажность 93%, температура 40°С, время выдержки 21 сутки, следов коррозии нет);

- высокой жаропрочностью (выдержка в атмосфере воздуха до 500°С в течение длительного времени не дает цвета побежалости от салатового до синего, характерного для никелевого покрытия);

- устойчивость к циклическим перепадам температур.

Способ получения прочносцепленных покрытий на основе никеля на металлических деталях, включающий предварительную термическую обработку деталей, электроосаждение гальванического покрытия из никельсодержащего электролита и отжиг деталей в инертной среде, отличающийся тем, что предварительную термическую обработку деталей осуществляют при температуре 160-180°C в течение 3-6 ч, электроосаждение проводят из электролита, содержащего сульфаты никеля, магния и кобальта, хлорид никеля и борную кислоту, а отжиг деталей с гальваническим покрытием проводят при температуре 300-400°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к способам получения гальванического покрытия сплавами на основе никеля на изделия из хромсодержащего материала, которое используется в области техники, медицины, машиностроения, а в связке с алмазными зернами применяется для изготовления высокоточного абразивного инструмента.

Изобретение относится к области получения диффузионных коррозионно-стойких покрытий и может быть использовано в пищевом машиностроении, в производстве жестяной консервной тары.

Изобретение относится к способам обработки металлов и может использоваться в гальваностегии и гальванопластике для улучшения свойств электроосажденных металлов.

Изобретение относится к области машиностроения и используется при изготовлении стальных или чугунных деталей и инструмента с твердым хромовым покрытием. .
Изобретение относится к получению электрохимическим методом углеродсодержащих хромовых покрытий, твердость которых возрастает после термообработки. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке изделий из алюминия и его сплавов для придания им функциональных свойств и может быть использовано в различных областях техники, например в пищевой промышленности, авиации, транспортном машиностроении, а именно - в автомобилестроении.

Изобретение относится к металлургии, в частности к прокатному производству, предусматривает диффузионное хромирование прокатных валков, изготовленных из отбеленного чугуна, с целью повышения их работоспособности за счет высокой разгароустойчивости и износостойкости.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к изготовлению элементов проточной части энергетических установок, работающих в агрессивных средах.

Изобретение относится к области термической обработки деталей с гальваническим никелевым покрытием, преимущественно выполненных из дисперсионно-твердеющего сплава.

Изобретение относится к способам получения изделий из металлов и сплавов с гальваническими покрытиями и может быть использовано в машиностроении и приборостроении.

Изобретение относится к детали с покрытием и способу ее изготовления и может быть использовано для изготовления крепежных средств для закрепления комплектующих деталей.

Изобретение относится к гальваностегии металлов на оксиды железа, в частности на магнетит, являющийся полупроводником n-типа, и может быть использовано для осаждения декоративных и технически функциональных покрытий на оксидную основу.
Изобретение относится к технологическим процессам интегральной электроники. .
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано при нанесении защитно-декоративных никелевых покрытий на различные металлические поверхности.

Изобретение относится к технике строительства скважин, а именно к роторам винтовых забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин, и может найти применение для добычи нефти и газа.
Изобретение относится к гальванотехникe, а именно к способам нанесения гальванических покрытий на трубчатые изделия, и может быть использовано в металлургии, машиностроении и приборостроении.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении медной и сверхпроводящей проволоки с хромовым покрытием. .

Изобретение относится к способу защиты поверхности медной фольги от окисления и образования оксидной пленки, и к полученной электролитическим осаждением медной фольге, пригодной для использования в производстве печатных плат, в частности многослойных печатных плат.
Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в технологии нанесения гальванических покрытий. .

Изобретение относится к способу изготовления катодной обкладки, представляющей собой танталовую плоскую пластину или танталовый корпус конденсатора, с оксидированным рутениевым покрытием для танталового объемно-пористого конденсатора. Способ включает в себя подготовку поверхности катодной обкладки перед нанесением покрытия, заключающуюся в пескоструйной обработке как плоской пластины, так и внутренней поверхности корпуса конденсатора или получении на внутренней поверхности корпуса конденсатора подслоя танталового порошка путем нанесения спиртовой суспензии танталового порошка с последующим спеканием в вакууме, травление в растворе азотной кислоты с последующей промывкой дистиллированной водой и нанесение на подготовленную поверхность рутениевого покрытия. При этом пескоструйную обработку проводят с помощью порошка оксида алюминия или карбида кремния с крупностью частиц от 20 до 100 мкм при давлении воздуха 1,5-3,0 ат. Травление в растворе азотной кислоты производят в присутствии плавиковой кислоты или фторида аммония в количестве 10-20 мас.% при температуре 25-30°C в течение 20-60 с. Нанесение рутениевого покрытия с толщиной 0,5-5,0 мкм проводят из электролита, содержащего 2-20 г/л рутения в виде аммонийных солей биядерного нитридоаквахлоридного комплекса, например, с формулой (NH4)3[Ru2(µ-N)(H2O)2Cl8], 5-20 г/л серной кислоты, 10-20 г/л сульфамата аммония, в условиях перемешивания электролита при катодной плотности тока 1,0-10,0 А/дм2, температуре 40-60°C. Затем полученное металлическое рутениевое покрытие подвергают электрохимическому анодному оксидированию в растворе 35-40%-ной серной, фосфорной, азотной или щавелевой кислоты с выдержкой под анодным потенциалом при напряжении 10-100 В и силе тока 100-500 мА в течение 5-20 мин. Технический результат заключается в увеличении удельной емкости танталовых объемно-пористых электролитических конденсаторов и достижении устойчивой работы при эксплуатации в широком диапазоне температур. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 8 табл.

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к способам получения изделий с гальваническими покрытиями, и может быть использовано в промышленности в качестве твердого износостойкого покрытия с целью замены твердого хромирования, вредного на сегодняшний день

Наверх