Электролит для осаждения композиционного покрытия никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Электролит содержит, г/л: хлорид никеля 200-350, хлорид кобальта 2-10, борную кислоту 25-40, хлорамин Б 1,5-3,0, оксид кремния 1-30, фторопластовую эмульсию Ф-4Д 7-35. Технический результат: получение мелкокристаллических, равномерных, самосмазывающихся покрытий с высокой износостойкостью и микротвердостью. 2 табл.

 

Изобретение относится к области гальванотехнике, в частности, к осаждению композиционного покрытия никель-кобальт-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:

1. хлорид никеля 200-300, борная кислота 20-30, соль анионного полиэдрического бората (в пересчете на C2B9H12B10H102-, B12H122-) 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 (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.).

2. хлорид никеля 200-300, борная кислота 25-35, соль анионного полиэдрического бората (в пересчете на C2B9H12 В10Н10 B]2HI22-) 0,5-6,0, фторопластовая эмульсия Ф-4Д 5-30 (Балакай В.И. Электролит для осаждения композиционного покрытия никель-бор-фторопласт. Пат. 2213812 Рос. Федерация, МПК 7 С25Д 15/00. - №2002113832/02; заявл. 27.05.2002; опубл. 10.10.2003, Бюл. №28.).

3. хлорид никеля 150-350, борная кислота 25-40, хлорамин Б 1,5-4,5, фторопластовая эмульсия Ф-4Д-Э 5-35 (Балакай В.И., Балакай И.В., Герасименко Ю.Я Электролит для осаждения композиционного покрытия никель-фторопласт. Пат. 2297476 Рос. Федерация, МПК 7 C25D 15/00. - №2005130886/02; - заявл. 05.10.2005; опубл. 20.04.2007; Бюл. №11.)

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

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится электролит для осаждения сплава композиционного электролитического покрытия никель-кобальт-фторопласт содержащий хлорид никеля, хлорид кобальта, борную кислоту, хлорамин Б и фторопластовую эмульсию при следующем соотношении компонентов, г/л:

хлорид никеля 200-350,
хлорид кобальта 2-10,
борная кислота 25-40,
хлорамин Б 1,5-45
фторопластовая эмульсия Ф-4Д 7-35.

Режимы электролиза: рН 1,1-5,5, температура 18-40°С, катодная плотность тока 1,0-12,0 А/дм2 при перемешивании.

(Балакай В.И., Арзуманова А.В., Курнакова Н.Ю., Балакай И.В., Балакай К.В. Электролит для осаждения композиционного покрытия никель-кобальт-фторопласт Пат.2352694 Рос. Федерация, МПК С25Д 15/00. - №2008110630/02; заявл. 19.03.2008; опубл. 20.04.2009, Бюл. №. 11.)

Покрытия осажденные из данного электролита имеют недостаточную износостойкость.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение износостойкости микротвердости.

Поставленная задача достигается тем, что электролит, содержащий хлорид никеля, хлорид кобальта, борную кислоту, фторопластовую эмульсию Ф-4Д-Э, хлорамин Б вводили оксид кремния, при следующем соотношении компонентов, г/л:

хлорид никеля 200-350,
хлорид кобальта 2-10,
борная кислота 25-40,
хлорамин Б 1,5-3,0,
оксид кремния 1-30,
фторопластовая эмульсия Ф-4Д 7-35.

Режимы электролиза: рН 1,5-5,5, температура 18-40°С, катодная плотность тока 1,0-11,0 А/дм2 при перемешивании механической мешалкой (50-100 об/мин).

Наличие оксида кремния в электролите позволяет электроосаждать композиционное покрытие никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт с высокой износостойкостью.

Сплав никель-кобальт является хорошим конструкционным материалом, и поэтому большое значение имеет разработка на его основе покрытий обладающих высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения. С целью увеличения износостойкости сплава никель-кобальт было предложено дополнительно вводить в покрытие фторопласт (так называемый самосмазывающий материал), который образует на поверхности композиционных покрытий никель-кобальт-фторопласт тонкую пленку из фторопласта в результате трения двух поверхностей друг о друге и раздавливанию фторопласта находящегося в покрытии (получены патенты №2352693, 2352694). Однако из-за того, что покрытие обычно не имеют идеально гладкую поверхностью, то более твердое покрытие в последнем случае своими выступами должно разрушать самосмазывающий материал, который образуется на поверхности покрытий в виде фторопласта с большей скоростью и тем самым снижать износостойкость покрытий и их коэффициент трения. Кроме того основа должна иметь более высокую микротвердость. Поэтому было предложено с целью увеличения износостойкости покрытий и снижения коэффициента трения наносить на трущиеся изделия не композиционное покрытие никель-кобальт-фторопласт, а композиционное покрытие никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт, т.к. покрытия при введении в электролит оксида кремния получаются более мелкокристаллическими, равномерными и имеют более высокую микротвердость. В настоящее время из носостойкие и самосмазываемые покрытия представляют определенный практический интерес.

Пример 1. Электролит готовили следующим образом. В электролитической ванне, заполненной до ¾ необходимого объема водопроводной водой, при температуре 60-70°С растворяли 25 г/л борной кислоты, 1,5 г/л хлорамина Б, 200 г/л хлорида никеля и 2 г/л хлорид кобальта, после того как довели уровень электролита до необходимого объема вводили 1 г/л оксида кремния, 7 г/л фторопластовой эмульсии Ф-4Д. рН электролита доводили либо соляной кислотой, либо гидроокисью натрия или калия (100-150 г/л).

Приготовление остальных электролитов, включающих среднее, верхнее 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-кобальт-оксид кремния-фторопласт, осажденных при температуре (18-40°С) из предлагаемого электролита и из прототипа никель-кобальт-фторопласт приведены в табл.2.

Таблица 1
Составы электролитов и режимы электролиза
Состав электролитов и режимы электролиза Концентрация компонентов, г/л
1 2 3 4 5 прот.
Хлорид никеля 150 200 275 350 370 250
Хлорид кобальта 1 2 6 10 15 6
Борная кислота 20 25 32 40 45 30
Хлорамин Б 1,0 1,5 2,2 3,0 3,5 3,0
Оксид кремния 0,8 1 15 30 40 -
Фторопластовая эмульсия Ф-4Д (ТУ 6-05-041-508-79) 5 7 20 35 38 20
рН электролита 5,7 5,5 3,0 1,1 1,0 3,0
Температура, °С 16 18 30 40 45 21
Катодная плотность тока, А/дм2 4 5 7 11 11 6

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 кобальта в электролите выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытий, увеличению внутренних напряжений;

4. Уменьшение содержания кобальта в электролите ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытий, снижению износостойкости покрытий;

5. Увеличение содержания борной кислоты в электролите выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно. Это связано с пределом растворимости борной кислоты и ухудшением качества покрытий;

6. 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;

7. Увеличение содержания хлорамина Б выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытий, увеличению внутренних напряжений, снижению выхода по току и предельно допустимой катодной плотности тока;

8. Уменьшение содержания хлорамина Б ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытий, увеличению внутренних напряжений;

9. Увеличение содержания оксида кремния выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытий, увеличению внутренних напряжений, снижению выхода по току и предельно допустимой катодной плотности тока;

10. Уменьшение содержания оксида кремния ниже нижнего заявляемого предела приводит к снижению износостойкости покрытий.

11. Увеличение содержания фторопластовой эмульсии выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытий, увеличению внутренних напряжений, снижению выхода по току и предельно допустимой катодной плотности тока.

Таблица 2
Физико-механические свойства покрытий
Характеристики электролитов и композиционных покрытий никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт и никель-кобальт-фторопласт Электролиты
1 2 3 4 5 Прот.
Износостойкость в условиях граничного трения со сталью Ст 45 при нагрузке 20-30 кгс/см2, мкм/ч 0,34 0,29 0,25 0,22 0,24 0,33
Микротвердость, ГПа 7,1 7,9 8,4 8,8 9,1 6,4
Внутренние напряжения, МПа 64,4 65,4 67,8 71,3 85,3 67,2
Сцепление с основной из стали, меди и ее сплавов Удовлетворяет ГОСТ 9.302-84
Содержание кобальта, мас.% 0,5 1,6 4,4 6,9 9,1 -
Содержание оксида кремния, мас.% 0,4 0,8 1,5 2,2 2,7 -
Содержание фторопласта, мас.% 0,5 1,0 2,3 3,7 4,3 2,9
Стабильность, % 100 100 100 100 100 100

12. Уменьшение содержания фторопластовой эмульсии ниже нижнего заявляемого предела приводит к снижению износостойкости покрытий.

Как видно из табл.2, износостойкость композиционного покрытия никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт, осажденного из заявляемого электролита, превышает износостойкость композиционного покрытия никель-кобальт-фторопласт, осажденного из прототипа в 1,3-1,4 раза при сохранении основных физико-механических свойств покрытий.

Это позволяет расширить область применения композиционного покрытия никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт в качестве износостойкого покрытия в машиностроении.

Электролит для осаждения композиционного покрытия никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт, содержащий хлорид никеля, хлорид кобальта, борную кислоту, фторопластовую эмульсию Ф-4Д, хлорамин Б, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид кремния при следующем соотношении компонентов, г/л:

хлорид никеля 200-350
хлорид кобальта 2-10
борная кислота 25-40
хлорамин Б 1,5-3,0
оксид кремния 1-30
фторопластовая эмульсия Ф-4Д 7-35



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и в других отраслях промышленности для увеличения коррозионной стойкости покрытий на основе сплава олово-цинк.
Изобретение относится к получению гальванических композиционных покрытий, в частности на основе никеля с дисперсной фазой в виде наноалмазных порошков. .

Изобретение относится к области электрохимической обработки поверхности изделий из вентильных металлов и их сплавов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для получения гидрофобных покрытий, обладающих высокой износостойкостью, а также антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью.
Изобретение относится к области гальванотехники, а именно к получению покрытий из электролитов никелирования с использованием в качестве второй фазы нанодисперсного порошка диборида хрома.

Изобретение относится к электролитическому осаждению твердых износостойких покрытий, а именно композиционных электрохимических покрытий на основе железа с металлокерамическими частицами, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для получения никелевых композиционных покрытий. .

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для повышения износостойкости инструмента, снижения трения в подшипниках и в качестве защитных несмачиваемых покрытий в различных отраслях промышленности, в частности, для предотвращения обледенения проводов линий электропередач.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения композиционных покрытий. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при разработке и изготовлении износостойких покрытий. .

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения композиционных электролитических покрытий из серебра, содержащих ультрадисперсные алмазы (УДА), на изделия из стали, бронзы и других металлов.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных областях промышленности

Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано в условиях воздействия агрессивных сред, в том числе в условиях морского и тропического климата. Электролит содержит, моль/л: сульфат олова 0,08-0,09, сульфат цинка 0,065-0,085, лимонную кислоту 0,31-0,33, цитрат щелочного металла 0,65-0,68, препарат OC-20 0,70-0,80 г/л, дифениламин 0,20-0,32 г/л, фторопластовую эмульсию Ф-4Д-Э 0,25-0,30 г/л. Технический результат: повышение коррозионной стойкости, снижение экологической опасности при сохранении основных физико-механических параметров покрытий. 2 табл., 2 ил., 1 пр.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в ювелирной, часовой, медицинской, радио- и электронно-технической промышленности, а также в производстве сувениров и бижутерии. Электролит содержит на 1000 мас. частей состава: дицианоаурат калия 5-22; лимоннокислый калий 30-95; блескообразующую добавку 0,5-5; ультрадисперсный алмаз 10-42; ультрадисперсный оксид кремния 80-90; воду остальное. Для приготовления электролита в половине рассчитанного количества дистиллированной воды растворяют заданные количества дицианурата калия, лимоннокислого калия и блескообразующей добавки, затем к полученному раствору прибавляют водную суспензию ультрадисперсного алмаза, перемешивают, вводят остальное количество дистиллированной воды, при необходимости корректируют значение pH до 3,6-3,8 и затем при перемешивании вводят ультрадисперсный оксид кремния. Технический результат - по истечении пяти лет хранения электролита оседания компонентов не наблюдалось, а покрытия после 3-5 лет сохраняли прочность и блеск. 2 н.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей машин и механизмов путем нанесения на их поверхность гальванических железных покрытий в проточном электролите. Способ нанесения гальванического железного покрытия в проточном электролите включает помещение восстанавливаемой детали и растворимого анода в электролитическую ячейку, подключение их к источнику тока, прокачку через электролитическую ячейку электролита, содержащего соли двухвалентного железа, соляную кислоту, а также крупные твердые дисперсные частицы размером 100-300 мкм, которые дополнительно вводят в состав электролита, при этом электролиз ведут при плотности катодного тока более 1 кА/дм2 и скорости гетерофазного потока 9-11 м/с. Изобретение позволяет повысить скорость осаждения и увеличить максимальную толщину гладкого покрытия. 1 ил.
Изобретение относится к способу, а также к устройству для изготовления на металлической поверхности твердого покрытия с низкой степенью износа, содержащего никель и бор, которое может быть использовано при изготовлении деталей, которые подвергаются высоким механическим нагрузкам. Твердое покрытие осаждают из содержащего никель электролита, который включает частицы бора или частицы соединений бора в виде диспергата. При этом частицы диспергата удерживаются в дисперсном состоянии с помощью протекающего через электролит газа, который протекает от дна резервуара, в котором происходит осаждение покрытия, до поверхности электролита. Газ протекает через герметичную для жидкости часть дна резервуара, которое выполнено герметичным для жидкости и пропускающим газ. Преимуществом способа является возможность регулирования степени осаждения покрытия, а также степени дисперсности находящихся в электролите дисперсных частиц. 3 н. и 10 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых, износостойких покрытий, в частности железо-дисульфид молибденовых покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей. Способ включает осаждение из электролита, содержащего, кг/м3: сернокислое железо 400-600, дисульфид молибдена 100-200, соляную кислоту 0,5-1,5, на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии β=1,2-6,0 и катодной плотностью 20-80 А/дм2 при механическом перемешивании электролита с температурой 20-40°C и кислотностью pH 0,8-1,0. Технический результат: повышение производительности процесса за счет использования переменного ассиметричного тока и повышение износостойкости покрытия за счет увеличения композитного компонента дисульфида молибдена в покрытии до 5%.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения композиционных износостойких покрытий. Самосмазывающееся покрытие (7) состоит из металлического слоя (8), в который включен смазочный материал (1), способный высвобождаться при износе, при этом смазочный материал (1) состоит по меньшей мере из одного однократно разветвленного органического соединения (2), имеющего по меньшей мере одну функциональную группу (5), обладающую аффинностью к металлическому слою (8) и представляющую собой тиоловую группу (6). Способ нанесения самосмазывающегося покрытия (7) включает добавление по меньшей мере одного смазочного материала (1), состоящего из по меньшей мере одного однократно разветвленного органического соединения (2), в раствор электролита, содержащий металл (9) по меньшей мере одного вида, растворенный в виде иона или комплекса, и осаждение растворенного металла (9) и смазочного материала (1) из раствора электролита в виде покрытия (7) на детали (11). Технический результат: увеличение износостойкости на более длительное время. 4 н.п. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к алмазно-абразивному инструменту, используемому для обработки особо твердых и хрупких материалов, преимущественно кремния, сапфира, гранатов, кварца, керамики, стекла и т.п., в частности к алмазному проволочному инструменту. Способ включает изолирование от электролита части электропроводящей основы и гальваническое нанесение на неизолированные части основы алмазно-абразивного режущего слоя. Изолирование части основы от электролита осуществляют путем прикрепления к основе нерастворимого в электролите неэлектропроводящего материала в виде последовательно расположенных дискретных кольцеобразных элементов или спирали, соосных с основой, а после гальванического нанесения на неизолированные части основы алмазно-абразивного режущего слоя изолирующий неэлектропроводящий материал удаляют. Технический результат: повышение ресурса работоспособности инструмента и улучшение качества обработки. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 пр.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в радиотехнике и электротехнике. Покрытие равномерно по всему объему серебра содержит астралены в количестве от 0,005 мас % до 0,5 мас %. Способ включает электрохимическое осаждение серебра из электролита серебрения в виде водной суспензии, содержащей астралены в количестве 0,15-0,5 г/л, и поддержание их во взвешенном состоянии в электролите во время электрохимического осаждения путем воздействия на электролит ультразвуковыми колебаниями. Технический результат: повышение эксплуатационных характеристик покрытия - износостойкости и коррозионной стойкости. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для создания композиционных электрохимических покрытий различного назначения. Способ получения композиционного покрытия включает осаждение металлического покрытия из водного электролита-суспензии с ультрадисперсными частицами алмаза. Осаждение проводят при постоянном восстановлении отработанной суспензии по размерам ультрадисперсных частиц воздействием ультразвуковых колебаний путем замены отработанной суспензии на восстановленную каждые 15-20 минут принудительной циркуляцией между сообщающимися ваннами гальванического осаждения и восстановления электролита. Технический результат: способ позволяет поддерживать электролит-суспензию в рабочем состоянии в течение всего срока эксплуатации электролита без седиментации частиц. 2 пр.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных отраслях промышленности

Наверх