Раствор для получения композиционного покрытия


 


Владельцы патента RU 2491370:

Федеральное государственное унитарное предприятие Особое конструкторско-технологическое бюро "ОРИОН" (RU)

Изобретение относится к области нанесения композиционных никель-фосфорных покрытий на стальные изделия методом химического осаждения и может быть использовано в машиностроительной промышленности. Раствор для получения композиционного покрытия содержит 20-25 г/л никеля хлористого, 8-15 г/л гипофосфита натрия, 8-15 г/л натрия уксуснокислого, 1,5-15 г/л порошка полититаната калия с размером частиц 20-80 нм и диаметром частиц 200-800 нм, 0,5 г/л нитрата серебра и 1 литр дистиллированной воды. Изобретение обеспечивает увеличение скорости осаждения покрытия и позволяет получить на металле композиционное покрытие, обладающее низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. 2 табл.

 

Изобретение относится к композиционным никель-фосфорным покрытиям, получаемых методом химического осаждения на стальные изделия с целью увеличения их износостойкости, и может быть использовано в машиностроительной промышленности.

Известно композиционное покрытие с включением частиц тонкодисперсного порошка нитрида кремния (Авторское свидетельство №1808881 А, опуб. 15.04.1993, БИ №14). Покрытие отличается хорошей твердость, небольшими внутренними напряжениями, хорошей химической устойчивостью. Однако полученные покрытия имеет недостаточную износостойкость и повышенный коэффициент трения.

Известно химически осажденное покрытие с совместным включением частиц различной химической природы (Патент РФ №2235803, Опуб. 10.09.2004, БИ №25), однако покрытия, полученные из этого раствора не обеспечивают длительный ресурс работы.

Композиционное покрытие, содержащее частицы алмаза (Патент РФ №2375494 С2, опуб. 10.12.2009), позволяет повысить его микротвердость и износостойкость, но не обеспечивает низкий коэффициент трения.

Наиболее близким по составу известен раствор для химического осаждения покрытия на изделия, состоящий из следующих компонентов, г/л: никель хлористый 20, натрий уксуснокислый 8, гипофосфит натрия 10. Температура раствора 80-85°С, рН=4,6. (Лататуев В.И. и др. Металлические покрытия химическим способом, - Барнаул, 1968. с.91).

Однако недостаток данного раствора заключается в том, что скорость осаждения покрытия низкая и получаемые покрытия обладают низкой износостойкостью, повышенными коэффициентами трения.

Перед авторами стояла задача получения композиционного покрытия на металлах, обладающего низкими коэффициентами трения, высокой износостойкостью, высокой скоростью осаждения покрытия.

Эта задача решена тем, что в исходный раствор, содержащий хлорид никеля, натрий уксуснокислый, гипофосфит натрия, дополнительно введены порошок полититаната калия и нитрат серебра, компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никель хлористый - 20-25;

Гипофосфит натрия - 8-15;

Натрий уксуснокислый - 8-15;

Порошок полититаната калия - 1,5-15;

Нитрат серебра - 0,5;

Дистиллированная вода - 1 литр.

Порошок полититаната калия представляет собой слоистые нанокристаллы чешуйчатой формы, имеющие толщину 20-80 нм и значащий диаметр 200-800 нм. Порошок полититаната калия выпускается ООО «Нанокомпозит» по ТУ 2146 - 021 - 96961827 - 2008. Введение полититаната калия способствует повышению износостойкости, снижению коэффициента трения и увеличению скорости осаждения покрытия.

Нитрат серебра представляет собой бесцветные прозрачные кристаллы в виде пластинок или белых кристаллических палочек без запаха. Очень легко растворим в воде. Введение порошка способствует снижению коэффициента трения.

Равномерность распределения частиц порошка полититаната калия в покрытии достигалась тщательным перемешиванием всех компонентов раствора с помощью магнитной мешалки с числом оборотов 10-40 об/мин.

Количество всех компонентов, входящих в раствор для химического осаждения покрытия, подбиралось экспериментально.

Пример получения покрытия химическим осаждением.

Раствор для химического осаждения покрытия готовят следующим образом: берут один литр дистиллированной воды и нагревают ее до 55-60°С. Затем при тщательном перемешивании (до полного растворения компонентов) последовательно вводят в воду расчетное количество никеля хлористого, натрия уксуснокислого, полититаната калия, нитрат серебра. Далее раствор нагревают до 80-85°С и по окончании нагрева добавляют в него расчетное количество гипофосфита. Перед загрузкой деталей в ванну температуру раствора для химического осаждения доводят до 90-92°С. Одним из необходимых условий при нанесении покрытия на изделие является поддержание в рабочей ванне: расчетной температуры, требуемой кислотности рН - 4,8-5. Температуру раствора поддерживают с помощью лабораторного автотрансформатора в пределах 90-92°С. Перемешивание осуществляют с помощью магнитной мешалки с числом оборотов 10-40 об/мин.

Для подтверждения эффективности предлагаемого раствора были подготовлены четыре раствора для химического осаждения покрытия (см. таблицу). Осаждение металлопокрытия велось на образцах из стали 40Х.

Подготовка поверхности перед осаждение покрытия стальных образцов осуществлялась следующим образом: обезжиривают венской известью, производят травление в растворе соляной кислоты в соотношении 100 г/л при температуре 25-30°С в течение 30-60 секунд и промывают проточной водой.

Испытание трибологических свойств полученного покрытия производились на возвратно-поступательной машине трения, скорость перемещения V=0,132 м/с, Р=20,2 МПа при температуре +23°С±2°С на воздухе. Покрытие наносилось на образцы из стали, а в качестве контртела использовались образцы как из стали, так и образцы с твердым смазочным покрытием, разработанным во ФГУП ОКТБ «ОРИОН» (Авторское свидетельство №1644489 А1, 30.09.89).

Количественный состав испытуемых композиций приведен в таблице 1.

Таблица 1
Состав раствора (г/л) и физико-механические свойства Заявленный раствор Прототип
1 2 3 4
Никель хлористый 20 20 20 25 21
Натрия гипофосфит 8 8 10 15 24
Натрий уксуснокислый 8 8 10 15 10
Полититанат калия 1,5 1,5 8 15
Нитрат серебра 0,5 0,5 0,5
рН раствора 4,8-5 4,8-5 4,8-5 4,8-5 4,6
Температура раствора, °С 90-92 90-92 90-92 90-92 90-92

Изделия с покрытием, нанесенным химическим путем из предлагаемого раствора, были испытаны на опытном производстве ФГУП ОКТБ «ОРИОН».

Результаты испытаний физико-механических свойств нанесенного покрытия представлены в таблице 2.

Таблица 2
Состав раствора (г/л) и физико-механические свойства Заявленный раствор Прототип
1 2 3 4
Скорость осаждения, мкм/ч 22 22 28 26 15
Коэффициент трения по стальному образцу 0,20 0,22 0,18 0,18 0,26
Коэффициент трения по твердому смазочному покрытию 0,075 0,085 0,06 0,06 0,11
Скорость изнашивания, мкм/ч по стальному образцу 1,8 2,1 1,7 1,7 2,4
Скорость изнашивания, мкм/ч по твердому смазочному покрытию 0,55 0,75 0,4 0,4 0,9

Как видно из результатов, представленных в таблице 2, разработанный состав раствора для получения композиционного покрытия позволяет получить пониженный коэффициент трения по стальным образцам и по твердым смазочным покрытиям, обеспечить повышенную износостойкость и увеличить скорость осаждения покрытия, а следовательно увеличить ресурс работы изделий. Разработанный раствор для химического осаждения испытан на опытном производстве ФГУП ОКТБ «ОРИОН».

На основании вышеизложенного, а также с учетом проведенного патентно-информационного поиска, считаем, что разработанный нами «Раствор для получения композиционного покрытия» отвечает требованиям для признания его изобретением: новизна, изобретательский уровень, промышленная применимость и может быть защищен патентом Российской Федерации.

Раствор для получения композиционного покрытия, включающий никель хлористый, гипофосфит натрия, натрий уксуснокислый и дистиллированную воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит порошок полититаната калия с размером частиц 20-80 нм и диаметром частиц 200-800 нм и нитрат серебра, при этом компоненты раствора взяты в следующем соотношении, г/л:

никель хлористый 20-25
гипофосфит натрия 8-15
натрий уксуснокислый 8-15
порошок полититаната калия 1,5-15
нитрат серебра 0,5
дистиллированная вода 1 л



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению светопоглощающего покрытия и может быть использовано при изготовлении элементов оптико-электронных приборов, систем пассивной термической защиты космических аппаратов, шторок телескопов и солнечных коллекторов.

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом никелировании стальных деталей. .
Изобретение относится к получению покрытий для защиты поверхностей от коррозии. .
Изобретение относится к нанесению покрытий на металлические изделия, в частности к получению композиционного покрытия на металлических изделиях методом химического осаждения.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для получения химических покрытий на деталях из материалов, которые работают в условиях повышенного износа, высоких давлений, температур, в присутствии агрессивных сред.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для химического никелирования широкого класса матриц из стали, чугуна и алюминия. .
Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом никелировании стальных деталей, которые могут быть использованы в химической промышленности, машиностроении.
Изобретение относится к химическому осаждению аморфных магнитных пленок Co-Р, например, на полированное стекло и может быть использовано в вычислительной технике в головках записи и считывания информации, в датчиках магнитных полей, в управляемых сверхвысокочастотных (СВЧ) устройствах: фильтрах, амплитудных и фазовых модуляторах и т.д.
Изобретение относится к химико-термической обработке порошковых сталей и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения изделий из порошковых сталей.

Изобретение относится к области химического никелирования металлов и сплавов, в частности алюминия и его сплавов, меди и ее сплавов, стали, и может быть применено во многих отраслях приборостроения и машиностроения.
Изобретение относится к области нанесения композиционных покрытий методом химического осаждения с целью повышения износостойкости стальных изделий и может найти применение в машиностроении, химической промышленности. Раствор для химического осаждения композиционного покрытия содержит компоненты при следующем соотношении, г/л: хлористый никель 15-25, гипофосфит натрия 15-25, натрий уксуснокислый 8-15, порошок наноалмазов с размером частиц от 0,004 до 0,450 мкм 1-20, азотнокислое серебро 0,5-2, 5 %-ный водный раствор поливинилового спирта 0,5-2, суспензия фторопласта Ф-4Д 2-30 и дистиллированная вода до 1 литра. Изобретение обеспечивает повышение трибологических свойств и микротвердости покрытия. 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий на стальные детали методом химического осаждения и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других областях промышленности. Раствор содержит, г/л: никеля дихлорид 10-15, янтарная кислота 12-15, натрия фторид 2-3, натрия гидроксид 4-6, натрия гипофосфит 17-20, медно-полимерный комплекс поливинилпирролидона 2,0-6,0, вода дистиллированная - остальное. Изобретение позволяет получить никелевые покрытия, обладающие повышенной износостойкостью и низким коэффициентом трения, а также позволяет увеличить толщину получаемых никелевых покрытий. 2 табл.
Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий на стальные детали методом химического осаждения и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. Раствор содержит, г/л: никеля дихлорид 10-15, янтарная кислота 12-15, натрия фторид 2-3, натрия гидроксид 4-6, натрия гипофосфит 17-20, медно-полимерный комплекс поливинилпирролидона 2,0-6,0, полититанат калия 10-30, вода дистиллированная - остальное. Раствор позволяет получить композиционные покрытия, обладающие повышенной износостойкостью и низким коэффициентом трения, позволяющие повысить срок службы узлов трения. 2 табл.
Изобретение относится к области нанесения композиционных никель-фосфорных покрытий на стальные детали методом химического осаждения. Раствор содержит, г/л: никеля дихлорид 10-15, янтарная кислота 12-15, натрия фторид 2-3, натрия гидроксид 4-6, натрия гипофосфит 17-20, интеркалированный медью полититанат калия 6-10, остальное - вода. Изобретение позволяет получить композиционные никель-фосфорные покрытия, обладающие повышенной износостойкостью и низким коэффициентом трения, а также позволяет увеличить прочность сцепления покрытий с основой. 2 табл.

Изобретение относится к способу изготовления электродов с пористым никелевым покрытием для щелочных электролизеров воды путем нанесения никелевого порошка из гальванической ванны с добавками низкомолекулярных спиртов на поверхность никелевой просечно-вытяжной сетки. Данный способ представляет собой упрощенную технологию изготовления пористых электродов с катализаторами с высоким ресурсом работы для щелочных электролизеров воды и обеспечивает снижение энергопотребления электролизеров. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области химической металлизации поверхности металломатричных композиционных материалов, в частности металломатричного композиционного материала алюминий-карбид кремния. Способ включает обезжиривание, первую промывку, травление, вторую промывку, химическое осаждение никеля, третью промывку и сушку, при этом травление проводят в водном растворе, содержащем 20-35 мас.% фтористоводородной кислоты и 10-35 г/л аммония фтористого, в течение 15-30 с, при температуре раствора от 10 до 40°C. Химическое осаждение никеля можно проводить при температуре от 55 до 70°C. Раствор для химического никелирования поверхности металломатричного композиционного материала алюминий-карбид кремния содержит, г/л: никель хлористый 6-водный или никель сернокислый 7-водный 10-20, лимонная кислота 10-50, молочная кислота 5-50, аммоний хлористый 15-35, аммоний фтористый 2-25, гипофосфит натрия 1-водный 10-45, водный аммиак в количестве, обеспечивающем pH раствора 7,0÷8,0, и воду. Изобретение позволяет получить сплошное и равномерное никелевое покрытия без осуществления стадий сенсибилизации и активации обрабатываемой поверхности, а также обеспечивает повышение стабильности раствора химического никелирования при работе и хранении. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

Изобретение относится к получению покрытий на металлических поверхностях. В способе на стальную поверхность наносят многослойное покрытие, в котором в качестве нечетных слоев наносят слои никель-фосфор, а в качестве четных кобальт-фосфор. Слои никель-фосфор осаждают из раствора, имеющего рН 4,1-4,3 и содержащего: никель сернокислый 10-30 г/л, натрий гипофосфит 15-25 г/л, натрий уксуснокислый 10-20 г/л, тиомочевина 0,005 г/л, уксусная кислота 13 мл/л. При этом слои кобальт-фосфор осаждают из раствора, имеющего рН 8,0-8,5 и содержащего, г/л: кобальт дифторид 15-35, натрий гипофосфит 10-22, натрий лимоннокислый 80-100, аммоний хлорид 30-60. Осаждение упомянутых слоев осуществляют при температуре 70-92°C. Способ позволяет получить на стальной поверхности многослойные композитные покрытия, состоящие из различного количества чередующихся слоев, обладающие повышенной коррозионной стойкостью и микротвердостью. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил., 4 пр.
Изобретение может быть использовано для подготовки деталей теплообменника из алюминиевых сплавов под пайку. Удаляют окисную пленку с поверхности деталей и наносят никелевое покрытие толщиной 5-7 мкм при температуре 85-90°C из раствора следующего состава, г/л: хлорид никеля 20-25, гипофосфит натрия 15-20, тиомочевина 0,001, борная кислота 5-15, молочная кислота 35-45. Далее проводят промывку в воде, сушку, нагрев до температуры 500±10°C в вакууме, выдержку при этой температуре в течение 10-20 мин и последующее охлаждение. При этом скорость нагрева и охлаждения составляет 10-15°C в минуту. Способ позволяет получить качественное формирование паяного шва и защиту паяного изделия от коррозии в условиях эксплуатации теплообменника за счет хорошего сцепления покрытия с подложкой с обеспечением смачивания припоем подложки и равномерного его растекания при пайке теплообменников. 1 пр.

Изобретение относится к области технологии нанесения светопоглощающих покрытий на основе никель-фосфорного соединения на изделия из меди и может быть применено для чернения конструкционных деталей оптических устройств. Способ включает операции предварительной химической обработки исходной поверхности, осаждение никель-фосфорной пленки и последующее ее оксидирование в кислотных растворах. При этом перед процессом осаждения никель-фосфорной пленки на поверхность детали наносят слой золота толщиной 1-5 мкм. Изобретение обеспечивает повышение однородности и воспроизводимости поглощающих свойств формируемых покрытий, а также возможность повторного проведения процессов осаждения. 1 ил., 1 пр.
Изобретение относится к формированию никель-фосфорных пленок на поверхности металлической детали. Способ включает подготовку поверхности детали, осаждение никель-фосфорной пленки из раствора электролита, содержащего ионы никеля и фосфора, и коррекцию раствора электролита до требуемых концентраций ионов никеля и фосфора, величины pH и объема электролита. Никель-фосфорную пленку осаждают из раствора электролита, имеющего pH 3,5-5,0 и содержащего сернокислый никель, хлорид никеля, сульфат натрия, гипофосфит натрия и борную кислоту, при температуре 80-90°C. Коррекцию электролита проводят в течение всего процесса непрерывным капельным добавлением корректирующей добавки, имеющей pH 5,5-7,5, при скорости подачи 2-7 мл/мин на один литр электролита при постоянном перемешивании, при этом в качестве корректирующей добавки используют электролит, к которому добавили 25-50 мл/л 50%-ного раствора гидроокиси калия. Изобретение обеспечивает поддержание постоянного объема и состава электролита по основным компонентам при формировании никель-фосфорных пленок и обеспечение осаждения пленок с постоянной скоростью и с одинаковым химическим составом по всей толщине, при увеличении непрерывного срока службы используемого электролита. 1 пр.
Наверх