Способ нанесения никель-боридного покрытия на изделия из металлов


 


Владельцы патента RU 2506343:

Никитин Виктор Владимирович (RU)
Сидоров Андрей Витальевич (RU)

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 технологии металлизации поверхности, а именно к методам химического осаждения никеля из водного раствора на металлическую поверхность.

Известен (SU, авторское свидетельство 263359) способ осаждения покрытия никель - бор, согласно известному способу используют раствор, содержащих хлорид никеля, гидроксид натрия, этилендиамин, боргидрид натрия, метабисульфит калия и калий-натрий виннокислый, причем процесс осаждения проводят при температуре 40-60°C и pH от 13 до 14.

Недостатком известного способа следует признать очень низкую скорость осаждения, слабую механическую прочность готового покрытия, а также слабую стойкость его к истиранию.

Известен (SU, авторское свидетельство 300537) способ химического осаждения покрытия никель - бор, согласно которому покрытие высаживают на заранее подготовленную поверхность из раствора, содержащего хлорид никеля, этилендиамин, калий пирофосфорнокислый, гидроксид натрия, тиосульфат натрия, боргидрид тетраметиламмония при температуре 30-90°C и pH от 12,9 до 14.

Недостатком известного способа следует признать очень низкую скорость осаждения, слабую механическую прочность готового покрытия, а также слабую стойкость его к истиранию.

Известен (SU, авторское свидетельство 306197) способ осаждения покрытия никель - бор из раствора, содержащего хлорид никеля, тиосульфат натрия, этилендиамин, гидроксид натрия и этилендиаминдиборан при температуре 30-70°C и pH от 12,7 до 13.

Недостатком известного способа следует признать очень низкую скорость осаждения, слабую механическую прочность готового покрытия, а также слабую стойкость его к истиранию.

Известен также (RU, патент 2023749) способ химического никелирования, согласно которому проводят осаждение никеля из раствора, содержащего соль никеля, причем в качестве соли никеля используют бис-гидразин дихлорид никеля, а осаждение ведут из водно-аммиачных растворов с концентрацией никеля 0,3-2,5%.

Недостатком известного способа следует признать очень низкую скорость осаждения, слабую механическую прочность готового покрытия, а также слабую стойкость его к истиранию.

Известное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога разработанного способа.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в получении механически прочного, с хорошей адгезией, а также стойкого к истиранию блестящего покрытия на основе никеля.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ нанесения никель-боридного покрытия на изделия из металлов методом автокаталитического осаждения из щелочного раствора, содержащего соль никеля. При реализации способа предварительно на обрабатываемую деталь подают катодный ток с плотностью 0,027±0,005 А/см2, создавая на поверхности обрабатываемой детали, по меньшей мере, частичный отрицательный заряд, а также активные центры, при этом используют раствор, содержащий хлорид никеля, борогидрид натрия, гидроксид натрия, этилсндиамин, вольфрамат свинца и деминерализованную воду при следующем соотношении компонентов (% масс):

Хлорид никеля 0,35-0,63
Борогидрат натрия 0,025-0,105
Вольфрамат свинца 0,0018-0,0054
Этилендиамин 20,0-28,0

Гидроксид натрия до получения величины pH от 10,0 до 14,0

Деминерализованная вода остальное.

При реализации способа предпочтительно для усиления получаемого технического результата концентрацию рабочего раствора и его температуру подбирают таким образом, чтобы скорость осаждения покрытия составляла от 10 до 12 мкм/час. Для создания активных центров на поверхности обрабатываемой детали катодный ток указанной плотности обычно подают в течение от 5 до 60 сек.

Для приготовления раствора желательно предварительно растворять компоненты в деминерализованной воде с последующим соединением растворов компонентов.

Перед нанесением покрытия поверхность изделия, на которую его наносят, необходимо очистить, в том числе и обезжирить, а также активировать. Очистка поверхности может быть выполнена любым известным в данной области техники способом.

Использование указанного качественного и количественного состава раствора обусловлено ниже приведенными причинами.

При использовании содержания хлорида никеля ниже указанной величины значительно снижается скорость осаждения покрытия. При увеличении содержания хлорида никеля свыше указанной величины уменьшается механическая прочность покрытия.

При использовании содержания этилендиамина ниже указанной величины значительно ухудшается механическая прочность покрытия, а также его стойкость к истиранию и коррозионная стойкость. При увеличении содержания этилендиамина выше указанной величины заметно уменьшается скорость осаждения покрытия.

При использовании содержания гидроксида натрия, не обеспечивающего величину pH 10 и выше, значительно ухудшаются все механические характеристики покрытия.

При использовании содержания борогидрида натрия ниже указанной величины значительно ухудшается механическая прочность покрытия, а также его стойкость к истиранию и коррозионная стойкость. При увеличении содержания борогидрида выше указанной величины заметно уменьшается скорость осаждения покрытия.

Введение ионов свинца в раствор приводит к повышению стабилизации раствора, а также улучшению механических характеристик покрытия. Однако положительное влияние ионов свинца в растворе, а также оптимальное количество свинца в готовом покрытии ограничено указанным диапазоном содержания вольфрамата свинца.

Введение вольфрама в образующееся покрытие повышает механическую прочность покрытия, а также прочность и стойкость к истиранию. Получаемые значения вольфрама в покрытии ограничены указанным диапазоном содержания вольфрамата свинца.

Указанные в составе раствора вещества для получения плотного, коррозионно- и износостойкого покрытия необходимо использовать не только в обоснованных выше количествах, но и в приведенной выше совокупности. Замена какого-либо из компонентов раствора или введение в раствор дополнительных ионов не позволяет получить покрытие, содержащее требуемые количества свинца и вольфрама, а также требуемой коррозионной стойкости и износостойкости.

При подаче тока с плотностью менее 0,0265 А/см2 наносимое покрытие имеет худшую адгезию, вплоть до отслаивания покрытия, особенно при охлаждении.

При подаче тока с плотностью более 0,0275 А/см2 наносимое покрытие после нанесения растрескивается.

При реализации способа предварительно растворяют в небольших количествах деминерализованной воды 5,0 г хлорида никеля, 0,6 г борогидрида натрия, 0,5 г вольфрамата свинца и 240 г этилендиамина. Полученные растворы смешивают, доводят объем раствора до 940 мл приливанием деминерализованной воды. Вводят концентрированный раствор гидроксида натрия в деминерализованной воде до pH 13. Затем доводят деминерализованной водой объем раствора до 1000 мл.

При нанесении покрытия заранее подготовленную деталь (поверхность зачищена и обезжирена) погружают в раствор, подключают к отрицательному источнику электрического тока через переменное сопротивление, опускают в раствор инертный электрод, выполненный из нержавеющей стали или углеродного материала (графит) и пропуская по образовавшейся цепи электрический ток плотностью 0,027±0,005 А/см2. Продолжительность пропускания электрического тока выбирают опытным путем. Затем пропускание электрического тока прекращают и на активированную поверхность детали из раствора начинает осаживаться покрытие в режиме автокаталитического осаждения. Для регулирования скорости осаждения изменяют концентрацию раствора, а также его температуру. Указанное регулирование проводят до начала технологического процесса.

Полученное блестящее покрытие, содержащее в среднем:

Никель 91,0-95,0%
бор 5,0-7,0%
свинец 0,5-1,0%
вольфрам 0,1-1,0%

обладает с хорошей адгезией к металлической поверхности, механически прочно, стойко к истиранию блестящего покрытия на основе никеля.

1. Способ нанесения никель-боридного покрытия на изделия из металлов методом автокаталитического осаждения из щелочного раствора, содержащего соль никеля, отличающийся тем, что предварительно на обрабатываемое изделие подают ток с плотностью 0,027±0,005 А/см2, при этом используют раствор, содержащий хлорид никеля, борогидрид натрия, гидроксид натрия, этилендиамин, вольфрамат свинца и деминерализованную воду, при следующем соотношении компонентов, 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 pH от 10,0 до 14,0
Деминерализованная вода Остальное

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию раствора и его температуру подбирают с обеспечением скорости осаждения покрытия от 10 до 12 мкм/ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток подают в течение 5÷60 с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов. .

Изобретение относится к области гальваностегии, а именно: к процессам нанесения никелевого покрытия на поверхность металлического изделия. .

Изобретение относится к области гальваностегии. .
Изобретение относится к гальваностегии и может быть использовано для получения кобальта электролитическим способом, а также может найти применение в областях техники, в которых предъявляются требования высокой коррозионной стойкости, твердости и магнитных свойств.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в радиотехнической промышленности, приборостроении, авиационной промышленности и в других областях народного хозяйства для антикоррозионной защиты алюминия и его сплавов и придания им специальных свойств.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам нанесения износостойких карбидохромовых покрытий, и может быть использовано для защиты поверхности изделий из титана и его сплавов от воздействия агрессивных сред, абразивного износа и высоких температур.
Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электрохимическому нанесению блестящих никелевых покрытий. .

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий, в частности никелевых, гальваническим способом на изделия из титана и его сплавов типа ВТ 3-1, ВТ9 и может быть использовано в авиационной промышленности и др.
Изобретение относится к области химического нанесения покрытий на металлические поверхности. .

Изобретение относится к получению барьерного слоя полупроводникового элемента для предотвращения диффузии меди, нанесенной в качестве материала электропроводки.
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 области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом никелировании стальных деталей, которые могут быть использованы в химической промышленности и машиностроении.

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 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.
Наверх