Патент на изобретение №2297476
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НИКЕЛЬ-ФТОРОПЛАСТ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электрохимическому нанесению композиционного покрытия никель-фторопласт. Электролит содержит, г/л: хлорид никеля 150-350, борную кислоту 25-40, хлорамин Б 1,5-4,5, фторопластовую эмульсию Ф-4Д-Э 7-35. Технический результат: повышение износостойкости покрытий. 2 табл.
Изобретение относится к области гальванотехнике, в частности к осаждению композиционного покрытия никель-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. сульфат или сульфамат никеля или кобальта 100-250, хлорид никеля 15-20, борная кислота 15-20, соль анионного полиэдрического бората общей формулой MzCnВmНх (где М – натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12) 0,03-0,45 (а.с. СССР №1129974, 1981); 2. хлорид никеля или кобальта 10-20, сульфамат никеля или кобальта 50-200, борная кислота 25-30, алкилпроизводное бората общей формулой C2B9H12NHnRm (где R – алкил, n=0, 1, 2, 3, m=1, 2, 3, 4) 0,5-4,0 (а.с. СССР №527488,1974); 3. хлорид никеля 60, сульфат никеля 300, борная кислота 30, Cr2O3 100 (TiO2 25, TiC 50) (Сайфуллин Р.С. Композиционные покрытия и материалы. – М.: Химия, 1977. – 272 с.); 4. хлорид никеля 200-300, борная кислота 20-30, соль анионного полиэдрического бората (в пересчете на C2B9H12 2-, В10Н10 2-, В12Н12 2- Однако покрытия, осажденные из данных электролитов, имеют недостаточную износостойкость. Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится электролит для осаждения сплава никель-бор-фторопласт, содержащий хлорид никеля, борную кислоту, соль анионного полиэдрического бората и фторопластовую эмульсию при следующем соотношении компонентов, г/л:
Режимы электролиза: рН 1,0-5,0, температура 23-27°С, катодная плотность тока 4-10 А/дм2 (патент №2213812 РФ, МКИ C25D 15/00. Электролит для осаждения композиционного покрытия никель-бор-фторопласт / В.И.Балакай (РФ). – №2002113832/02; Заявл. 27.05.2002; Опубл. 10.10.2003; Бюл. №28. – 4 с.). Покрытия, осажденные из данного электролита, имеют недостаточную износостойкость. Задачей предлагаемого изобретения является повышение износостойкости. Поставленная задача достигается тем, что электролит, содержащий хлорид никеля, борную кислоту, фторопластовую эмульсию Ф-4Д-Э, хлорамин Б, отличается тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, г/л:
Режимы электролиза: рН 1,1-5,5, температура 18-40°С, катодная плотность тока 0,5-14,0 А/дм2 при перемешивании. Наличие фторопластовой эмульсии в электролите позволяет электроосаждать композиционное покрытие никель-фторопласт с высокой износостойкостью. Никель является хорошим конструкционным материалом, и поэтому большое значение имеет разработка на его основе покрытий, обладающих высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения. В связи с этим был разработан материал на основе никеля в виде сплава никель-бор, который обладает высокой твердостью и износостойкостью (получено авторское свидетельство №1387528). С целью увеличения износостойкости сплава никель-бор было предложено дополнительно вводить в покрытие фторопласт (так называемый самосмазывающий материал), который образует на поверхности композиционного покрытия никель-бор-фторопласт тонкую пленку из фторопласта в результате трения двух поверхностей друг о друга и раздавливания фторопласта, находящегося в покрытии (получены патенты №2213812, 2213813). Однако из-за того, что покрытие обычно не имеет идеально гладкую поверхностью, 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 снижает износостойкость покрытий и их коэффициент трения. Поэтому было предложено с целью увеличения износостойкости покрытий и снижения коэффициента трения наносить на трущиеся изделия не композиционное покрытие никель-бор-фторопласт, а композиционное покрытие никель-фторопласт. В настоящее время износостойкие и самосмазываемые покрытия представляют определенный практический интерес. Пример 1. Электролит готовили следующим образом. В электролитической ванне, заполненной Приготовление остальных электролитов, включающих среднее, верхнее и заграничные концентрации компонентов, которые приведены в табл.1, производили по методике, описанной выше. Значения износостойкости покрытий, осажденных из каждого электролита, приведены в табл.2 соответственно. Сравнительные эксплуатационные характеристики электролитов и физико-механические свойства композиционных покрытий никель-фторопласт и сплава никель-бор-фторопласт, осажденных при температуре (18-40°С) из предлагаемого электролита и из прототипа никель-бор-фторопласт, приведены в табл.2.
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 борной кислоты в электролите выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно. Это связано с пределом растворимости борной кислоты и ухудшением качества покрытий; 4) 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; 5) 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; 6) уменьшение содержания хлорамина Б ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытий, увеличению внутренних напряжений; 7) 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; 8) уменьшение содержания фторопластовой эмульсии ниже нижнего заявляемого предела приводит к снижению износостойкости покрытий.
Как видно из табл.2, износостойкость композиционного покрытия никель-фторопласт, осажденного из заявляемого электролита, превышает износостойкость сплава никель-бор-фторопласт, осажденного из прототипа в 1,2-1,3, раза при сохранении основных физико-механических свойств покрытий. Это позволяет расширить область применения композиционного покрытия никель-фторопласт в качестве износостойкого покрытия в машиностроении.
Формула изобретения
Электролит для осаждения композиционного покрытия никель-фторопласт, содержащий хлорид никеля, борную кислоту, фторопластовую эмульсию Ф-4Д-Э, хлорамин Б и воду, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, г/л:
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 06.10.2007
Извещение опубликовано: 27.03.2009 БИ: 09/2009
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
необходимого объема водопроводной водой, при температуре 60-70°С растворяли 25 г/л борной кислоты, 1,5 г/л хлорамина Б и 150 г/л хлорида никеля, после того как довели уровень электролита до необходимого объема, вводили 7 г/л фторопластовой эмульсии Ф-4Д-Э. рН электролита доводили либо соляной кислотой, либо гидроокисью натрия или калия (100-150 г/л). Износостойкость покрытия, осажденного из данного электролита, равна 0,74 мкм/ч.