КОМПОЗИЦИОННОЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 1995 года по МПК C22C19/03 C22C26/00 C25D15/00 

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности с целью продления срока использования деталей в узлах машин, механизмов, а также пресс-форм, обладающих повышенной микротвердостью.

Наиболее перспективны с этой точки зрения никелевые покрытия с включениями дисперсной фазы. По значениям микротвердости покрытия не уступают покрытиям хромом, а с экологической точки зрения предпочтительны.

Известно композиционное алмазно-никелевое покрытие, композиционное никелевое покрытие с ультрадисперсным порошком диборида циркония.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является композиционное алмазно-никелевое покрытие толщиной 13-25 мкм, содержащее в качестве матрицы 90-93 мас. никеля с добавкой 7-10 мас. фосфора и диспергированные в матрице частицы порошка синтетического алмаза размером 0,1-10 мкм в количестве до 50 об.

Однако для повышения твердости, износостойкости алмазно-никелевого покрытия проводят его термообработку при 230-400^оС. После термообработки износостойкость покрытия становится выше, чем у твердого хрома, закаленной стали.

Сравнимые (например, с твердым хромом) значения твердости предлагаемого покрытия никель-бор-ультрадисперсный алмаз достигаются без термообработки и составляют 15-23 ГПа.

Достижение данного технического результата объясняется тем, что бор, включаясь в никелевую матрицу, искажает кристаллическую решетку никеля, создавая активные центры, благодаря которым и происходит как механический захват ультрадисперсных частиц алмаза, так и адсорбция композита, обусловленная наличием в растворе электролита ПАВ сахарина, способствующего увеличению степени гидрофильности частиц алмаза. Таким образом, включаясь в никелевую матрицу, бор и ультрадисперсный алмаз создают искусственное торможение разряда ионов никеля, как основного компонента матрицы, тем самым искажая кристаллическую решетку матрицы, что и способствует образованию мелкокристаллического твердого осадка.

Указанный технический результат достигается тем, что гальваническое покрытие, содержащее никель и ультрадисперсный алмаз, дополнительно содержит бор, при следующем соотношении компонентов, мас. бор 0,2-3,2; ультрадисперсный алмазный порошок 0,1-2,6; никель остальное.

Светло-матовое электрохимическое покрытие получают из электролита, содержащего, г/л: борную кислоту 20-25; никель хлористый шестиводный 200-300; аммоний сернокислый 10-40; сахарин 0,6-1,5; декагидродекаборат натрия (ТУ 6-02-01-513-86) 0,3-3,6; ультрадисперсную алмазную суспензию (УДА-В ТУ 84.1124-87) 0,05-1,2. Катодная плотность тока 1-5 А/дм², рН электролита 1-4,5, температура 18-25^оС. В процессе электролиза необходимо перемешивание.

Для получения композиционного покрытия никель-бор-ультрадисперсный алмаз рекомендуется готовить электролит, используя соли марки "х.ч." и "ч.д.а" на дистиллированной воде. Порядок приготовления следующий. В нагретой до 60^оС воде растворяют никель хлористый шестиводный, аммоний сернокислый. Затем вводят декагидродекаборат натрия, ультрадисперсную алмазную суспензию (УДА-В).

П р и м е р 1. Состав композиционного электрохимического покрытия, мас. бор 0,2; ультрадисперсный алмазный порошок 0,1; никель остальное.

Светло-матовое покрытие имеет твердость 15 ГПа. Композиционное электрохимическое покрытие никель-бор-ультради- сперсный алмаз получают из электролита, содержащего, г/л: борную кислоту 25; никель хлористый шестиводный 200; аммоний сернокислый 10; сахарин 0,6; декагидродекаборат натрия 0,26; ультрадисперсную алмазную суспензию 0,05. Катодная плотность тока 1 А/дм², рН 1, температура 18^оС. В процессе электролиза необходимо перемешивание.

П р и м е р 2. Состав композиционного электрохимического покрытия, мас. бор 1,7; ультрадисперсный алмазный порошок 1,4; никель остальное.

Светло-матовое покрытие имеет микротвердость 23 ГПа. Композиционное электрохимическое покрытие никель-бор-ультрадисперсный алмаз получают из электролита, содержащего, г/л: борную кислоту 30; никель хлористый шестиводный 250; аммоний сернокислый 25; сахарин 1,05; декагидродекаборат натрия 1,9; ультрадисперсную алмазную суспензию 0,6. Катодная плотность тока 3 А/дм², рН 2,7, температура 21^оС. В процессе электролиза необходимо перемешивание.

П р и м е р 3. Состав композиционного электрохимического покрытия, мас. бор 3,2; ультрадисперсный алмазный порошок 2,6; никель остальное.

Светло-матовое покрытие имеет микротвердость 19 ГПа. Композиционное электрохимическое покрытие никель-бор-ультра- дисперсный алмаз получают из электролита, содержащего, г/л: борную кислоту 35; никель хлористый шестиводный 300; аммоний сернокислый 25; сахарин 1,5; декагидродекаборат натрия 3,6; ультрадисперсную алмазную суспензию 1,2. Катодная плотность тока 5 А/дм², рН 4,5, температура 25^оС. В процессе электролиза необходимо перемешивание.

Покрытие никель-бор-ультрадисперсный алмаз наносят непосредственно на сталь. Микротвердость покрытий измеряли на образцах с толщиной покрытия 30 мкм при нагрузке 100 г на микротвердомере ПТМ-3.

Анализ покрытий проводился: бора по известной методике, ультрадисперсного алмаза весовым способом.

Сравнение характеристик заявляемого объекта и прототипа позволяет сделать следующее заключение: предлагаемое композиционное электрохимическое покрытие никель-бор-ультрадисперсный алмаз имеет значение микротвердости 15-23 ГПа.

Использование: композиционное электрохимическое покрытие никель-бор-ультрадисперсный алмаз с повышенной микротвердостью может быть использовано в машиностроении с целью продления срока использования деталей в узлах машин, механизмов, пресс-форм. Светло-матовое покрытие имеет значение микротвердости 15 23 ГПа при следующем соотношении компонентов, мас. бор 0,2 3,2; ультрадисперсный порошок алмаза 0,1 2,6; никель - остальное.

КОМПОЗИЦИОННОЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ на основе никеля, содержащее ультрадисперсный алмазный порошок, отличающийся тем, что оно дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.

Бор 0,2 3,2
Ультрадисперсный алмазный порошок 0,1 2,6
Никель Остальное