МНОГОСЛОЙНОЕ КОРРОЗИОННОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 1996 года по МПК C23C28/00 

Изобретение относится к области нанесения защитных металлических покрытий, а именно к нанесению покрытий на основе никеля химическим способом и может быть использовано для защиты стальных изделий (болтов, гаек, шайб, гвоздей и т.п.) от атмосферной коррозии.

Известны однослойные покрытия сплавом никель-фосфор, получаемые химическим осаждением из растворов, содержащих соль никеля, восстановитель, а также различные буферные и комплексообразующие добавки (Гальванотехника. Справочник. /П/ред. Гринберга А.М.и др. М. Металлургия. 1987. стр. 372-382). Эти покрытия относятся к катодным и обладают удовлетворительной защитной способностью по отношению к стали при отсутствии в них сквозной пористости, что достигается лишь при большой толщине покрытия (более 25 мкм).

Известны также однослойные никельфосфорные покрытия, включающие помимо никелевого слоя тонкие оксидный и гидрофобизирующий (органические смазки) слой (Грилихас С.Я. Тихонов К.И. Электролитические и химические покрытия. М. Металлургия, 1977). Такие покрытия также защищают основной металл лишь при значительной толщине, и кроме того, недостаточно стойки к жестким условиям эксплуатации в атмосфере (повышенной температуре и влажности).

Из описанных в литературе покрытий наиболее близки к заявляемому двухслойные никельфосфорные покрытия с одинаковыми по химическому составу (содержание фосфора) слоями (Горбунова К.М. Никифорова А.А. Физико-химические основы процесса химического никелирования. М. Наука, 1960), включающие оксидный и гидрофобизирующий слои (Грилихас С.Я. Тихонов К.И.). Электролитические и химические покрытия. М. Металлургия, 1977). Эти покрытия при хорошей стойкости в средних условиях эксплуатации недостаточно стойки в тяжелых условиях. Хорошая (сравнимая с цинковыми покрытиями) стойкость достигается лишь при значительной (более 15 мкм) толщине, что делает такие покрытия неэкономичными для защиты от атмосферной коррозии по сравнению, например, с цинковыми.

Цель изобретения достижение высокой стойкости никельфосфорного покрытия в условиях атмосферной коррозии при малой общей толщине покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что покрытие включает:
1. Внутренний слой никельфосфорного покрытия с содержанием фосфора 10-12 (вес.) толщиной 3-4 мкм.

2. Слой никельфосфорного покрытия с содержанием фосфора 5-6 (вес) толщиной 3-4 мкм.

3. Оксидно-фосфатный слой толщиной 0,1 мкм;
4. Внешний гидрофобизирующий слой кремнийорганического полимера толщиной 0,1 мкм.

Больший защитный эффект предлагаемого покрытия по сравнению с известными достигается за счет комплекса факторов, а именно:
а) внешний слой никельфосфорного покрытия с меньшим содержанием фосфора служит анодом по отношению к внутреннему слою, что обеспечивает дополнительную внутреннюю электрохимическую защиту покрытия, в отличие от известных двухслойных покрытий одинакового химического состава;
б) наиболее высокие защитные свойства покрытия достигаются за счет сочетания свойств всех слоев, входящих в покрытие, что позволяет достичь 100% -й защиты основного металла от атмосферной коррозии при небольшой общей толщине покрытия (6-8 мкм)
Пример конкретного исполнения.

Испытывали покрытия следующих типов:
а) заявленное: двухслойное покрытие с разным содержанием фосфора в слоях общей толщиной 6 8 мкм (толщиной каждого слоя 3 4 мкм) с оксидно-фосфатным и гидрофобизирующим слоями;
б) двухслойное покрытие с разным содержанием фосфора в слоях общей толщиной 6 8 мкм без оксидно-фосфатного слоя;
в) двухслойное покрытие с разным содержанием фосфора в слоях общей толщиной 6 8 мкм без гидрофобизирующего слоя;
г) двухслойное покрытие с разным содержанием фосфора в слоях общей толщиной 6 8 мкм без оксидно-фосфатного и гидрофобизирующего слоев;
д) однослойное толщиной 7 и 25 мкм без оксидного и гидрофобизирующего слоя;
е) однослойное толщиной 7 мкм с оксидным и гидрофобизирующим слоями;
ж) двухслойное (с одинаковым содержанием фосфора в слоях) толщиной 7 мкм без оксидного и гидрофобизирующего слоя;
з) двухслойное (с одинаковым содержанием фосфора в слоях) толщиной 7 мкм с оксидным и гидрофобизирующим слоями;
и) цинковое толщиной 36 мкм;
к) цинковое хроматированное толщиной 6 9 мкм.

Покрытия наносили на болты М10х100, класс прочности 5,8, изготовленные из стали 08кп. Толщину покрытий контролировали по изменению массы образцов-свидетелей и с помощью толщиномера МТ-20.

Все изделия с покрытиями отжигали при 400^oC в течение 15 мин.

Испытания проводили в камере влажности по режиму: выдержка в течение 8 ч при 90^oC, 16 ч при 20^oC, влажность в камере 100% Длительность испытаний (кроме образцов, отдельно отмеченных в таблице) составляла 22 цикла.

Коррозионная стойкость заявляемого покрытия (п. 12, таблица) превышает стойкость однослойного никельфосфорного покрытия толщиной 25 мкм (п.2, табл. 1), а также однослойного покрытия толщиной 7 мкм с оксидным и гидрофобизирующим слоями (п.5, таблица). Стойкость заявляемого покрытия в условиях испытаний намного выше, чем исследованных цинковых покрытий (пп.6,7, таблица).

В то же время исключение оксидно-фосфатного (п.10, таблица), гидрофобизирующего (п. 9, таблица) или обоих слоев (п.8, таблица) приводит к существенному снижению стойкости двухслойного никельфосфорного покрытия с разным содержанием фосфора в слоях по сравнению с заявляемым (п. 12, таблица).

Снижение толщины заявленного покрытия до 3 4 мкм также приводит к уменьшению коррозионной стойкости на 1 2 балла, однако при этом также покрытие находится на уровне однослойного никельфосфорного покрытия толщиной 25 мкм (п.2, таблица).

Таким образом, предлагаемое покрытие обеспечивает высокий защитный эффект в условиях атмосферной коррозии при небольшой общей толщине покрытия. ТТТ1

Многослойное коррозионностойкое покрытие, предназначенное для нанесения на стальную основу последовательно содержит: основной слой, выполненный из сплава на основе никеля с 10 - 12% фосфора толщиной 3 - 4 мкм, слой из сплава на основе никеля с содержанием фосфора 5 - 6% толщиной 3 - 4 мкм, оксидно-фосфатный слой толщиной 0,1 мкм, гидрофобный слой кремнийорганического полимера толщиной 0,1 мкм 1 табл.

Многослойное коррозионностойкое покрытие, предназначенное для нанесения на стальную основу, содержащее основной слой, выполненный из сплава на основе никеля, с толщиной 3-4 мкм и внешний слой, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит слой из сплава на основе никеля с содержанием фосфора 5-6% толщиной 3-4 мкм и оксидно-фосфатный слой толщиной 0,1 мкм, которые расположены между основным и внешним слоями, при этом основной слой содержит 10-12% фосфора, а внешний представляет собой гидрофобный слой кремнийорганического полимера толщиной 0,1 мкм.