ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК C25D15/00 

Предлагаемое изобретение относится к получению композиционного материала электрохимическим способом в качестве износостойкого материала в различных отраслях промышленности.

В промышленности появилась необходимость увеличения износостойкости различных материалов на основе никеля.

Увеличение износостойкости материалов на основе никеля можно достичь за счет легирования их металлами и (или) неметаллами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности относится сплав никель-бор следующего состава, мас.%:
Бор - 1,0-2,8,
Никель - Остальное
(Гальванические покрытия сплавом никель-бор взамен хрома. Кукоз Ф.И., Кудрявцева И.Д., Сысоев Г.Н., Балакай В.И. // Теоретические основы технологии нанесения химических покрытий из металлов и сплавов: Тез. докл. Укр. Республ. конф. - К., 1988. - С.34-35).

Однако данный сплав имеет недостаточную износостойкость.

Задачей настоящего изобретения является повышение износостойкости и снижение внутренних напряжений материалов на основе никеля легированием фторопластом.

Указанная задача достигается получением композиционного материала никель-бор-фторопласт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фторопласт - 0,9-3,6
Бор - 0,7-2,5
Никель - Остальное
Наличие фторопласта в композиционном материале приводит к увеличению его износостойкости.

Увеличение содержания фторопласта в композиции выше верхнего заявляемого предела приводит к увеличению внутренних напряжений, ухудшению качества и снижению износостойкости композиционного материала.

Уменьшение содержания фторопласта в композиции ниже нижнего заявляемого предела приводит к снижению износостойкости композиционного материала.

Для апробирования предложенного состава композиционного материала никель-бор-фторопласт были изготовлены композиции, химический состав которых приведен в табл. 1, где 2, 3, 4 - содержание фторопласта на нижнем, среднем и верхнем уровнях, соответственно, а 1 и 5 - содержание фторопласта в композиции за граничными значениями.

Композиционный материал никель-бор-фторопласт получали электрохимическим способом из электролита следующего состава, г/л:
Хлорид никеля - 200-300
Борная кислота - 25-35
Соль анионного полиэдрического бората общей формулой M_z C_n В_m Н_x, где М - натрий, калий или аммоний, z= 1, n=0,2, m=3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12 - 0,5-6,0
Фторопластовая эмульсия Ф-4Д-Э (ТУ 6-05-041-508-79) - 5-30
Режимы электролиза: рН 1,0-5,5, температура 18-25^oС, катодная плотность тока 0,5-11 А/дм² при перемешивании.

Пример 1. Композиционный материал химического состава, мас.%: фторопласт 0,6, бор 0,4, никель остальное, осаждали из электролита состава, г/л: хлорид никеля 150, борная кислота 20, соль анионного полиэдрического бората общей формулой М_z С_n В_m Н_x (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0,2, m=3, 9, 10, 12, x= 8, 10, 12) 0,3, фторопластовая эмульсия Ф-4Д-Э 5,0 при рН 5,7, температуре 16^oС и катодной плотности тока 3 А/дм². Электролит готовили следующим образом. В электролитической ванне, заполненной до 3/4 необходимого объема водопроводной водой, при температуре 60-70^oС растворяли борную кислоту и хлорид никеля, после того как довели уровень электролита до необходимого объема, вводили боросодержащую добавку и фторопластовую эмульсию. рН электролита доводили либо соляной кислотой, либо гидроокисью натрия или калия (100-150 г/л).

Пример 2. Композиционный материал химического состава, мас.%: фторопласт 0,9, бор 0,7, никель остальное, осаждали из электролита состава, г/л: хлорид никеля 200, борная кислота 25, соль анионного полиэдрического бората общей формулой M_z С_n В_m Н_х (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0,2, m=3, 9, 10, 12, x= 8, 10, 12) 0,5, фторопластовая эмульсия Ф-4Д-Э 10 при рН 5,5, температуре 18^oС и катодной плотности тока 5 А/дм². Электролит готовили по методике, описанной выше.

Пример 3. Композиционный материал химического состава, мас.%: фторопласт 2,1, бор 1,3, никель остальное, осаждали из электролита состава, г/л: хлорид никеля 250, борная кислота 30, соль анионного полиэдрического бората общей формулой M_z С_n В_m Н_х (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0,2, m=3, 9, 10, 12, x= 8, 10, 12) 3,0, фторопластовая эмульсия Ф-4Д-Э 15 при рН 3,0, температуре 21^oС и катодной плотности тока 6 А/дм². Электролит готовили по методике, описанной выше.

Пример 4. Композиционный материал химического состава, мас.%: фторопласт 3,6, бор 2,5, никель остальное, осаждали из электролита состава, г/л: хлорид никеля 300, борная кислота 35, соль анионного полиэдрического бората общей формулой M_z С_n В_m Н_х (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0,2, m=3, 9, 10, 12, x= 8, 10, 12) 6,0, фторопластовая эмульсия Ф-4Д-Э 20 при рН 1,0, температуре 25^oС и катодной плотности тока 11 А/дм². Электролит готовили по методике, описанной выше.

Пример 5. Композиционный материал химического состава, мас.%: фторопласт 3,8, бор 2,7, никель остальное, осаждали из электролита состава, г/л: хлорид никеля 350, борная кислота 40, соль анионного полиэдрического бората общей формулой М_z С_n В_m Н_х (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0,2, m=3, 9, 10, 12, m= 8, 10, 12) 7,0, фторопластовая эмульсия Ф-4Д-Э 30 при рН 0,8, температуре 27^oС и катодной плотности тока 9 А/дм². Электролит готовили по методике, описанной выше.

Прототип осаждали из электролита по (Гальванические покрытия сплавом никель-бор взамен хрома. Кукоз Ф.И., Кудрявцева И.Д., Сысоев Г.Н., Балакай В. И. // Теоретические основы технологии нанесения химических покрытий из металлов и сплавов: Тез. докл. Укр. Республ. конф. - К., 1988. - С.34-35).

В табл. 2 приведены физико-механические свойства предложенного композиционного материала никель-бор-фторопласт и прототип.

Как видно из табл.2, износостойкость композиционного материала никель-бор-фторопласт превышает износостойкость сплава никель-бор (прототипа) в 1,5-2,6 раз.

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электрохимическому осаждению композиционного материала никель-бор-фторопласт. Композиционный материал, полученный гальваническим методом, содержит никель, бор и фторопласт при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторопласт 0,9-3,6, бор 0,7-2,5, никель остальное. Технический результат: повышение износостойкости и снижение внутренних напряжений композиционного материала. 2 табл.

Гальванический композиционный материал, содержащий никель, бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фторопласт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фторопласт - 0,9-3,6
Бор - 0,7-2,5
Никель - Остальное,