РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ ХИМИЧЕСКИМ ОСАЖДЕНИЕМ Российский патент 2006 года по МПК C23C18/50 

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом никелировании стальных деталей, которые могут быть использованы в химической промышленности, машиностроении.

Известны никель-фосфорные покрытия, содержащие инертные частицы и легированные другими металлами (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: "Машиностроение", 1975). Инертные частицы вводятся в раствор химического никелирования и осаждаются вместе с никелем, образуя композиционные покрытия.

Наиболее близким (прототип) по составу является раствор (Патент РФ №2235803, Опубл. 10.09.2004, БИ №25), содержащий, г/л:

Никеля дихлорид10-20Янтарная кислота12-20Натрия фторид2-4Натрия гидроксид5-7Натрия гипофосфит15-22Меркупраль0,5-1,2Водный раствор полимера2-6

Однако покрытия, полученные из этого раствора, не обеспечивают длительный ресурс работы и обладают недостаточной защитной способностью в морской воде.

Перед авторами стояла задача получения композиционного покрытия, обеспечивающего длительный ресурс работы и коррозионную стойкость при работе в агрессивных средах.

Поставленная задача решается тем, что в раствор, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, введены дополнительно меди сульфат, поливинилпирролидон (ПВП), нитрид бора, фторопластовая суспензия 4 МД и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид10-15Янтарная кислота12-15Натрия фторид2-3Натрия гидроксид4-6Натрия гипофосфит17-2,0Фторопластовая суспензия 4МД25-20Нитрид бора0,5-1,0Поливинилпирролидон1,0-1,5Меди сульфат0,1-0,3

Сущность изобретения заключается в том, что введение в раствор химического никелирования полимеров повышает стабильность раствора, поддерживает частицы нитрида бора во взвешенном состоянии, не позволяя им осаждаться на дно, что способствует увеличению его концентрации в покрытии и равномерному распределению в объеме. Поливинилпирролидон взаимодействует с вводимым меди сульфатом, образуя комплексные соединения, способствующие улучшению антифрикционных характеристик.

Концентрации водных растворов полимеров экспериментально подобраны таким образом, чтобы обеспечить достижение максимального эффекта, т.е. увеличение количества включаемых в покрытие частиц и равномерность их распределения.

Пример приготовления раствора никелирования.

В процессе приготовления раствора компоненты: никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, поливинилпирролидон, меди сульфат растворяют в дистиллированной воде, каждый компонент отдельно, при температуре 18-25°С, а после фильтрации сливают вместе. Смесь фторопластовой суспензии и нитрида бора вводят в раствор никелирования перед самым началом процесса. Затем доводят температуру раствора до температуры 35-40°С и загружают в ванну натрия гипофосфит, далее процесс ведут при температуре 75-80°С.

Нитрид бора представляет собой белый порошок, плавящийся около 3000°С, по кристаллической форме сходен с графитом.

ПВП представляет собой порошок белого цвета, растворяется в во-де. Температура разложения 140-160°С.

Использовали 50% суспензию фторопласта 4МД ТУ 6-05-041-508-79.

Был разработан ряд составов для химического никелирования, приведенный в таблице 1.

Покрытия из разработанных составов наносили на изделия из металла Ст-40. Подготовку образцов перед нанесением покрытий осуществляли по известным методикам (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975). Эффективность покрытий из предлагаемых растворов проверяли на коррозионную стойкость в морской воде, в 3% растворе натрия хлорида. Коэффициент трения определяли на торцевой машине трения при скорости V=0,048 м/с, в масле И-40. Определяли толщину покрытий. Результаты приведены в табл.2.

Таблица 1.Составы растворов для химического никелирования.КомпонентыСодержание, г/лпрототип12345Никеля дихлорид10121520810Янтарная кислота1213,515151212Натрия фторид22,53322Натрия гидроксид456645Натрия гипофосфит171820201720Суспензия фторопласта Ф-4МД15172020154Поливинилпирролидон11,21,51,51-Бора нитрид0,50,71,01,00,5-Меди сульфат0,10,20,30,30,1-Режим осажденияТемпература, °С75-8085Время, мин50-7060Таблица 2.Свойства покрытий, полученных из предлагаемых растворов.ПоказателиНомер композициипрототип12345Толщина покрытий, мкм222727272218Коэффициент трения, V=0,048 м/с0,120,120,120,140,140,17Коэффициент трения, V=0,096 м/с0,20,20,20,250,250,3Стойкость в морской водеСледов коррозии после испытаний в течение 30 суток не наблюдаетсяПятна коррозии появляются через 20 сутокСтойкость в 3% растворе натрия хлоридаСледов коррозии после испытаний в течение 30 суток не наблюдаетсяПятна коррозии появляются через 30 суток

Как видно из таблицы 2, покрытия из предлагаемых растворов обладают более низким коэффициентом трения, повышенной коррозионной стойкостью.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый раствор для химического никелирования металлических изделий отвечает требованию "изобретательский уровень" и может быть использован в промышленности.

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. Раствор содержит, г/л: никеля дихлорид 10-15, янтарная кислота 12-15, натрия фторид 2-3, натрия гидроксид 4-6, натрия гипофосфит 17-20, фторопластовая суспензия 4МД 25-20, нитрид бора 0,5-1,0, поливинилпирролидон 1,0-1,5, меди сульфат 0,1-0,3. Технический результат: обеспечение длительного ресурса работы и коррозионной стойкости при работе в агрессивных средах. 2 табл.

Раствор для химического осаждения композиционных никель-медных покрытий, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, фторопластовую суспензию 4МД, натрия гипофосфит, отличающийся тем, что в него дополнительно введены поливинилпирролидон, нитрид бора, меди сульфат и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид10-15Янтарная кислота12-15Натрия фторид2-3Натрия гидроксид4-6Натрия гипофосфит17-20Фторопластовая суспензия 4МД25-20Нитрид бора0,5-1,0Поливинилпирролидон1,0-1,5Меди сульфат0,1-0,3