РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2013 года по МПК C23C18/36 

Описание патента на изобретение RU2491370C1

Изобретение относится к композиционным никель-фосфорным покрытиям, получаемых методом химического осаждения на стальные изделия с целью увеличения их износостойкости, и может быть использовано в машиностроительной промышленности.

Известно композиционное покрытие с включением частиц тонкодисперсного порошка нитрида кремния (Авторское свидетельство №1808881 А, опуб. 15.04.1993, БИ №14). Покрытие отличается хорошей твердость, небольшими внутренними напряжениями, хорошей химической устойчивостью. Однако полученные покрытия имеет недостаточную износостойкость и повышенный коэффициент трения.

Известно химически осажденное покрытие с совместным включением частиц различной химической природы (Патент РФ №2235803, Опуб. 10.09.2004, БИ №25), однако покрытия, полученные из этого раствора не обеспечивают длительный ресурс работы.

Композиционное покрытие, содержащее частицы алмаза (Патент РФ №2375494 С2, опуб. 10.12.2009), позволяет повысить его микротвердость и износостойкость, но не обеспечивает низкий коэффициент трения.

Наиболее близким по составу известен раствор для химического осаждения покрытия на изделия, состоящий из следующих компонентов, г/л: никель хлористый 20, натрий уксуснокислый 8, гипофосфит натрия 10. Температура раствора 80-85°С, рН=4,6. (Лататуев В.И. и др. Металлические покрытия химическим способом, - Барнаул, 1968. с.91).

Однако недостаток данного раствора заключается в том, что скорость осаждения покрытия низкая и получаемые покрытия обладают низкой износостойкостью, повышенными коэффициентами трения.

Перед авторами стояла задача получения композиционного покрытия на металлах, обладающего низкими коэффициентами трения, высокой износостойкостью, высокой скоростью осаждения покрытия.

Эта задача решена тем, что в исходный раствор, содержащий хлорид никеля, натрий уксуснокислый, гипофосфит натрия, дополнительно введены порошок полититаната калия и нитрат серебра, компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никель хлористый - 20-25;

Гипофосфит натрия - 8-15;

Натрий уксуснокислый - 8-15;

Порошок полититаната калия - 1,5-15;

Нитрат серебра - 0,5;

Дистиллированная вода - 1 литр.

Порошок полититаната калия представляет собой слоистые нанокристаллы чешуйчатой формы, имеющие толщину 20-80 нм и значащий диаметр 200-800 нм. Порошок полититаната калия выпускается ООО «Нанокомпозит» по ТУ 2146 - 021 - 96961827 - 2008. Введение полититаната калия способствует повышению износостойкости, снижению коэффициента трения и увеличению скорости осаждения покрытия.

Нитрат серебра представляет собой бесцветные прозрачные кристаллы в виде пластинок или белых кристаллических палочек без запаха. Очень легко растворим в воде. Введение порошка способствует снижению коэффициента трения.

Равномерность распределения частиц порошка полититаната калия в покрытии достигалась тщательным перемешиванием всех компонентов раствора с помощью магнитной мешалки с числом оборотов 10-40 об/мин.

Количество всех компонентов, входящих в раствор для химического осаждения покрытия, подбиралось экспериментально.

Пример получения покрытия химическим осаждением.

Раствор для химического осаждения покрытия готовят следующим образом: берут один литр дистиллированной воды и нагревают ее до 55-60°С. Затем при тщательном перемешивании (до полного растворения компонентов) последовательно вводят в воду расчетное количество никеля хлористого, натрия уксуснокислого, полититаната калия, нитрат серебра. Далее раствор нагревают до 80-85°С и по окончании нагрева добавляют в него расчетное количество гипофосфита. Перед загрузкой деталей в ванну температуру раствора для химического осаждения доводят до 90-92°С. Одним из необходимых условий при нанесении покрытия на изделие является поддержание в рабочей ванне: расчетной температуры, требуемой кислотности рН - 4,8-5. Температуру раствора поддерживают с помощью лабораторного автотрансформатора в пределах 90-92°С. Перемешивание осуществляют с помощью магнитной мешалки с числом оборотов 10-40 об/мин.

Для подтверждения эффективности предлагаемого раствора были подготовлены четыре раствора для химического осаждения покрытия (см. таблицу). Осаждение металлопокрытия велось на образцах из стали 40Х.

Подготовка поверхности перед осаждение покрытия стальных образцов осуществлялась следующим образом: обезжиривают венской известью, производят травление в растворе соляной кислоты в соотношении 100 г/л при температуре 25-30°С в течение 30-60 секунд и промывают проточной водой.

Испытание трибологических свойств полученного покрытия производились на возвратно-поступательной машине трения, скорость перемещения V=0,132 м/с, Р=20,2 МПа при температуре +23°С±2°С на воздухе. Покрытие наносилось на образцы из стали, а в качестве контртела использовались образцы как из стали, так и образцы с твердым смазочным покрытием, разработанным во ФГУП ОКТБ «ОРИОН» (Авторское свидетельство №1644489 А1, 30.09.89).

Количественный состав испытуемых композиций приведен в таблице 1.

Таблица 1 Состав раствора (г/л) и физико-механические свойства Заявленный раствор Прототип 1 2 3 4 Никель хлористый 20 20 20 25 21 Натрия гипофосфит 8 8 10 15 24 Натрий уксуснокислый 8 8 10 15 10 Полититанат калия 1,5 1,5 8 15 Нитрат серебра 0,5 0,5 0,5 рН раствора 4,8-5 4,8-5 4,8-5 4,8-5 4,6 Температура раствора, °С 90-92 90-92 90-92 90-92 90-92

Изделия с покрытием, нанесенным химическим путем из предлагаемого раствора, были испытаны на опытном производстве ФГУП ОКТБ «ОРИОН».

Результаты испытаний физико-механических свойств нанесенного покрытия представлены в таблице 2.

Таблица 2 Состав раствора (г/л) и физико-механические свойства Заявленный раствор Прототип 1 2 3 4 Скорость осаждения, мкм/ч 22 22 28 26 15 Коэффициент трения по стальному образцу 0,20 0,22 0,18 0,18 0,26 Коэффициент трения по твердому смазочному покрытию 0,075 0,085 0,06 0,06 0,11 Скорость изнашивания, мкм/ч по стальному образцу 1,8 2,1 1,7 1,7 2,4 Скорость изнашивания, мкм/ч по твердому смазочному покрытию 0,55 0,75 0,4 0,4 0,9

Как видно из результатов, представленных в таблице 2, разработанный состав раствора для получения композиционного покрытия позволяет получить пониженный коэффициент трения по стальным образцам и по твердым смазочным покрытиям, обеспечить повышенную износостойкость и увеличить скорость осаждения покрытия, а следовательно увеличить ресурс работы изделий. Разработанный раствор для химического осаждения испытан на опытном производстве ФГУП ОКТБ «ОРИОН».

На основании вышеизложенного, а также с учетом проведенного патентно-информационного поиска, считаем, что разработанный нами «Раствор для получения композиционного покрытия» отвечает требованиям для признания его изобретением: новизна, изобретательский уровень, промышленная применимость и может быть защищен патентом Российской Федерации.

Похожие патенты RU2491370C1

название год авторы номер документа
РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ 2012
  • Щербаков Игорь Николаевич
  • Трофимов Геннадий Еремеевич
  • Дерлугян Петр Дмитриевич
  • Логинов Владимир Тихонович
  • Иванов Валерий Владимирович
RU2509176C1
РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ 2011
  • Трофимов Геннадий Еремеевич
  • Щербаков Игорь Николаевич
  • Шевченко Максим Юрьевич
  • Логинов Владимир Тихонович
  • Дерлугян Петр Дмитриевич
  • Дерлугян Федор Петрович
  • Иванов Валерий Владимирович
RU2451113C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ 2013
  • Щербаков Игорь Николаевич
  • Трофимов Геннадий Еремеевич
  • Дерлугян Петр Дмитриевич
  • Логинов Владимир Тихонович
  • Геркен Николай Валерьевич
RU2556155C2
РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ НИКЕЛЬ-ФОСФОРНЫХ ПОКРЫТИЙ 2013
  • Шишка Василий Григорьевич
  • Данюшина Галина Алексеевна
  • Дерлугян Петр Дмитриевич
  • Липкин Михаил Семенович
  • Бережной Юрий Михайлович
  • Дерлугян Федор Петрович
RU2531219C1
РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ НИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ 2013
  • Данюшина Галина Алексеевна
  • Дерлугян Петр Дмитриевич
  • Шишка Василий Григорьевич
  • Иванова Инна Викторовна
  • Бережной Юрий Михайлович
RU2524462C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИИ ИЗ СТАЛИ 2011
  • Трофимов Геннадий Еремеевич
  • Щербаков Игорь Николаевич
  • Шевченко Максим Юрьевич
  • Логинов Владимир Тихонович
  • Дерлугян Петр Дмитриевич
  • Дерлугян Федор Петрович
RU2455391C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЬ-АЛМАЗНОГО ПОКРЫТИЯ 2016
  • Федотов Сергей Александрович
  • Федотова Наталья Сергеевна
  • Рябчикова Людмила Петровна
  • Демаков Александр Геннадьевич
RU2639411C2
РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ НИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ 2011
  • Сафонов Валентин Владимирович
  • Шишурин Сергей Александрович
  • Сёмочкин Владимир Сергеевич
RU2465374C1
Композиционное металл-алмазное покрытие, способ его получения, дисперсная система для осаждения композиционного металл-алмазного покрытия и способ ее получения 2019
  • Есаулов Сергей Константинович
  • Кукушкин Сергей Сергеевич
  • Рыжов Евгений Васильевич
  • Светлов Геннадий Валентинович
RU2706931C1
КОМПОЗИЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ С УЛЬТРАДИСПЕРСНЫМИ АЛМАЗАМИ 2016
  • Федотов Сергей Александрович
  • Федотова Наталья Сергеевна
  • Рябчикова Людмила Петровна
  • Демаков Александр Геннадьевич
RU2638480C2

Реферат патента 2013 года РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ

Изобретение относится к области нанесения композиционных никель-фосфорных покрытий на стальные изделия методом химического осаждения и может быть использовано в машиностроительной промышленности. Раствор для получения композиционного покрытия содержит 20-25 г/л никеля хлористого, 8-15 г/л гипофосфита натрия, 8-15 г/л натрия уксуснокислого, 1,5-15 г/л порошка полититаната калия с размером частиц 20-80 нм и диаметром частиц 200-800 нм, 0,5 г/л нитрата серебра и 1 литр дистиллированной воды. Изобретение обеспечивает увеличение скорости осаждения покрытия и позволяет получить на металле композиционное покрытие, обладающее низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 491 370 C1

Раствор для получения композиционного покрытия, включающий никель хлористый, гипофосфит натрия, натрий уксуснокислый и дистиллированную воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит порошок полититаната калия с размером частиц 20-80 нм и диаметром частиц 200-800 нм и нитрат серебра, при этом компоненты раствора взяты в следующем соотношении, г/л:
никель хлористый 20-25 гипофосфит натрия 8-15 натрий уксуснокислый 8-15 порошок полититаната калия 1,5-15 нитрат серебра 0,5 дистиллированная вода 1 л

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2491370C1

РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ НИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ 2003
  • Данюшина Г.А.
  • Логинова Т.И.
  • Щербаков И.Н.
  • Докукин И.И.
  • Башкиров О.М.
  • Дерлугян Ф.П.
  • Левинцев В.А.
  • Иванов В.А.
RU2235803C1
РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ 2011
  • Трофимов Геннадий Еремеевич
  • Щербаков Игорь Николаевич
  • Шевченко Максим Юрьевич
  • Логинов Владимир Тихонович
  • Дерлугян Петр Дмитриевич
  • Дерлугян Федор Петрович
  • Иванов Валерий Владимирович
RU2451113C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОАЛМАЗНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ 2007
  • Ларионова Ирина Семеновна
  • Беляев Вячеслав Николаевич
  • Фролов Александр Валериевич
  • Ильиных Константин Федорович
RU2375494C2
Раствор для химического осаждения композиционных никелевых покрытий 1990
  • Куртинайтене Мария Владовна
  • Житкявичюте Ирена Ионовна
  • Розовский Григорий Израилович
  • Чейка Альфонсас Альбинович
SU1808881A1
CN 101235496 A, 06.08.2008.

RU 2 491 370 C1

Авторы

Щербаков Игорь Николаевич

Трофимов Геннадий Еремеевич

Дерлугян Петр Дмитриевич

Логинов Владимир Тихонович

Иванов Валерий Владимирович

Мурзенко Ксения Владимировна

Даты

2013-08-27Публикация

2012-05-22Подача