СПОСОБ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ И НАНОРАЗМЕРНОГО ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ Российский патент 2016 года по МПК C25D15/00 

Описание патента на изобретение RU2586371C1

Изобретение относится к гальванотехнике, конкретно - к способам нанесения покрытий металлами и сплавами с повышенными значениями микротвердости, износостойкости и коррозионной стойкости, в частности в хлоридных средах, и может быть использовано для нанесения на детали, работающие под нагрузкой в агрессивных средах, что позволит повысить надежность работы изделий.

Известны процессы получения композиционных покрытий на основе никеля с включением в никелевое покрытие различных частиц неметаллов (алмаз, оксид кремния, диоксид титана, карбид кремния и др.) [1].

В качестве второй фазы для получения композиционного покрытия на основе никеля был выбран диоксид циркония, при добавлении которого в электролит никелирования происходит повышение микротвердости и коррозионной стойкости [2, 3].

Наиболее близким по технической сущности является способ получения композиционных покрытий на основе никелевой матрицы из электролита следующего состава, г/л: NiSO4·7H2O - 260, NiCl2·6H2O - 30, H3BO3 - 30; ПАВ; рН 3,0; температуре электролита 40 °С и плотности тока осаждения 3÷3,3 А/дм2, и включенных в неё частиц диоксида циркония (средний размер частиц 10-30 нм) концентрацией 10 г/л, с содержанием второй фазы в покрытии в количестве 2,9÷4,1 об.% [4]. Эти КЭП обладают улучшенными механическими свойствами: повышенными значениями микротвёрдости и износостойкости.

Существенным недостатком этого способа является неустойчивость суспензии электролит никелирования-частицы дисперсной фазы, приводящая к неравномерному распределению концентрации частиц в композиционном покрытии, нестабильности процесса включения, связанной с изменением гидродинамических условий у поверхности покрываемых изделий, к образованию питтинга.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, то есть такой процесс получения покрытия никель-диоксид циркония, который обеспечивает устранение питтинга, получение покрытий с высокими значениями микротвердости, и обеспечивающими высокую износостойкость, высокую коррозионную стойкость с одинаковыми характеристиками по всей покрываемой поверхностью изделий благодаря равномерному распределению включающихся частиц диоксида циркония по всей поверхности и толщине покрытия.

Поставленная задача решается способом электроосаждения композиционных покрытий на основе никеля и наноразмерного диоксида циркония из электролита, содержащих соли никеля, включая хлорид никеля и частицы диоксида циркония, отличающимся тем, что с целью повышения микротвердости покрытия и его коррозионной стойкости в качестве солей никеля используют тетрагидрат ацетата никеля в количестве 60÷90 г/л, гексагидрат хлорида никеля в количестве 7÷15 г/л при рН 4,3÷4,7 с добавкой золя диоксида циркония, содержащего хлороводородную кислоту 1,5 моль/л и частицы диоксида циркония с размерами 2÷6 нм и концентрацией 15÷18 г/л, в количестве 6-56 мл/л, причем процесс электроосаждения проводят при температуре электролита 45÷55 °С и плотности тока 2÷12 А/дм2.

Введение в электролит никелирования золя диоксида циркония в концентрации 6-56 мл/л (в пересчете на чистый диоксид циркония 0,1÷1,0 г/л), агрегативно устойчивого в данном электролите, со средними размерами частиц в электролите 60-90 нм обеспечивает равномерное распределение частиц по объему электролита и одинаковую концентрацию у разных участков поверхности покрываемых изделий независимо от гидродинамических условий, причем золь-электролит готовят путем соединения электролита никелирования с золем-концентратом, содержащим хлороводородную кислоту в концентрации 1,5 моль/л и частицы диоксида циркония в концентрации 15÷18 г/л и средним диаметром 2÷6 нм.

Приготовленный по вышеуказанной методике электролит-золь обладает высокой во времени агрегативной и седиментационной устойчивостью, которые и обеспечивают вышеперечисленные его преимущества.

Примеры осуществления способа

Пример 1.

Покрытие, полученное из электролита следующего состава, г/л: Ni(CH3COO)2×4H2O - 60, NiCl2×6H2O - 7, pH - 4,3, с добавкой 6 мл/л золя диоксида циркония, содержащего хлороводородную кислоту 1,3 моль/л и частицы диоксида циркония с размером 2÷6 нм и концентрацией 16 г/л, при плотности тока 2 А/дм2, температуре электролита 45 °С, характеризуются микротвердостью 3,92 ГПа, скоростью коррозии в 1 М HCl 51 г/(м²·сут) и отсутствием питтинга.

Пример 2.

Покрытие, полученное из электролита следующего состава, г/л: Ni(CH3COO)2×4H2O - 75, NiCl2×6H2O - 10, pH - 4,5, с добавкой 29 мл/л золя диоксида циркония, содержащего хлороводородную кислоту 1,5 моль/л и частицы диоксида циркония с размером 2÷6 нм и концентрацией 17 г/л, при плотности тока 5 А/дм2, температуре электролита 50 °С, характеризуются микротвердостью 4,29 ГПа, скоростью коррозии в 1 М HCl 2,6 г/(м²·сут) и отсутствием питтинга.

Пример 3.

Покрытие, полученное из электролита следующего состава, г/л: Ni(CH3COO)2×4H2O - 90, NiCl2×6H2O - 15, pH - 4,7, с добавкой 56 мл/л золя диоксида циркония, содержащего хлороводородную кислоту 1,7 моль/л и частицы диоксида циркония с размером 2÷6 нм и концентрацией 18 г/л, при плотности тока 12 А/дм2, температуре электролита 55 °С, характеризуются микротвердостью 3,91 ГПа, скоростью коррозии в 1 М HCl 2,9 г/(м²·сут) и отсутствием питтинга.

Приведенные примеры продемонстрировали решение поставленной задачи и продемонстрировали устойчивость золя из наночастиц диоксида циркония в электролите никелирования.

Литература

1. Сайфуллин Р.С. Композиционные покрытия и материалы. - М.: Химия. - 1977. - 272 с.

2. L. Benea: Electrodeposition and tribocorrosion behavior Ni-ZrO2 // Journal Applied Electrochemistry. -2009. -Vol. 39, Р. 1671-1681.

3. F. Hou, W. Wang, H. Guo: Effect of dispersibility of ZrO2 nanoparticles in Ni-ZrO2 electroplated nanocomposite coatings on the mechanical properties of nanocomposite coatings // Applied Surface Science. -2006. -Vol. 252, P. 3812-3817.

4. W. Wang, F-Y. Hou, H. Wang, H-T. Guo: Fabrication and characterization of Ni-ZrO2 composite nano-coatings by pulse electrodeposition // Scripta Materialia. 2005. Vol. 53. pp. 613-618.

Похожие патенты RU2586371C1

название год авторы номер документа
Электролит для электроосаждения блестящих никелевых покрытий 2024
  • Дегтярь Людмила Андреевна
  • Жукова Ирина Юрьевна
  • Кашпарова Вера Павловна
RU2820423C1
Способ получения электрохимического композиционного никель-алмазного покрытия 2017
  • Буркат Галина Константиновна
  • Долматов Валерий Юрьевич
  • Руденко Дмитрий Владимирович
RU2676544C1
ЭЛЕКТРОЛИТ НИКЕЛИРОВАНИЯ 2011
  • Ильин Вячеслав Александрович
  • Семёнычев Валентин Владимирович
  • Салахова Розалия Кабировна
  • Налетов Борис Павлович
  • Тихообразов Андрей Борисович
RU2449063C1
Способ получения покрытия на основе кобальт-марганцевой шпинели на поверхности нержавеющей стали 2022
  • Храменкова Анна Владимировна
  • Яковенко Анастасия Андреевна
RU2790490C1
Электролит зеркально-блестящего никелирования 1981
  • Симулин Георгий Григорьевич
  • Мартюшенко Виктор Александрович
  • Кремлев Михаил Михайлович
SU1006546A1
Способ получения композиционного металл-алмазного покрытия на поверхности медицинского изделия, дисперсная система для осаждения металл-алмазного покрытия и способ ее получения 2020
  • Есаулов Сергей Константинович
  • Есаулова Целина Вацлавовна
  • Миняева Елена Владимировна
RU2746730C1
Способ получения композиционного электрохимического покрытия на стали 2015
  • Фукс Софья Лейвиковна
  • Пинаева Людмила Николаевна
RU2618679C1
Электролит блестящего никелирования 1979
  • Милушкин Александр Сергеевич
  • Белоглазов Сергей Михайлович
  • Джафаров Закир Ильяс
SU859485A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО НИКЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) 1998
  • Задиранов А.Н.
  • Потапов П.В.
  • Кудрявцев В.Н.
  • Дровосеков А.Б.
  • Цупак Т.Е.
  • Ярлыков М.М.
  • Чернышова И.С.
  • Чичаев А.Н.
RU2132889C1
Электролит никелирования 1988
  • Кушнер Лариса Константиновна
  • Достанко Анатолий Павлович
  • Хмыль Александр Александрович
  • Козинцев Сергей Иванович
  • Качеровская Фрида Борисовна
SU1640210A1

Реферат патента 2016 года СПОСОБ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ И НАНОРАЗМЕРНОГО ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения на детали, работающие под нагрузкой в агрессивных средах, для повышения надежности работы изделий. Способ включает электроосаждение композиционного покрытия на основе никеля и наноразмерного диоксида циркония из электролита, содержащего соли никеля и частицы диоксида циркония, при этом в качестве солей никеля используют тетрагидрат ацетата никеля в количестве 60-90 г/л и гексагидрат хлорида никеля в количестве 7-15 г/л при рН 4,3-4,7, в которые добавляют золь диоксида циркония, содержащий хлороводородную кислоту 1,3-1,7 моль/л и частицы диоксида циркония с размерами 2-6 нм и концентрацией 15-18 г/л, в количестве 6-56 мл/л, причем процесс электроосаждения проводят при температуре электролита 45-55 °С и плотности тока 2-12 А/дм2. Технический результат: получение покрытий на основе никеля без питтинга с высокими значениями микротвердости, обеспечивающими высокую износостойкость и коррозионную стойкость, в частности, в хлоридных средах. 3 пр.

Формула изобретения RU 2 586 371 C1

Способ электроосаждения композиционного покрытия на основе никеля и наноразмерного диоксида циркония из электролита, содержащего соли никеля и частицы диоксида циркония, отличающийся тем, что в качестве солей никеля используют тетрагидрат ацетата никеля в количестве 60-90 г/л и гексагидрат хлорида никеля в количестве 7-15 г/л при рН 4,3-4,7, в которые добавляют золь диоксида циркония, содержащий хлороводородную кислоту 1,3-1,7 моль/л и частицы диоксида циркония с размерами 2-6 нм и концентрацией 15-18 г/л, в количестве 6-56 мл/л, причем процесс электроосаждения проводят при температуре электролита 45-55 °С и плотности тока 2-12 А/дм2.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2586371C1

WANG W
et al
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Scripta Materialia
Способ обработки целлюлозных материалов, с целью тонкого измельчения или переведения в коллоидальный раствор 1923
  • Петров Г.С.
SU2005A1
Веникодробильный станок 1921
  • Баженов Вл.
  • Баженов(-А К.
SU53A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ УСИЛЕНИЯ КАТОДНОГО РЕЛЕ В КАТОДНЫХ МУЗЫКАЛЬНЫХ ПРИБОРАХ 1922
  • Термен Л.С.
SU613A1
ЭЛЕКТРОЛИТ НИКЕЛИРОВАНИЯ 2011
  • Ильин Вячеслав Александрович
  • Семёнычев Валентин Владимирович
  • Салахова Розалия Кабировна
  • Налетов Борис Павлович
  • Тихообразов Андрей Борисович
RU2449063C1
RU 2004125150 A, 10.06.2005.

RU 2 586 371 C1

Авторы

Горелов Сергей Михайлович

Кругликов Сергей Сергеевич

Винокуров Евгений Геннадьевич

Цупак Татьяна Евгеньевна

Даты

2016-06-10Публикация

2014-12-03Подача