ЭЛЕКТРОЛИТ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ Российский патент 2022 года по МПК C25D3/56 

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения защитного покрытия на детали, работающие под нагрузкой в агрессивных средах для повышения надежности изделий и устройств и для увеличения срока их эксплуатации.

Известны способы электроосаждения защитных покрытий на основе никеля [1, 2, 3, 4]. Недостатком указанных способов является низкая твердость покрытияи ограниченное количество материалов основы.

Наиболее близким к предлагаемому, т.е. прототипом, является способ осаждения покрытия Ni-W на изделия из стали, меди [4]. Недостатками прототипа являются низкая скорость осаждения покрытия и узкий спектр покрываемых материалов.

Техническим результатом изобретения является создание универсального электролита и способа нанесения защитного покрытия на детали из низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали, меди и медных сплавах. Скорость роста защитного покрытия составляет 20-24 мкм/ч, при этом защитное покрытие обладает высокими значениями микротвердости до 8,2 ГПа и обеспечивает высокую коррозионную стойкость и термическую стабильность механических свойств при температурах до 400°С. Скорость коррозии в 3-х процентном водном растворе хлорида натрия составляет менее 0,01 мм/год.

Технический результат достигается тем, что подготавливают водный электролит, содержащий сернокислый никель в количестве 40-45 г/л, цитрат натрия в количестве 250-290 г/л, вольфрамат натрия в количестве 115-130 г/л, хлорид аммония в количестве 26-27 г/л. Производят электроосаждение защитного покрытия на основе никеля на металлическую основу из предложенного электролита при рН=7,5-8,5, температуре электролита 60-70°С и плотности тока 5-10 А/дм².

За счет присутствия в электролите указанного количества хлорида аммония при условиях электролиза осаждение происходит на ювинильную поверхность, лишенную оксидных пленок, что позволяет получать одинаково качественные покрытия на углеродистых и нержавеющих сталях, меди и ее сплавах.

Предложенный состав электролита позволяет проводить осаждение при высокой плотности тока 5-10 А/дм², что обеспечивает значительную скорость роста 20-24 мкм/ч, при высоком содержании вольфрама в покрытии до 45-50 масс. %, что в свою очередь обеспечивает высокие значения микротвердости 7,6-8,2 ГПа и коррозионной стойкости, в том числе при температурах до 400°С.

В НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» с использованием предложенного способа и электролита были получены покрытия на детали из низкоуглеродистой стали, высоколегированной стали, меди и медных сплавах.

Пример 1

Электрохимическое осаждение защитного покрытия на деталь из стали марки Ст. 3 проводилось в течение одного часа при плотности тока 10 А/дм² и температуре 65°С. Электролит содержал (г/л):

сернокислый семиводный никель 42 цитрат натрия 285 вольфрамат натрия 115 хлорид аммония 26 величина рН 8 вода и примеси остальное

Толщина покрытия составляет 22 мкм. Микротвердость покрытия составляет 7,8 ГПа. Скорость коррозии в хлоридной среде составляет менее 0,01 мм/год. Проведенные испытания показали сохранение удовлетворительных свойств покрытия при температурах до 400°С.

Пример 2

Электрохимическое осаждение защитного покрытия на деталь из меди марки M1 проводилось в течение 1,5 часов при рН 8, плотности тока 7 А/дм² и температуре 70°С в электролите, содержащем (г/л):

сернокислый семиводный никель 42 цитрат натрия 250 вольфрамат натрия 115 хлорид аммония 27 вода и примеси остальное

Толщина покрытия составляет 20 мкм. Микротвердость покрытия составляет 8,0 ГПа. Скорость коррозии в хлоридной среде составляет менее 0,01 мм/год. Проведенные испытания показали сохранение удовлетворительных свойств покрытия при температурах до 400°С.

Пример 3

Электрохимическое осаждение защитного покрытия на пластину из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т проводилось в течение 30 мин при рН 7,2, плотности тока 10 А/дм² и температуре 70°С в электролите, содержащем (г/л):

сернокислый семиводный никель 45 цитрат натрия 285 вольфрамат натрия 130 хлорид аммония 27 вода и примеси остальное

Толщина покрытия составляет 10 мкм. Микротвердость покрытия составляет 8,2 ГПа. Скорость коррозии в хлоридной среде составляет менее 0,01 мм/год. Проведенные испытания показали сохранение удовлетворительных свойств покрытия при температурах до 400°С.

Пример 4

Электрохимическое осаждение защитного покрытия на пластину из низкоуглеродистой стали марки Ст. 20 проводилось при рН 8,5, плотности тока 10 А/дм² и температуре 60°С в электролите, содержащем (г/л):

сернокислый семиводный никель 40 цитрат натрия 290 вольфрамат натрия 115 хлорид аммония 26 вода и примеси остальное

Толщина покрытия составляет 23 мкм. Микротвердость покрытия составляет 7,9 ГПа. Скорость коррозии в хлоридной среде составляет менее 0,01 мм/год. Проведенные испытания показали сохранение удовлетворительных свойств покрытия при температурах до 400°С.

Литература

1. Патент RU 2713763, C1 C25D 11/02 «Способ получения беспористого композиционного покрытия»

2. Tohru Yamasaki. High-strength nanocrystalline Ni-W alloys produced by electrodeposition // Mater. Phys. Mech., 1 (2000), pp. 127-132.

3. Патент RU 2586371, C1 C25D 15/00 «Способ электроосаждения композиционных покрытий на основе никеля и наноразмерного диоксида циркония».

4. Патент 7927, Республика Беларусь, МПК C25D 3/56. Электролит и способ получения защитного покрытия сплавом никель-вольфрам, (BY) а20031190, заявл. 18.12.2003, опубл. 30.04.2006.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения защитного покрытия на детали, работающие под нагрузкой в агрессивных средах, для повышения надежности изделий и устройств и для увеличения срока их эксплуатации. Электролит содержит сернокислый семиводный никель 40-45 г/л, цитрат натрия 250-290 г/л, вольфрамат натрия 115-130 г/л, хлорид аммония 26-27 г/л и воду - остальное. Способ включает подготовку электролита и электроосаждение покрытия на металлическую основу при рН=7,5-8,5, температуре электролита 60-70°С и плотности тока осаждения 5-10 А/дм². Технический результат: создание универсального электролита и способа нанесения защитного покрытия на детали из низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали, меди и медных сплавов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 пр.

1. Электролит для получения защитного покрытия, содержащего никель и вольфрам, включающий сернокислый семиводный никель, вольфрамат натрия и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цитрат натрия и хлорид аммония, при следующем соотношении компонентов, г/л:

сернокислый семиводный никель 40-45 вольфрамат натрия 115-130 цитрат натрия 250-290 хлорид аммония 26-27 вода остальное

2. Способ получения защитного покрытия, содержащего никель и вольфрам, включающий подготовку электролита, электрохимическое нанесение защитного покрытия на металлическую основу, отличающийся тем, что для нанесения покрытия подготавливают электролит, содержащий, г/л: сернокислый семиводный никель 40-45, вольфрамат натрия 115-130, цитрат натрия 250-290, хлорид аммония 26-27, воду - остальное, и осуществляют электрохимическое нанесение защитного покрытия при рН=7,5-8,5, температуре электролита 60-70°С, плотности тока 5-10 А/дм².

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве металлической основы используют низкоуглеродистую или нержавеющую сталь, или медь, или медные сплавы.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что получают защитное покрытие, содержащее 45-50 мас. % вольфрама, остальное - никель.