Способ получения композиционных покрытий никель-бор Советский патент 1991 года по МПК C25D15/00 C25D5/50 

Изобретение относится к гальваностегии и может быть использовано для получения композиционных электрохимических никель-бор покрытий, применяемых для работы в условиях воздействий агрессивных сред, износа и механических нагрузок.

Цель - повышение твердости и коррозионной стойкости покрытий.

Способ включает электроосаждение покрытий никель-бора и термообработку в вакууме при температуре образования бо- ридов никеля.

При этом в рабочий объем печи помещают порошкообразную смесь следующего состава, мас.%:

Углеродистый молибден25-30

Гексафторсиликат никеля3-5

Технический углерод1-5

Борный ангидрид0,1-0,3

Силицид никеляОстальное

Давление насыщенных паров никеля и молибдена, образующихся в вакууме при температуре отжига, препятствует испарению бора с поверхности покрытий, что приводит к получению в покрытиях сплава высокой микротвердости (18900 МПа), В присутствии гексафторсияиката никеля в качестве активатора происходит микролегирование поверхностного слоя покрытий молибденом, что повышает стойкость к расО

к

00 VI VI

трескиванию под напряжением в коррозионной среде. По данным ретгеноаруктур- ного анализа, концентрация молибдена от поверхности покрытий до глубины 5 -10 мкм изменяется от 1 до 0,5 мае.%. При превышении концентрации гексафторсиликата никеля выше 5 мас.% возрастает пористость покрытий из-за избытка фторидов. При понижении концентрации гексафторсиликата никеля в смеси ниже 3 мас.% из-за недостаточной активации поверхности повышается скорость коррозии и возникает склонность к растрескиванию. При понижении концентрации углеродистого молибдена ниже 25 мас.% стойкость покрытий к растрескиванию снижается. Превышение концентрации углеродистого молибдена в смеси выше 30 мас.% не улучшает свойства покрытий, приводя к повышению стоимости смеси. Технический углерод в концентрации до 5 мас.% присутствует в смеси для предотвращения ее спекания. При превышении указанной концентрации происходит науглероживание покрытий, повышающее их хрупкость. Борный ангидрид в количестве до 0,3 мас.% повышает плотность внешнего слоя покрытий, снижая количество пор. При превышении указанной предельной концентрации борного ангидрида происходит окисление смеси.

После термообработки покрытия структурно состоят из боридов никеля Ni2B, NiaB в поверхностном слое, переходящих в твердый раствор бора в никеле, под которым образуется при отжиге диффузионная зона из боридов железа FeB. Причем, когда количество компонентов порошкообразной смеси находится в предлагаемых пределах, зона боридов никеля в покрытиях расширяется, а зона твердого раствора становится уже, за счет чего достигается высокая микротвердость 18900 МПа покрытий, низкая скорость коррозии 0,36 г/м2 и отсутствие растрескивания под напряжением.

Пример. Электрохимически на поверхности стальных образцов наносят покрытие никель-бор.

Покрытия осаждают в ванне объемом 0,02 м3 из электролита, содержащего, г/л: Сернокислый никель230-320

Верная кислота25-40

Двухлористый никель40-60

Аморфный бор12-30

Осаждение ведут при 323-328 К, при плотности тока 5,0-7,5 А/дм2. Электролит в ванне перемешивают в продолжение всего процесса осаждения. Величину рН электролита корректируют в пределах 2,5-3,0 серной кислотой. Полученные осадки помещают в вакуумную печь и терморбрабатывают

при 35-40 Па и 1273 К в течение 3,6 103 с. При этом в рабочий обьем печи помещают порошкообразную смесь, состоящую из углеродистого молибдена, гексафторсиликата

никеля, технического углерода (сажи), борного ангидрида и силицида никеля в определенных концентрациях. Охлаждение после термообработки осуществляют вместе с печью под вакуумом.

В таблице приведены свойства полученных покрытий в зависимости от концентраций компонентов смеси.

Кроме стали ст. 20 способ используют для получения композиционных покрытий

на углеродистых и легированных сталях, к которым применимо диффузионное бориро- вание. Коррозионные испытания образцов с покрытиями проводят в средах морской воды и раствора уксусной кислоты и хлорида натрия, насыщенных сероводородом по

методикам, изложенным в стандартах NACE

ТМ 01-77, NACE TM 02-84. Микротвердость

определяют по ГОСТ 9450-76 прибором

ПМТ-5 при увеличении 487х с нагрузкой 0,5

и 1,0 Н. Глубину слоя определяют как глубину зоны повышенной микротвердости, отличающейся от микротвердости феррита основы образца на 5%. Наличие микротрещин определяют металлографически на нетравленных шлифах при увеличении 200х. При этом используют металлографический микроскоп. Скорость коррозии определяют гравиметрическим методом после удаления продуктов коррозии по ГОСТ 9.907-83.

Взвешивание проводят на электронных весах ВЛКЭ-500.

Полученные результаты приведены а таблице.

Как видно из приведенных данных, покрытия обладают повышенной твердостью и коррозионной стойкостью и могут быть использованы для защиты деталей машин.

45

Формула изобретения

Способ получения композиционных покрытий никель-бор, включающий электрохимическое осаждение покрытия и тер- мообработку в вакууме при температуре образования боридов никеля, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости и коррозионной стойкости покрытий, термообработку проводят в присутствии по- рошкообразнойсмеси, содержащей, мас.%: Углеродистый молибден25-30

Гексафторсиликат никеля3-5

Технический углерод1-5

Борный ангидрид0,1-0,3

Силицид никеляОстальное

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к получению покрытий никель-бор, и может быть использовано для нанесения на изделия композиционных электрохимических покрытий, применяемых для работы в условиях воздействия агрессивных сред, износа и механических нагрузок. Цель - повышение твердости и коррозионной стойкости покрытий. Способ включает электрохимическое осаждение покрытий из электролита никелирования, содержащего дисперсные частицы аморфного бора и последующую термообработку в вакууме при температуре образования боридов никеля, которую проводят в присутствии порошкообразной смеси, содержащей, мас.%: углеродистый молибден 25 - 30

гексофторсиликат никеля 3 - 5

технический углерод 0,1 - 0,3

силицид никеля - остальное. В процессе термообработки и насыщения рабочего объема парами никеля и молибдена происходит микролегирование поверхностного слоя элементами тугоплавких металлов, что способствует повышению стойкости покрытий и растрескиванию под напряжением в коррозионных средах. 1 табл.