Электролит для нанесения покрытий на основе никель - бор Советский патент 1992 года по МПК C25D7/00 C25D9/00 

Изобретение относится к электрохимическому получению покрытий в виде композиции, состоящей из окислов рения в матрице сплава никель-бор, обладающей высокими самосмазывающими свойствами, позволяющими использовать данное покрытие в узлах трения в качестве антифрикционного материала с низким коэффициентом трения и высокой контактной износостойкостью.

Известны электролиты (авт. св. № 1313014 МКИ С 25 D 03/56, 1983 г.; авт. св. № 1316314 МКИ С 25 D03/56, 1984 г,) для осаждения покрытий на основе сплава никель-бор, содержащий (г/л): двухлористый никель - 25-35, сернокислый никель - 230- 350, уксуснокислый никель - 1-6, уксуснокислый свинец - 0,03-0,05 или ионы цинка 0,1-0,25, уксусная кислота - 5-30, декагидроборат натрия 0,05-5/ прогресс -0,5-1. Известны также электролиты для получения рениевокислых покрытий (заявка 4333430/23-02/173168/C25D9/00 1988 г.), содержащие (г/л): рениевокислый натрий - 20-40, фторион - 3-6, натрия гидроокись - 5-8, калий метабисульфиг - 0,1-0,5. Все эти

покрытия предназначены для раздельного осаждения покрытий сплавом никель-бор и окисла рения.

За прототип выбран известный щелочной электролит для получения композиционного покрытия серебро-двуокись рения (авт.св. 778350 С 25 D 3/64, 1980 г.), содержащий (г/л); дицианоаргенат калия - 5-10, рениевокмслый барий - 25 -40, фтористый натрий-0,1-0,3, гидроокись аммония- 1-2. Получаемое из этого электролита покрытие представляет собой гетерогенную систему, состоящую из аморфной пленки гидратиро- ванной двуокиси рения в матрице серебра. Основным недостатком этого электролита является невозможность получения из него прочносцепленных покрытий, содержащих более 15% двуокиси рения в матрице серебра.

Целью изобретения является разработка электролита для совместного, осаждения прочносцепленных осадков на основе сплава никель-бор с содержанием двуокиси рения до 50% вес.

Поставленная цель достигается тем, что электролит, содержащий двухлористый никель, рениевокислый натрий, уксуснокислый натрий, фтористый натрий, декагид- роборат натрия и уксусную кислоту дополнительно содержит медь сернокислую, а в качестве соли уксусной кислоты - натрий уксуснокислый при следующем соотношении компонентов, г/л:

никель двухлористый 80-140 декагидроборат натрия 0,05-5,0 натрий уксуснокислый 20-60 натрий рениевокислый 11-15 натрий фтористый3-5

медь сернокислая0,1-2,5

уксусная кислота до рН 5;0-5,2 Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый электролит отличается от известного введением в электролит ионов меди, что обеспечивает получение прочносцеплен- ных покрытий с основой металла. Таким образом, заявлямое техническое решение соответствует критерию новизна. Анализ известных компонентов электролита, используемых для нанесения композиционного покрытия в заявляемое решение, известны, например, двухлористый никель, рениезокислый натрий, уксуснокислый натрий, фтористый натрий, декагидроборат натрия, уксусная кислота.

Однако их совместное применение в электролите не обеспечивает получение прочносцепленных покрытий никель-бор- двуокись рения, т.е. такие свойства, которые они проявляют в присутствии ионов меди в заявляемом решении и как следствие - получение осадков с содержанием двуокиси рения до 50% вес. Таким образом, данный состав компонентов придает электролиту новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию существенные отличия.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены растворы электролитов, три из которых показали оптимальные результаты (см. таблицу).

Коэффициент сухого трения различных покрытий по стали определяли на машине трения МАСТ-1 при нагрузке 110 Н и скорости вращения шарика 0,00024 м/с. Рабочими элементами (образцами) этой машины являются четыре стальных шарика (из стали ШХ-15, ЭИ-347 или 95X18) расположенных пирамидкой: один вверху, а три внизу. Верхний непокрытый шарик медленно вращается и прижимается к нижним неподвижным шарикам, покрытым на толщину 1-3 мкм, Величина усилия, которая вращает ванночку с нижними образцами, при трении регистрируется стрелкой с пером на барабане самописца. Нагрузка осуществляется при помощи рычажной системы с соотношением плеч 1:10. Коэффициент трения рассчитывается по формуле:

К

.тр

то

Рк

где FTp - сила трения вызывает отклонение стрелки на ленте самописца;

рк - контактная нагрузка: рк 0,41- Рос 0,41 . ,51

рос - осевая нагрузка равная 11 кг.

Износостойкость покрытий определяли на машине трения в условиях сухого трения (конструкция ВНИПП), работающей по принципу шар-шайба. Трение осуществлялось неподвижно закрепленным стальным шариком по вращающейся шайбе с нанесенным на нее покрытием. Шайба вращается со скоростью п 500 об/мин с разбивкой времени испытаний от 1 мин до 60 мин. Нагрузка шарика на шайбу составляла 200 г. Испытания проводились при комнатной температуре. При испытании на шайбе образуется дорожка износа в виде кольца.

Формула изобретения

Электролит для нанесения покрытий на основе никель-бор, содержащий никель двухлористый, декагидроборат натрия и соль уксусной кислоты,о тличающий- с я тем, что, с целью повышения износостойкости и снижения коэффициента трения, он дополнительно содержит натрий рениевокислый, натрий фтористый, медь сернокислую, а в качестве соли уксусной кислоты - натрий уксуснокислый при следующем соотношении компонентов, г/л:

никель двухлористый 80-140 декагидроборат натрия 0,05-5,0 натрий уксуснокислый 20-60 натрий рениевокислый 11-15

натрий фтористый3-5

, мель сернокислая0,1-2,0

4 уксусная кислота до рН 5,0-5,2

При осаиодении покрытия NiBReO возможно применение в электролите других солей меди, в частности, ацетат меди, хлорид меди, ионов меди за счет растворения в электролите металлической меди до концентрации 0,03-0,5 г/с Си. Противопоказано применение солей меди, ионы которых ухудшают качество никелевых покрытий.

Сущность изобретения: электролит содержит, г/л: никель двухлористый 80-140, декагидроборат натрия 0,05-5,0, натрий уксуснокислый 20-60, натрий рениевокислый 11-15, натрий фтористый 3-5, медь сернокислая 0,1-2,6, уксусная кислота до рН 5,0- 5,2. 1 табл.