раствор для получения композиционного покрытия химическим осаждением

Формула изобретения

Раствор для химического осаждения композиционных никель-медных покрытий, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, фторопластовую суспензию 4МД, натрия гипофосфит, отличающийся тем, что в него дополнительно введены поливинилпирролидон, нитрид бора, меди сульфат и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид	10-15
Янтарная кислота	12-15
Натрия фторид	2-3
Натрия гидроксид	4-6
Натрия гипофосфит	17-20
Фторопластовая суспензия 4МД	25-20
Нитрид бора	0,5-1,0
Поливинилпирролидон	1,0-1,5
Меди сульфат	0,1-0,3

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при химическом никелировании стальных деталей, которые могут быть использованы в химической промышленности, машиностроении.

Известны никель-фосфорные покрытия, содержащие инертные частицы и легированные другими металлами (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: "Машиностроение", 1975). Инертные частицы вводятся в раствор химического никелирования и осаждаются вместе с никелем, образуя композиционные покрытия.

Наиболее близким (прототип) по составу является раствор (Патент РФ №2235803, Опубл. 10.09.2004, БИ №25), содержащий, г/л:

Никеля дихлорид	10-20
Янтарная кислота	12-20
Натрия фторид	2-4
Натрия гидроксид	5-7
Натрия гипофосфит	15-22
Меркупраль	0,5-1,2
Водный раствор полимера	2-6

Однако покрытия, полученные из этого раствора, не обеспечивают длительный ресурс работы и обладают недостаточной защитной способностью в морской воде.

Перед авторами стояла задача получения композиционного покрытия, обеспечивающего длительный ресурс работы и коррозионную стойкость при работе в агрессивных средах.

Поставленная задача решается тем, что в раствор, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, введены дополнительно меди сульфат, поливинилпирролидон (ПВП), нитрид бора, фторопластовая суспензия 4 МД и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид	10-15
Янтарная кислота	12-15
Натрия фторид	2-3
Натрия гидроксид	4-6
Натрия гипофосфит	17-2,0
Фторопластовая суспензия 4МД	25-20
Нитрид бора	0,5-1,0
Поливинилпирролидон	1,0-1,5
Меди сульфат	0,1-0,3

Сущность изобретения заключается в том, что введение в раствор химического никелирования полимеров повышает стабильность раствора, поддерживает частицы нитрида бора во взвешенном состоянии, не позволяя им осаждаться на дно, что способствует увеличению его концентрации в покрытии и равномерному распределению в объеме. Поливинилпирролидон взаимодействует с вводимым меди сульфатом, образуя комплексные соединения, способствующие улучшению антифрикционных характеристик.

Концентрации водных растворов полимеров экспериментально подобраны таким образом, чтобы обеспечить достижение максимального эффекта, т.е. увеличение количества включаемых в покрытие частиц и равномерность их распределения.

Пример приготовления раствора никелирования.

В процессе приготовления раствора компоненты: никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, поливинилпирролидон, меди сульфат растворяют в дистиллированной воде, каждый компонент отдельно, при температуре 18-25°С, а после фильтрации сливают вместе. Смесь фторопластовой суспензии и нитрида бора вводят в раствор никелирования перед самым началом процесса. Затем доводят температуру раствора до температуры 35-40°С и загружают в ванну натрия гипофосфит, далее процесс ведут при температуре 75-80°С.

Нитрид бора представляет собой белый порошок, плавящийся около 3000°С, по кристаллической форме сходен с графитом.

ПВП представляет собой порошок белого цвета, растворяется в во-де. Температура разложения 140-160°С.

Использовали 50% суспензию фторопласта 4МД ТУ 6-05-041-508-79.

Был разработан ряд составов для химического никелирования, приведенный в таблице 1.

Покрытия из разработанных составов наносили на изделия из металла Ст-40. Подготовку образцов перед нанесением покрытий осуществляли по известным методикам (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975). Эффективность покрытий из предлагаемых растворов проверяли на коррозионную стойкость в морской воде, в 3% растворе натрия хлорида. Коэффициент трения определяли на торцевой машине трения при скорости V=0,048 м/с, в масле И-40. Определяли толщину покрытий. Результаты приведены в табл.2.

Таблица 1.
Составы растворов для химического никелирования.
Компоненты		Содержание, г/л								прототип
		1	2	3		4		5
Никеля дихлорид		10	12	15		20		8		10
Янтарная кислота		12	13,5	15		15		12		12
Натрия фторид		2	2,5	3		3		2		2
Натрия гидроксид		4	5	6		6		4		5
Натрия гипофосфит		17	18	20		20		17		20
Суспензия фторопласта Ф-4МД		15	17	20		20		15		4
Поливинилпирролидон		1	1,2	1,5		1,5		1		-
Бора нитрид		0,5	0,7	1,0		1,0		0,5		-
Меди сульфат		0,1	0,2	0,3		0,3		0,1		-
Режим осаждения
Температура, °С		75-80								85
Время, мин		50-70								60
Таблица 2.
Свойства покрытий, полученных из предлагаемых растворов.
Показатели	Номер композиции									прототип
	1		2		3		4		5
Толщина покрытий, мкм	22		27		27		27		22	18
Коэффициент трения, V=0,048 м/с	0,12		0,12		0,12		0,14		0,14	0,17
Коэффициент трения, V=0,096 м/с	0,2		0,2		0,2		0,25		0,25	0,3
Стойкость в морской воде	Следов коррозии после испытаний в течение 30 суток не наблюдается									Пятна коррозии появляются через 20 суток
Стойкость в 3% растворе натрия хлорида	Следов коррозии после испытаний в течение 30 суток не наблюдается									Пятна коррозии появляются через 30 суток

Как видно из таблицы 2, покрытия из предлагаемых растворов обладают более низким коэффициентом трения, повышенной коррозионной стойкостью.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый раствор для химического никелирования металлических изделий отвечает требованию "изобретательский уровень" и может быть использован в промышленности.