электролит для электрохимического осаждения сплава никель-бор

Формула изобретения

Электролит для электрохимического осаждения многофункциональных покрытий на основе никеля, содержащий соли никеля - сернокислый семиводный никель и двухлористый шестиводный никель, 1,4-бутиндиол, борную кислоту, формальдегид, отличающийся тем, что он дополнительно содержит натриевую соль сахарина, а в качестве борирующей добавки - натрия боргидрид, при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сернокислый семиводный никель	280-400
Двухлористый шестиводный никель	25-60
Борная кислота	25-60
1,4-Бутиндиол	0,2-1,5
Формальдегид	0,02-1,5
Натриевая соль сахарина	0,25-2,0
Натрия боргидрид	0,1-2,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электрохимического осаждения металлических покрытий, в частности никелевых, и может быть использовано для получения коррозионностойкого, твердого, термо- и износостойкого покрытия в машиностроении, приборостроении и в радиоэлектронной промышленности.

Известен электролит для осаждения покрытий никель-бор, содержащий соль никеля, соль полиэдрического бората, никель хлористый, ацетат-ион и уксусную кислоту, который дополнительно содержит "Прогресс" и акрилат-ион, в качестве соли никеля - никель сернокислый, в качестве ацетат-иона - никель уксуснокислый при определенном соотношении компонентов (см. патент РФ №2080422 с приоритетом от 02.02.1993 г.).

Известен также электролит для электрохимического осаждения многофункционального покрытия никель-бор, содержащий никель сернокислый, никель двухлористый, натрий фтористый, формальдегид, малоновую кислоту, сахарин, паратолуолсульфамид, смачиватель СВ-102 и боросодержащую добавку - декагидроборат натрия, принадлежащую к классу "высшие бороводороды" (см. патент РФ №2149927 с приоритетом от 08.06.1998 г.).

Недостатками указанных электролитов являются:

невысокая скорость осаждения покрытия, нестабильность раствора, что требует постоянного контроля за его параметрами, частотой очистки от органических примесей и корректировки электролита, высокая степень наводораживания металлического покрытия и основы покрываемой детали, что снижает физико-химические и механические свойства изделия, дефицитностью и высокой стоимостью применяемых материалов.

Известен электролит для осаждения сплава никель-бор, содержащий соли никеля, борную кислоту, борирующую добавку и воду, в состав которого дополнительно введены 6-метилурацил, 1,4-бутиндиол, сахарин, сернокислый натрий, в качестве солей никеля - сернокислый семиводный никель и двухлористый шестиводный никель, а в качестве борирующей добавки - декагидрокарборат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:

сернокислый семиводный никель	- 160-300;
двухлористый шестиводный никель	- 25-50;
борная кислота	- 25-50;
сернокислый десятиводный натрий	- 50-100;
1,4-бутиндиол	- 0,05-0,25;
сахарин	- 0,5-2,0;
6-метилурацил	- 0,0004-0,002;
декагидрокарборат натрия	- 0,05-1,00

(см. патент РФ №2058437 с приоритетом от 15.11.1993 г.).

Указанный электролит, как наиболее близкий аналог, может быть принят в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются:

- недостаточная скорость осаждения покрытия при невысоких плотностях тока (1,0-2,0 А/дм²) из-за низкого выхода по току (60-70%), что приводит к невысокой производительности процесса;

- повышенное содержание серы и органических примесей в осадке, что приводит к хрупкости покрытия (т.е. снижению его эластичности) и снижению коррозионной стойкости;

- дефицитность применяемых реактивов (например, 6-метилурацила и сахарина);

- низкий рабочий диапазон рН электролита (4,0-4,8);

- дефицитность борирующих добавок, относящихся к классу высших бороводородов (декагидроборат натрия, декагидрокарборат натрия) из-за прекращения их производства;

- повышенная частота очистки электролита от органических примесей, вводимых в электролит с добавками (6-метилурацил, сахарин и др.).

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является:

1. Расширение рабочего диапазона рН среды.

2. Увеличение скорости осаждения покрытия.

3. Получение эластичных беспористых покрытий, удовлетворяющих предъявляемым требованиям по коррозионной стойкости, твердости, термо- и износостойкости.

4. Снижение содержания органических примесей за счет исключения из электролита дополнительных органических добавок.

5. Возможность нанесения больших толщин (до 0,5 мм) покрытия в одном электролите с сохранением заданных свойств.

Согласно изобретению поставленная задача решается введением в состав электролита, содержащего никель сернокислый семиводный, никель двухлористый шестиводный, борную кислоту, формальдегид, 1,4-бутиндиол, взамен сахарина - натриевой соли сахарина, а вместо декагидрокарбората натрия в качестве борирующей добавки - натрия боргидрида, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

сернокислый семиводный никель	- 280-400;
двухлористый шестиводный никель	- 25-60;
борная кислота	- 25-60;
1,4-бутиндиол	- 0,2-1,5;
формальдегид	- 0,02-1,5;
сахарина натриевая соль	- 0,25-2,0;
натрия боргидрид	- 0,1-2,0.

Электролит готовят следующим образом:

Предварительно соли никеля, борную кислоту, натрия боргидрид и натриевую соль сахарина растворяют раздельно в дистиллированной воде при комнатной температуре. Растворы фильтруют и смешивают.

Натрия боргидрид, натриевую соль сахарина, 1,4-бутиндиол и формальдегид вводят в электролит непосредственно перед началом электрохимического осаждения покрытия.

Подготовку поверхности изделий перед нанесением покрытия никель-бор проводят стандартными способами с использованием известных растворов.

Осаждение проводят при рН 3,0-5,0, плотности тока 0,5-4,0 А/дм² и температуре 30-60°С.

Пример:

Электрохимическое осаждение покрытия на предварительно подготовленную поверхность основы осуществляют в электролите, содержащем г/л:

сернокислый семиводный никель	- 310;
двухлористый шестиводный никель	- 40;
борная кислота	- 40;
формальдегид	- 1,0;
сахарина натриевая соль	- 1,0;
1,4-бутиндиол	- 0,5;
натрия боргидрид	- 0,5

при рН 4,0, плотности тока 1,5 А/дм² и температуре 50°С.

В течение одного часа получают покрытие толщиной 40 мкм.

Полученное покрытие практически беспористо, хорошо сцеплено с основой, износостойкое, обладает высокими коррозионными, антифрикционными, антипригарными свойствами. Указанные характеристики получаемого покрытия позволяют использовать предложенный электролит в машиностроении, в частности в автомобильной промышленности, для осаждения покрытия на сферические поверхности шаровых пальцев подвески и рулевых тяг.

Высокая стабильность электролита, возможность контроля его состава и своевременной корректировки в процессе осаждения покрытия позволяют получать сравнительно большие толщины в одном электролите с сохранением заданных свойств, в то время как при применении известных электролитов большие толщины покрытий можно получить только послойным нанесением покрытия в различных составах электролитов.

Благодаря универсальным свойствам предложенный электролит имеет широкий диапазон применения, может быть использован не только для получения твердого, прочного покрытия, но и защитно-декоративных покрытий на стали, чугуне, алюминии, меди и других металлах.