электролит для получения композиционных электрохимических покрытий на основе никеля

Формула изобретения

Электролит для получения композиционных электрохимических покрытий на основе никеля, включающий сульфат никеля, хлорид никеля и буферную добавку, отличающийся тем, что он дополнительно содержит дисперсную фазу фуллерена С₆₀, а в качестве буферной добавки - ацетат натрия или калия, при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сульфат никеля	220
Хлорид никеля	45
Ацетат натрия или калия	30
Фуллерен С60	0,025-0,050

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гальванотехники и предназначено для получения композиционных электрохимических покрытий на основе никеля.

По мере развития гальванотехники все большее распространение получают композиционные покрытия, которые наносятся из электролитов суспензий, т.е. электролитов, модифицированных добавками высокодисперсных порошков или микроволокон, когда частицы дисперсной фазы при электроосаждении заращиваются металлом, закрепляясь на поверхности изделия в металлической матрице.

Композиционные покрытия получают в тех случаях, когда предусматривается модифицирование поверхности металлических изделий для придания им новых свойств (повышение коррозионной устойчивости, снижение трения и износа, увеличение твердости и т.д.). Известен электролит для осаждения износостойких композиционных покрытий, имеющий следующий состав, г/л: сульфат никеля или кобальта 230-320; хлорид никеля или кобальта 30-60; карбид кремния или оксид алюминия 25-85; дисульфид молибдена 4-20 (Авторское свидетельство СССР №1805697, МПК С 25 D 15/00, заявлено 14.05.1990 // Изобретения. - 1995. - №29. - С.325). Недостатком данного электролита является высокое содержание частиц дисперсной фазы, что создает трудности при осаждении покрытия, возникают проблемы с равномерностью осадка по толщине, покрытие имеет склонность к отслаиванию.

Известен электролит, позволяющий получить покрытия более высокого качества. Он имеет следующий состав, г/л: хлорид никеля или хлорид кобальта или хлорид железа 300; борная кислота 40; аморфный бор 10-40; ультрадисперсный углеродный конденсат 2-140. Углеродный конденсат имеет следующий состав, мас.%: карбин 2-5; графит 1-15; некристаллический углерод 3-50; алмаз - остальное (Патент РФ №2026892, МПК С 25 D 15/00, заявлено 05.06.1990 // Изобретения. - 1995. - №2. - С.150). Однако использование данного электролита ограничивается высокой стоимостью и дефицитностью входящих в его состав компонентов, таких как карбин и алмаз. Получение последнего в дисперсном состоянии связано со значительными трудностями не только технологического, но и организационного характера (использование технологии взрыва).

За прототип выбран известный электролит, описанный в источнике: Тимошков Ю.В., Губаревич Т.М., Ореховская Т.И. и др. Свойства композиционных никелевых покрытий с различными типами ультрадисперсных алмазных частиц // Гальванотехника и обработка поверхности. 1999, Т.7, №2, с.20-25. По совокупности сходных существенных признаков он наиболее близок к предложенному техническому решению. Известный электролит имеет следующий состав, г/л:

Сульфат никеля	240
Хлорид никеля	40
Борная кислота	30
Ультрадисперсный алмаз	2-20

Недостатком известного электролита является наличие ультрадисперсного алмаза. Для его получения используется взрывной детонационный синтез и это существенно усложняет технологию приготовления электролита. Кроме того, покрытия, осаждаемые из данного электролита, обладают высоким коэффициентом трения, что снижает их износостойкость.

Перед заявленным изобретением была поставлена задача создать технологически простой в приготовлении электролит для получения износостойких композиционных электрохимических покрытий.

Для достижения поставленной задачи электролит для получения композиционных электрохимических покрытий на основе никеля содержит сульфат никеля и хлорид никеля, дополнительно содержит дисперсную фазу фуллерена С₆₀ , а в качестве буферной добавки содержит ацетат натрия или калия при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сульфат никеля	220
Хлорид никеля	45
Ацетат натрия или калия	30
Фуллерен С60	0,025-0,050

Технический результат, получаемый при использовании заявленного электролита, заключается в снижении коэффициента трения скольжения покрытий в 1,5-3 раза.

Процесс нанесения покрытия ведут при катодной плотности тока 6-10 А/дм² и температуре 25°С. Электролит готовят путем растворения каждого компонента в дистиллированной воде. Затем растворы солей фильтруют и переливают из ванн подготовки электролита в бак-накопитель, в который добавляют требуемое количество водной дисперсии фуллерена С₆₀ со средним размером частиц 24 нм.

Конкретные примеры, иллюстрирующие использование изобретения, представлены в таблице 1 "Влияние состава электролита на коэффициент трения покрытий".

Из таблицы видно, что введение в электролит дисперсных частиц фуллерена С₆₀ приводит к снижению коэффициента трения скольжения композиционных покрытий. Это происходит за счет того, что фуллерен С₆₀ , включаясь в осадок, выполняет функцию сухой смазки. Как следует из таблицы, коэффициенты трения снижаются при повышении содержания фуллерена С₆₀ в электролите. Причиной этому служит увеличение содержания частиц дисперсной фазы в покрытии с ростом концентрации фуллерена С₆₀.

Таким образом, предлагаемый электролит позволяет получать качественные защитные покрытия, приводит к снижению коэффициента трения скольжения в 1,5-3 раза. Предлагаемый электролит может найти применение в различных отраслях промышленности для модифицирования поверхности деталей машин и механизмов.

Таблица 1 Влияние состава электролита на коэффициент трения покрытий
Состав электролита, режим осаждения и свойства покрытий	1	2	3	Прототип
Содержание сульфата				сульфата никеля
никеля, г/л	220	220	220	240
Содержание хлорида				хлорида никеля
никеля, г/л	45	45	45	40
Содержание ацетата				буферной добавки
натрия или калия, г/л	30	30	30	30
				неметаллического
Содержание фуллерена				порошка
С 60, г/л	0,025	0,035	0,050	2-20
Температура электролита,
°С	25	25	25	50
Катодная плотность
тока, А/дм2	10	10	10	10
Коэффициент трения
покрытий	0,24	0,21	0,16	0,35-0,50