ЭЛЕКТРОЛИТ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ
ELECTROLYTE AND METHOD FOR OBTAINING A NICKEL-BASED PROTECTIVE COATING

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения защитного покрытия на детали, работающие под нагрузкой в агрессивных средах для повышения надежности изделий и устройств и для увеличения срока их эксплуатации.
Известны способы электроосаждения защитных покрытий на основе никеля [1, 2, 3, 4]. Недостатком указанных способов является низкая твердость покрытияи ограниченное количество материалов основы.
Наиболее близким к предлагаемому, т.е. прототипом, является способ осаждения покрытия Ni-W на изделия из стали, меди [4]. Недостатками прототипа являются низкая скорость осаждения покрытия и узкий спектр покрываемых материалов.
Техническим результатом изобретения является создание универсального электролита и способа нанесения защитного покрытия на детали из низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали, меди и медных сплавах. Скорость роста защитного покрытия составляет 20-24 мкм/ч, при этом защитное покрытие обладает высокими значениями микротвердости до 8,2 ГПа и обеспечивает высокую коррозионную стойкость и термическую стабильность механических свойств при температурах до 400°С. Скорость коррозии в 3-х процентном водном растворе хлорида натрия составляет менее 0,01 мм/год.
2
Технический результат достигается тем, что подготавливают водный электролит, содержащий сернокислый никель в количестве 40-45 г/л, цитрат натрия в количестве 250-290 г/л, вольфрамат натрия в количестве 115-130 г/л, хлорид аммония в количестве 26-27 г/л. Производят электроосаждение защитного покрытия на основе никеля на металлическую основу из предложенного электролита при рН=7,5-8,5, температуре электролита 60-70°С и плотности тока 5-10 А/дм.
За счет присутствия в электролите указанного количества хлорида аммония при условиях электролиза осаждение происходит на ювинильную поверхность, лишенную оксидных пленок, что позволяет получать одинаково качественные покрытия на углеродистых и нержавеющих сталях, меди и ее сплавах.
2
Предложенный состав электролита позволяет проводить осаждение при высокой плотности тока 5-10 А/дм, что обеспечивает значительную скорость роста 20-24 мкм/ч, при высоком содержании вольфрама в покрытии до 45-50 масс. %, что в свою очередь обеспечивает высокие значения микротвердости 7,6-8,2 ГПа и коррозионной стойкости, в том числе при температурах до 400°С.
В НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» с использованием предложенного способа и электролита были получены покрытия на детали из низкоуглеродистой стали, высоколегированной стали, меди и медных сплавах.
Пример 1
2
Электрохимическое осаждение защитного покрытия на деталь из стали марки Ст. 3 проводилось в течение одного часа при плотности тока 10 А/дм и температуре 65°С. Электролит содержал (г/л):
сернокислый семиводный никель
42
цитрат натрия
285
вольфрамат натрия
115
хлорид аммония
26
величина рН
8
вода и примеси
остальное
Толщина покрытия составляет 22 мкм. Микротвердость покрытия составляет 7,8 ГПа. Скорость коррозии в хлоридной среде составляет менее 0,01 мм/год. Проведенные испытания показали сохранение удовлетворительных свойств покрытия при температурах до 400°С.
Пример 2
2
Электрохимическое осаждение защитного покрытия на деталь из меди марки M1 проводилось в течение 1,5 часов при рН 8, плотности тока 7 А/дм и температуре 70°С в электролите, содержащем (г/л):
сернокислый семиводный никель
42
цитрат натрия
250
вольфрамат натрия
115
хлорид аммония
27
вода и примеси
остальное
Толщина покрытия составляет 20 мкм. Микротвердость покрытия составляет 8,0 ГПа. Скорость коррозии в хлоридной среде составляет менее 0,01 мм/год. Проведенные испытания показали сохранение удовлетворительных свойств покрытия при температурах до 400°С.
Пример 3
2
Электрохимическое осаждение защитного покрытия на пластину из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т проводилось в течение 30 мин при рН 7,2, плотности тока 10 А/дм и температуре 70°С в электролите, содержащем (г/л):
сернокислый семиводный никель
45
цитрат натрия
285
вольфрамат натрия
130
хлорид аммония
27
вода и примеси
остальное
Толщина покрытия составляет 10 мкм. Микротвердость покрытия составляет 8,2 ГПа. Скорость коррозии в хлоридной среде составляет менее 0,01 мм/год. Проведенные испытания показали сохранение удовлетворительных свойств покрытия при температурах до 400°С.
Пример 4
2
Электрохимическое осаждение защитного покрытия на пластину из низкоуглеродистой стали марки Ст. 20 проводилось при рН 8,5, плотности тока 10 А/дм и температуре 60°С в электролите, содержащем (г/л):
сернокислый семиводный никель
40
цитрат натрия
290
вольфрамат натрия
115
хлорид аммония
26
вода и примеси
остальное
Толщина покрытия составляет 23 мкм. Микротвердость покрытия составляет 7,9 ГПа. Скорость коррозии в хлоридной среде составляет менее 0,01 мм/год. Проведенные испытания показали сохранение удовлетворительных свойств покрытия при температурах до 400°С.
Литература
1. Патент RU 2713763, C1 C25D 11/02 «Способ получения беспористого композиционного покрытия»
2. Tohru Yamasaki. High-strength nanocrystalline Ni-W alloys produced by electrodeposition // Mater. Phys. Mech., 1 (2000), pp. 127-132.
3. Патент RU 2586371, C1 C25D 15/00 «Способ электроосаждения композиционных покрытий на основе никеля и наноразмерного диоксида циркония».
4. Патент 7927, Республика Беларусь, МПК C25D 3/56. Электролит и способ получения защитного покрытия сплавом никель-вольфрам, (BY) а20031190, заявл. 18.12.2003, опубл. 30.04.2006.