РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА НИКЕЛЬ-БОР
SOLUTION FOR CHEMICAL DEPOSITION OF NICKEL-BORON ALLOY

Изобретение относится к области получения покрытий из никелевых сплавов химическим путем и может быть использовано в различных областях техники для получения покрытий с высокой механической прочностью и коррозионной стойкостью.
Известен (SU, авторское свидетельство 275637) раствор для химического осаждения сплава никель - бор, содержащий никель хлористый, этилендиамин, гидроксид натрия, борогидрид натрия, фенантролин и воду в следующих количествах (г/л):
Никель хлористый
80-100
Этилендиамин
114-120
Гидроксид натрия
40-50
Борогидрид натрия
0,8-0,9
Фенантролин
0,02-0,25.
Получаемое покрытие никель - бор обладает недостаточной механической прочностью, коррозионной стойкостью, а также износостойкостью.
Известен также (Вешняков С.А. Химические и электрохимические способы осаждения металлопокрытий. М., «Машиностроение», 1975, стр.151-174) раствор для химического осаждения сплава никель - бор, содержащий никель хлористый, этилендиамин, гидроксид натрия, борогидрид натрия, нитрат таллия и воду в следующих количествах (г/л):
Никель хлористый
30
Этилендиамин
60
Гидроксид натрия
40
Борогидрид натрия
0,6
Таллий нитрат
0,1.
Недостатком известного покрытия, кроме использования в составе токсичного соединения таллия, следует признать недостаточную механическую прочность, коррозионную стойкость, а также износостойкость.
Известен также (US, патент 6183546) раствор для химического осаждения сплава никеля - бора, содержащий никель, смесь нитрата таллия и сульфата таллия в качестве стабилизатора, комплексообразователь ионов металлов и борогидрид в качестве восстановителя, а также гидроксид натрия как средство поддержания щелочного значения рН и воду.
Недостатком известного покрытия, кроме использования в составе токсичного соединения таллия, следует признать недостаточную механическую прочность, коррозионную стойкость, а также износостойкость при использовании покрытия для коммутационных изделий.
Известен (SU, авторское свидетельство 740860) раствор для химического осаждения сплава никель - бор, содержащий никель хлористый, этилендиамин, гидроксид натрия, борогидрид натрия, нитрат таллия, гидразин сернокислый, маннит и воду в следующих количествах (г/л):
Никель хлористый
10-20
Этилендиамин
20-40,
Гидроксид натрия
20-30,
Борогидрид натрия
0,9-1,1
Нитрат таллия
0,09-0,11
Гидразин сернокислый
0,9-1,1
Маннит
5-15.
Введение гидразина сернокислого и маннита уменьшает содержание бора в получаемом сплаве никель - бор, что способствует улучшению паяемости покрытия, но не увеличивает механическую прочность, коррозионную стойкость, а также износостойкость. Кроме того, скорость осаждения сплава недостаточна - 8,7-9,2 мкм/час при толщине получаемого покрытия не свыше 10 мкм.
Известное решение принято в качестве ближайшего аналога разработанного состава.
Техническая задача, решаемая посредством предложенного технического решения, состоит в разработке усовершенствованного состава раствора для осаждения на твердую поверхность сплава никель - бор.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного состава для осаждения на твердую поверхность сплава никель - бор, состоит в повышении механической прочности готового покрытия, стойкости его к истиранию, а также повышении скорости осаждения сплава никель - бор.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать раствор для осаждения сплава никель - бор, содержащий хлорид никеля, борогидрид натрия, гидроксид натрия, этилендиамин и воду, при этом в растворе использована деминерализованная вода, и он дополнительно содержит вольфрамат свинца при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Хлорид никеля
0,35-0,63
Борогидрид натрия
0,025-0,105
Вольфрамат свинца
0,0018-0,0054
Этилендиамин
20,0-28,0
Гидроксид натрия
до получения величины рН от 10,0 до 14,0
Деминерализованная вода
остальное.
Желательно использовать раствор указанного состава с температурой 90-100°С.
Для приготовления раствора желательно предварительно растворять компоненты в деминерализованной воде с последующим соединением растворов компонентов.
Перед нанесением покрытия поверхность изделия, на которую его наносят, необходимо очистить, в том числе и обезжирить, а также активировать.
Использование указанного качественного и количественного состава раствора обусловлено ниже приведенными причинами.
При использовании содержания хлорида никеля ниже указанной величины значительно снижается скорость осаждения покрытия. При увеличении содержания хлорида никеля свыше указанной величины уменьшается механическая прочность покрытия.
При использовании содержания этилендиамина ниже указанной величины значительно ухудшается механическая прочность покрытия, а также его стойкость к истиранию и коррозионная стойкость. При увеличении содержания этилендиамина выше указанной величины заметно уменьшается скорость осаждения покрытия.
При использовании содержания гидроксида натрия, не обеспечивающего величину рН 10 и выше, значительно ухудшаются все механические характеристики покрытия.
При использовании содержания борогидрида натрия ниже указанной величины значительно ухудшается механическая прочность покрытия, а также его стойкость к истиранию и коррозионная стойкость. При увеличении содержания борогидрида выше указанной величины заметно уменьшается скорость осаждения покрытия.
Введение ионов свинца в раствор приводит к повышению стабилизации раствора, а также улучшению механических характеристик покрытия. Однако положительное влияние ионов свинца в растворе, а также оптимальное количество свинца в готовом покрытии ограничено указанным диапазоном содержания вольфрамата свинца.
Введение вольфрама в образующееся покрытие повышает механическую прочность покрытия, а также прочность и стойкость к истиранию. Получаемые значения вольфрама в покрытии ограничены указанным диапазоном содержания вольфрамата свинца.
Указанные в составе раствора вещества для получения плотного, коррозионно- и износостойкого покрытия необходимо использовать не только в обоснованных выше количествах, но и в приведенной выше совокупности. Замена какого-либо из компонентов раствора или введение в раствор дополнительных ионов не позволяет получить покрытие, содержащее требуемые количества свинца и вольфрама, а также требуемой коррозионной стойкости и износостойкости.
Процесс нанесения покрытия никель - бор из приведенного раствора не имеет принципиальных отличий от ранее известных способов.
Процесс нанесения покрытия осуществляют на подготовленную поверхность из раствора, имеющего температуру 9-100°С при рН свыше 10. Скорость осаждения - примерно 25 мкм/час.
Нанесение покрытия осуществляют как на металлические, так и на не металлические поверхности. Отличие заключается только в стандартной подготовке используемой поверхности.
Полученное покрытие имеет состав:
никель
91,0-95,0%
бор
5,0-7,0%
свинец
0,5-1,0%
вольфрам
0,1-1,0%
Применение раствора для химического осаждения сплава никель-бор разработанного состава позволяет относительно решения, использованного в качестве ближайшего аналога, повысить скорость осаждения покрытия до 25 мкм/час при одновременном повышении механической прочности в примерно в 1,5 раз и стойкости к истиранию примерно в 1,2 раза.