Способ электролитического осаждения коррозионностойких антифрикционных покрытий сплавом на основе меди
METHOD OF ELECTROLYTIC DEPOSITION OF CORROSION-RESISTANT ANTIFRICTION COATINGS BY THE COPPER ALLOY

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к способам электролитического осаждения коррозионностойких антифрикционных покрытий сплавом на основе меди, и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и в других отраслях промышленности для улучшения прочностных и эксплуатационных характеристик трущихся поверхностей узлов трения скольжения.
Известен способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе меди в электролите, содержащем борфтористые соли олова (II), сурьмы (III), меди (II) (патент RU №2456486, С22С 13/02, 2012).
Недостатком данного способа является невозможность получения коррозионностойких гальванических покрытий сплавом на основе меди для работы при повышенных температурах в средах минеральных масел и органических кислот дизельного топлива и ограниченность применения в узлах трения скольжения, эксплуатируемых при высоких ударных нагрузках.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ электролитического осаждения коррозионностойких антифрикционных покрытий сплавом на основе меди в электролите, содержащем свинец (II) борфтористый, олово (II) борфтористое, медь (II) борфтористую, борфтористоводородную кислоту, борную кислоту, антиокислитель и поверхностно-активное вещество (патент RU №2166568, C25D 3/56, 1999).
Недостатками данного способа являются низкие коррозийная стойкость и твердость антифрикционных покрытий.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение абразивной и коррозийной стойкости антифрикционных покрытий сплавом на основе меди в условиях фреттинг-коррозии, снижение коэффициента трения, повышение твердости, износостойкости и термической стабильности материала.
Технический результат достигается в способе электролитического осаждения коррозионностойких антифрикционных покрытий сплавом на основе меди в электролите, содержащем медь (II) борфтористую, олово (II) борфтористое, кислоту борфтористую, антиокислитель, поверхностно-активное вещество и кислоту борную при следующем соотношении компонентов, г/л:
медь (II) борфтористая (в пересчете на металл)
55-70
олово (II) борфтористое (в пересчете на металл)
40-45
кислота борфтористая
110-200
кислота борная
40-100
антиокислитель
4-10
поверхностно-активное вещество
0,5-2,5
катодная плотность тока, А/дм<sup>2</sup>
2,0-10
температура, °C
18-25
В качестве антиокислителя используют по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей резорцин, гидрохинон, β-нафтол, фенотиазиновый краситель, фенолсульфоновую кислоту, сульфированный ортокрезол.
В качестве поверхностно-активного вещества используют по меньшей одно вещество, выбранное из группы, включающей желатин, синтанол АЛМ-20, клей, пентон, крезол, танин, синтанол АЛМ-10, препарат ОС-20, вещество ОП-7, вещество ОП-10, 4-нонилфенол.
Высокое содержание меди (II) борфтористой в электролите позволяет получить повышенную твердость покрытия, увеличивает усталостную прочность.
Повышенное содержание олова (II) борфтористого в электролите позволяет получить вязкую, пластичную основу покрытия, менее склонную к усталостным разрушениям.
Содержание в электролите борфтористой кислоты в количестве 110-120 г/л позволяет значительно снизить величину предельного тока и обеспечить стабильность электролита.
Введение в электролит борной кислоты в концентрации насыщенного раствора (40-100 г/л) способствует повышению стабильности состава электролита в процессе электролиза и при хранении.
Введение в электролит одного или нескольких антиокислителей позволяет затормозить процесс перехода ионов двухвалентного олова в ионы четырехвалентного олова в процессе эксплуатации и во время хранения.
Введение в электролит одного или нескольких поверхностно-активных веществ позволяет получать гладкие, с заданной гомогенной структурой покрытия.
Соотношение компонентов в электролите необходимо поддерживать в вышеуказанных пределах. Отклонение от этих пределов приводит к получению некачественных низкокоррозионностойких антифрикционных покрытий сплавом на основе меди (II).
Пример конкретной реализации способа электролитического осаждения коррозионностойких антифрикционных покрытий сплавом на основе меди
В ванну с дистиллированной водой вводят 150 г/л борфтористой кислоты. Затем добавляют борную кислоту в количестве 75 г/л (до насыщения). В полученный раствор борфтористой и борной кислот последовательно добавляют медь (II) борфтористую 60 г/л (в пересчете на металл) и олово (II) борфтористое 40 г/л (в пересчете на металл). В полученный раствор кислот и солей последовательно добавляют по меньшей мере один антиокислитель, выбранный из группы: резорцин 10 г/л, гидрохинон 10 г/л, β-нафтол 10 г/л, фенотиазиновый краситель 4 г/л, фенолсульфоновая кислота 5 г/л, сульфированный ортокрезол 4 г/л.
В случае использования двух и более антиокислителей суммарное количество этих антиокислителей должно быть в пределах 4-10 г/л.
После чего в полученный раствор кислот, солей и антиокислителей последовательно вводят по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, выбранное из группы: желатин 0,5 г/л, синтанол АЛМ-2 г/л, клей 2 г/л, пентон 2 г/л, крезол 2 г/л, танин 1 г/л, синтанол АЛМ-10 2,5 г/л, препарат ОС-20 2 г/л, вещество ОП-7 2,5 г/л, вещество ОП-10 2,5 г/л, 4-нонилфенол 2 г/л.
В случае использования двух и более поверхностно-активных веществ суммарное количество этих веществ должно быть в пределах 0,5-2,5 г/л.
В таблице 1 приведены примеры состава электролита.
В таблице 2 приведены физико-механические свойства коррозионностойких антифрикционных покрытий сплавом на основе меди с разным составом электролита (примеры в таблице 1).
Предложенный способ электролитического осаждения коррозионностойких антифрикционных покрытий сплавом на основе меди позволяет повысить абразивную и коррозийную стойкость покрытий в условиях фреттинг-коррозии, снизить коэффициент трения, повысить твердость, износостойкость и термическую стабильность материала.