РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ НИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ
SOLUTION FOR CHEMICAL DEPOSITION OF COMPOSITE NICKEL COATINGS

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий на стальные детали методом химического осаждения и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности.
Известны никель-фосфорные покрытия, содержащие различные добавки и легированные другими металлами (Вишенков С.А. Химические и электрохимические способы осаждения металлопокрытий. - М.: Машиностроение, 1975 г.). Инертные частицы вводятся в раствор химического никелирования и осаждаются вместе с никелем, образуя композиционные покрытия.
Наиболее близким (прототип) по составу и технической сущности является «Раствор для химического осаждения композиционных никелевых покрытий» (патент №2235803 опубл. 10.09.2004 г., бюл. №25), следующего состава, г/л:
Никеля дихлорид
10-15
Янтарная кислота
12-15
Натрия фторид
2-4
Натрия гидроксид
5-7
Натрия гипофосфит
17-20
Меркупраль
0,5-1,2
Водный раствор полимера
2-6
Недостатком композиционного покрытия по прототипу является высокий коэффициент трения при повышенных скоростях работы узлов трения и, как следствие, более низкая износостойкость.
Перед авторами стояла задача по снижению коэффициента трения и повышению износостойкости композиционных покрытий для работы в узлах трения при повышенных скоростях.
Поставленная задача решается тем, что в раствор, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, дополнительно введен медно-полимерный комплекс на основе поливинилпирролидона и полититанат калия, компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:
Никеля дихлорид
10-15
Янтарная кислота
12-15
Натрия фторид
2-3
Натрия гидроксид
4-6
Натрия гипофосфит
17-20
Медно-полимерный комплекс поливинилпирролидонa
2,0-6,0
Полититанат калия
10-30
Вода дистиллированная
Остальное
Сущность изобретения заключается в том, что введение в раствор химического никелирования медно-полимерного комплекса на основе поливинилпирролидона повышает стабильность раствора и одновременно с этим обеспечивает равномерное распределение полититаната калия в объеме раствора во взвешенном состоянии, не позволяя ему осаждаться в процессе реакции, что в свою очередь способствует равномерному распределению его в покрытии, и, как следствие, улучшению эксплуатационных характеристик композиционного покрытия,
Медно-полимерный комплекс поливинилпирролидона представляет собой раствор синего цвета. Введение данного вещества в покрытие способствует реализации эффекта избирательного переноса в процессе трения.
Полититанат калия - порошок белого цвета с чешуйчатой нано структурой. Введение его в состав покрытия будет способствовать повышению износостойкости и снижению коэффициента трения.
Медно-полимерный комплекс поливинилпирролидона представляет собой раствор синего цвета, получаемый введением 10%-ного водного раствора поливинилпирролидона в 10%-ныый водный раствор тетрааммиаката меди.
В процессе приготовления раствора каждый компонент (никеля дихлорид, янтарная кислота, натрия фторид, натрия гидроксид, поливинилпирролидон) растворяют в дистиллированной воде отдельно при температуре 18-25°С, затем после фильтрации сливают в единый раствор.
Медно-аммиачный поликомплекс поливинилпирролидона вводят в раствор никелирования непосредственно перед началом процесса, доводят температуру раствора до 35-40°С, загружают в ванну изделия, добавляют натрия гипофосфит, далее процесс ведут при температуре 75-80°С. Время нанесения покрытий 1 час.
Составы для химического осаждения композиционных покрытий представлены в таблице 1.
Таблица 1
Составы растворов для химического никелирования
Компоненты
Содержание, г/л
1
2
3
Прототип
Никеля дихлорид
10
10
10
10
Янтарная кислота
12,0
12,0
12,0
12,0
Натрия фторид
2,0
2,0
2,0
2,0
Натрия гидроксид
4,0
4,0
4,0
4,0
Меркупраль
-
-
-
0,5
Водный раствор полимера
-
-
-
2,0
Медно-аммиачный поликомплекс поливинилпирролидона
2
2
2
-
Натрия гипофосфит
20,0
20,0
20,0
17,0
Полититанат калия
10
20
30
-
Дистиллированная вода
Остальное
Композиционные покрытия из разработанных составов наносили на изделия из стали (СТ45). Подготовку образцов перед нанесением композиционных покрытий осуществляли по известным методикам (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. - М.: Машиностроение, 1975 г.). Оценку качества композиционных покрытий из предлагаемых растворов оценивали по изменению коэффициента трения, линейному износу и толщине покрытий. Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таблица 2
Свойства покрытий, полученных из предлагаемых растворов
Показатели
Ед. изм.
Номер раствора
1
2
3
Прототип
Коэффициент трения при Р<sub>уд</sub>=5 МПа, У=0,072 м/с, масло МС-20
0,09
0,09
0,09
0,17
Линейный износ
мкм
0,07
0,07
0,065
0,073
Толщина покрытия
мкм
17,5
19
20
16
Как видно из таблицы, композиционные покрытия из предлагаемых растворов обладают более низким коэффициентом трения, низким износом, повышенным сроком службы узлов трения.
На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый нами раствор для химического никелирования металлических изделий отвечает требованию «изобретательский уровень» и может быть использован в промышленности.
Проведенный патентно-информационный поиск позволяет нам судить о новизне изобретения, и предлагаемый нами раствор может быть защищен патентом РФ.