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

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий на стальные детали методом химического осаждения и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других областях 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 покрытия.
Наиболее близким (прототип) по составу является «Раствор для химического осаждения никель фосфорных покрытий» (патент №2354746, опубл. 10.05.2009 г. Бюл. №13), следующего состава, г/л:
Никеля дихлорид
10-15
Янтарная кислота
12-15
Натрия фторид
2-3
Натрия гидроксид
4-6
Натрия гипофосфит
17-20
Поливинилпирролидон
2-5
Фторированные ПАВ
2-6
Однако никелевые покрытия, полученные из этого раствора, недостаточно износостойки, что значительно ограничивает их применение в различных узлах трения.
Перед авторами стояла задача повышения износостойкости никелевых покрытий для работы узлов трения при повышенных нагрузках и скоростях путем нанесения никелевого покрытия химическим осаждением.
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 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 поливинилпирролидона
2,0-6,0
Вода дистиллированная
Остальное
Сущность изобретения заключается в том, что введение в раствор химического никелирования медно-полимерного комплекса на основе поливинилпирролидона способствует повышению твердости никелевых покрытий, снижению коэффициента трения за счет реализации эффекта избирательного переноса и, как следствие, повышению срока службы, а также повышению толщины покрытия.
Медно-полимерный комплекс поливинилпирролидона представляет собой раствор синего цвета, получаемый введением 10%-ного водного раствора поливинилпирролидона в 10%-ный водный раствор тетрааммиаката меди.
В процессе приготовления раствора для химического осаждения никелевых покрытий компоненты (никеля дихлорид, янтарная кислота, натрия фторид, натрия гироксид, поливинилпирролидон) растворяют в дистиллированной воде, каждый компонент отдельно при температуре 18-25°С, затем после фильтрации сливают в единую емкость.
Медно-аммиачный поликомплекс поливинилпирролидона вводят в раствор химического осаждения непосредственно перед началом процесса химического никелирования и повышают температуру раствора химического осаждения до 35-40°С, загружают в ванну изделия, добавляя при этом натрия гипофосфит, далее процесс ведут при температуре 75-80°С. Время нанесения покрытий 1 час.
Был разработан ряд составов растворов для осаждения покрытий, которые представлены в таблице 1.
Таблица 1
Составы растворов для химического никелирования
Компоненты
Содержание, г/л
1
2
3
Прототип
Никеля дихлорид
10
10
10
10,0
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
Фторированные ПАВ
-
-
-
2,0
Медно-аммиачный поликомплекс поливинилпирролидона
2,0
4,0
6,0
-
Натрия гипофосфит
20,0
20,0
20,0
17,0
Вода дистиллированная
Остальное
Никелевые покрытия из разработанных составов наносили на изделия из стали (СТ45). Подготовку образцов перед нанесением покрытий осуществляли по известным методикам (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975 г.). Эффективность покрытий из предлагаемых растворов оценивали по изменению толщины и коэффициента трения 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
0,12
0,10
0,10
0,17
Линейный износ
мкм
0,075
0,073
0,064
0,83
Толщина покрытий
мкм
12
14
15
12
Как видно из таблицы, никелевые покрытия из предлагаемых растворов обладают более низким коэффициентом трения, низким износом, что способствует повышению их срока службы.
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.