Электролит для осаждения покрытий на основе никеля, кобальта и фосфора

 

Изобретение относится к электролитическому получению сплавов, в частности к составам электролитов, используемых для получения твердых износостойких покрытий . Электролит для электроосаждёния сплава Ni - Со - Р содержит, г/л;.хлорид никеля 110-130; сульфат кобальта 110-130; хлорид аммония 75-85; гипофосфит натрия 6-10; хлорид марганца 75-85; -лецитин 0,01-0,09. Процесс электроосаждения проводят при температуре электролита 50- 70°С, катодной плотности тока 5-15 А/дм2. Толщина получаемых покрытий 50-70 мкм. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 25 0 3/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4792151/26 (22) 14.02.90 (46) 15.04.92. Бюл. М 14 (71) Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф.Э.Дзержинского (72) Ю,А.Небосенко. Н.И.Иващенко, Ю.Г.Олесов, И.Г.Плошенко, О.П.Кулик, А.В.Балев, О.И.Школа, А.П.Анисимов и

Л.А.Полушкина (53) 621.357.7:669.24.1.779(088.8) (56) Федотьев Н.П., Бибиков Н.Н. и др. Электролитические сплавы, Машгиз, 1962, с. 226. (54) ЭЛ Е КТРОЛ ИТ ДЛЯ ПОЛУЧ ЕНИЯ

СПЛАВА НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, КОБАЛЬТА

И ФОСФОРА

Изобретение относится к технике нанесения покрытий, в частности к составам электролитов, используемых для нанесения сплавов с функциональными свойствами на основе никеля, кобальта и фосфора, которые могут быть использованы в машиностроительной промышленности.

Известны электролиты для нанесения покрытий сплавов на основе никеля и никель-кобальта из сульфатно-хлоридных электролитов.

Однако известные электролиты не обеспечивают возможность получения твердых износостойких покрытий с достаточно низким коэффициентом трения, работают в области низких температур, что приводит к невысокому выходу по току (до 50%). ЯЛ 172б5б7 А1 (57) Изобретение относится к электролитическому получению сплавов, в частности к составам электролитов, используемых для получения твердых износостойких покрытий. Электролит для электроосаждения сплава Ni — Со — P содержит, г/л;.хлорид никеля 110-130; сульфат кобальта 110-130; хлорид аммония 75-85; гипофосфит натрия

6-10; хлорид марганца 75-85; L -лецитин

0,01-0,09. Процесс электроосаждения проводят при температуре электролита 5070 С, катодной плотности тока 5-15 А/дм .

Толщина получаемых покрытий 50 — 70 мкм, 1 табл.

1 !

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является водный раствор для получения покрытия сплавом Ni — Со — P, содержащий, г/л:

Хлористый никель 120 — 140 (у

Хлористы и кобальт 120-140 (О

Хлористый аммоний 80-100

Гипофосфит натрия 8-10

Процесс вяектроосвидеиия ведут ори )» плотности тока 10-15 А/дм, 40-60 С, рН

3 — 4. Выход по току сплава 60-65%, Недостатки известного раствора обусловлены низкой микротвердостью получаемых покрытий, для повышения которой требуется допол н ител ьная термическая обработка при 4000С в течение 1 ч для образования новой фазы — химического со1726567 единения никеля и кобальта с фосфором, высоким износом получаемых покрытий по стали, а также высоким коэффициентом трения.

Цель изобретения — повышение микротвердости, износостойкости и снижение коэффициента трения электролитических покрытий на основе никеля, кобальта и фосфора.

Для достижения указанной цели известный электролит, содержащий соли никеля, кобальта, аммония, гипофосфит натрия, дополнительно содержит хлористый марганец и органическую добавку 1= а -лецитин при следующем соотношении компонентов, г/л:

Хлористый никель 110-130

Сернокислый кобальт 110-130

Хлористый аммоний 75-85

Гипофосфит натрия 6-10

Хлористый марганец 75-85

1=а -лецитин 0,01-0,09

Процесс ведут при температуре электролита 50-70 С, катодной плотности тока

5-15 А/дм, рН электролита 4,0-4,5. выход по току сплава 80-85 .

Введение хлористого марганца в электролит для получения сплава приводит к образованию твердого .раствора с компонентами сплава. Совместное введение хлорида марганца и L- а -лецитина в раствор электролита обеспечивает повышение микротвердости, износостойкости и уменьшение коэффициента трения покрытий за счет образования самостоятельных интерметаллидов (типа MnxPy) и легирования марганцем интерметаллидов NlxMnyP, CoxMnyP,с образованием интерметаллидов типа

NixMAyP, и СохМпуР которые равномерно распределяются в объеме основы сплава.

Интерметаллиды, обладая большей твердостью, чем основа сплава, воспринимают на себя нагрузку, при этом снижается износ покрытия. Кроме того, равномерно распределенные в основе сплава интерметаллиды являются при трении препятствиями для пластичного разрушения поверхностного слоя вязкой матрицы сплава, в результате чего снижается коэффициент трения.

В предлагаемом электролите L-а -лецитин, адсорбируясь и создавая барьерный слой на поверхности металла, способствует образованию мелкодисперсных равномерно распределенных в объеме сплава интерметаллидов, тогда как в отсутствие добавки марганец образует твердый раствор с основой покрытия.

Кроме того, введение марганца в сплавы на основе никеля и кобальта приводит к повышению их коррозионной стойкости. На поверхности полученных сплавов в течение длительного времени (более 1 года) не заметны следы коррозии.

5 Применяемое вещество (-а-лецитин—

50 -ный раствор в этиловом спирте) не токсично, хорошо растворимо в спирте и электролите. Предельно допустимая концентрация 1000 мг/м . з

10 Раствор готовят следующим образом.

В воде растворяют при нагревании хлориды никеля, марганца, аммония, сульфат кобальта, гипофосфит натрия и добавку

)=а-лецитина. Доводят рН электролита до

15 4,0-4,5 серной кислотой или аммиаком.

Электролит стабилен во времени; корректируют добавкой компонентов по данным химического анализа.

При испытаниях было получено по 10

20 образцов покрытия Ni — Со — Мп — P.

Пример. В воде, нагретой до 50 — 60 С, растворяют хлористый никель (120 г/л), хлористый марганец (80 г/л), хлористый аммоний (80 г/л), сернокислый кобальт (120 г/л), 25 гипофосфит натрия (8 г/ и 0,05 г/л добавки

L-а-лецитина (50О/,-ный раствор в этиловом спирте) при интенсивном перемешивании.

Доводят рН электролита до 4,0-4,5, переносят раствор в электрохимическую ванну(по30 мещенную в термостат) и осаждают осадок сплава при 60 С и плотности тока 10 А/дм, г

Триботехнические характеристики покрытия: микротвердость 5600 кгlмм, износ г

0,00066 г, коэффициент трения 0,0835.

35 Результаты сравнительных испытаний и полученные данные, иллюстрирующие изобретение, представлены в таблице.

Анализ приведенных данных свидетельствует о том, что предлагаемый

40 электролит обеспечивает повышение микротвердости и износостойкости и снижение коэффициента трения по сравнению с известным.

Таким образом, использование предла45 гаемого электролита для получения твердых износостойких покрытий позволяет повысить микротвердость в 7 — 10 раз, уменьшить износ покрытия в 10-70 раз и коэффициент трения в 1,3-2 раза, 50

Формула изобретения

Электролит для осаждения покрытий на основе никеля, кобальта и фосфора, включающий хлористый никель, соль кобальта, ги55 пофосфит натрия и хлористый аммоний, о тлича ющийсятем,что,сцелью повышения микротвердости, износостойкости и снижения коэффициента трения покрытий, он дополнительно содержит хлористый мар1726567

25

35

45

Составитель Ю.Небосенко

Техред М.Моргентал Корректор О.Ципле

Редактор А.Огар

Заказ 1252 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ганец и органическую добавку 1=а-лецитин, а в качестве соли кобальта — сернокислый кобальт при следующем соотношении компонентов, г/л:

Хлористый никель 11 -130

Сернокислый кобальт 110-130

Гипофосфит натрия 6-10

Хлористый аммоний 75-85

Хлористый марганец 75-85

5 L-а-Лецитин 0.01-0,09