Способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и других отраслях промышленности. Способ включает электролитическое осаждение антифрикционных покрытий из сплава на основе олова в электролите, содержащем, г/л: олово(II) борфтористое 10-40, медь(II) борфтористую 10-25, сурьму(III) борфтористую 5-10, кадмий борфтористый 5-15, цинк(II) борфтористый 5-15, индий(III) борфтористый 2-5, серебро(I) борфтористое 0,5-1,5, борфтористоводородную кислоту 105-130, борную кислоту 50-100, антиокислитель 1,5-5, поверхностно-активное вещество 7-20, при катодной плотности тока 2,0-5,0 А/дм2 и температуре электролита 18-25°С. Технический результат: повышение абразивной и коррозионной стойкости, прочности покрытий в агрессивных средах, снижение коэффициента трения, повышение твердости, износостойкости и термической стабильности покрытий при одновременном повышении пластичности. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к способам электролитического осаждения износостойких антифрикционных покрытий сплавом на основе олова, 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 олова в электролите, содержащем борфтористые соли олова(II), сурьмы(III), меди(II) (RU, патент №2456486, С22С 13/02, 2012).

Недостатком данного способа является невозможность получения коррозионностойких гальванических покрытий на основе сплавов олова 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 антифрикционных покрытий сплавом на основе олова в электролите, содержащем олово борфтористое, медь(II) борфтористую, борфтористоводородную кислоту, борную кислоту, антиокислитель и поверхностно-активное вещество (RU, патент №2166568, C25D 3/56, 1999).

Недостатками данного способа являются низкие коррозийная стойкость и прочность антифрикционных покрытий.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение абразивной и коррозийной стойкости и прочности антифрикционных покрытий сплавом на основе олова в агрессивных средах, снижение коэффициента трения, повышение твердости, износостойкости и термической стабильности материала при одновременном повышении пластичности материала.

Технический результат достигается в способе электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова в электролите, содержащем олово(II) борфтористое, медь(II) борфтористую, сурьму(III) борфтористую, кадмий борфтористый, цинк(II) борфтористый, индий(III) борфтористый, серебро(I) борфтористое борфтористоводородную кислоту, борную кислоту, антиокислитель и поверхностно-активное вещество, при следующем соотношении компонентов, г/л:

олово(II) борфтористое 10-40
медь(II) борфтористая 10-25
сурьма(III) борфтористая 5-10
кадмий борфтористый 5-15
цинк(II) борфтористый 5-15
индий(III) борфтористый 2-5
серебро(I) борфтористое 0,5-1,5
борфтористоводородная кислота 105-130
борная кислота 50-100
антиокислитель 1,5-5
поверхностно активное вещество 7-20
катодная плотность тока, А/дм2 2,0-5
температура, °С 18-25

В качестве антиокислителя используют по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей резорцин, гидрохинон, β-нафтол, фенотиазиновый краситель, фенолсульфоновая кислота, 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.

Большое содержание олова(II) борфтористого в электролите позволяет получить вязкую, пластичную основу покрытия, менее склонную к усталостным разрушениям.

Повышенное содержание меди(II) борфтористой в электролите позволяет получить повышенную твердость покрытия, увеличивает усталостную прочность.

Содержание в электролите борфтористой кислоты в количестве 105-130 г/л позволяет значительно снизить величину предельного тока и обеспечить стабильность электролита.

Введение в электролит борной кислоты в концентрации насыщенного раствора (50-100 г/л) способствует повышению стабильности состава электролита и в процессе электролиза, и при хранении.

Введение в электролит сурьмы(III) борфтористой позволяет существенно влиять на механические свойства покрытия, а именно повышается твердость, уменьшается объемный износ. Наличие сурьмы в покрытии делает его более стойким к эрозии.

Введение в электролит кадмия(II) борфтористого позволяет увеличить ударную прочность и коррозионную стойкость покрытия.

Введение в электролит цинка(II) борфтористого позволяет повысить коррозионную стойкость покрытия. При формировании текстуры покрытия наличие ионов цинка и кадмия в электролите позволяет получать однородную мелкокристаллическую структуру с низкими внутренними напряжениями.

Введение в электролит серебра(II) борфтористого позволяет получать текстуру покрытия, близкую к текстуре, приближающейся по своим свойствам к квазимонокристаллам.

Введение в электролит индия(II) борфтористого позволяет значительно снизить коэффициент трения трущихся поверхностей.

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.

Содержание (концентрация) борфтористоводородной кислоты 105-130 г/л позволяет значительно снизить величину предельного тока и обеспечить стабильность электролита.

Введение в электролит борной кислоты в концентрации насыщенного раствора (50-100 г/л) способствует повышению стабильности состава электролита и в процессе электролиза, и при хранении.

Соотношение компонентов в электролите необходимо поддерживать в вышеуказанных пределах. Отклонение от этих пределов приводит к получению некачественных антифрикционных покрытий сплавом на основе олова(II).

Пример конкретной реализации способа электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова.

В ванну с дистиллированной водой вводят 120 г/л борфтористой кислоты. Затем добавляют борную кислоту в количестве 70 г/л (до насыщения). В полученный раствор борфтористой и борной кислот последовательно добавляют олово(II) борфтористое 30 г/л (в пересчете на металл), медь(II) борфтористую 15 г/л (в пересчете на металл), сурьму(III) борфтористую 7 г/л (в пересчете на металл), кадмий(II) борфтористый 10 г/л (в пересчете на металл), цинк(II) борфтористый 10 г/л (в пересчете на металл), индий(III) борфтористый 3 г/л (в пересчете на металл) и серебро(I) борфтористое 1,0 г/л (в пересчете на металл). В полученный раствор кислот и солей последовательно добавляют по меньшей мере один антиокислитель, выбранный из группы: резорцин 5 г/л, гидрохинон 4 г/л, β-нафтол 4 г/л, фенотиазиновый краситель 1,5 г/л, фенолсульфоновая кислота 1,5 г/л, сульфированный ортокрезол 3 г/л.

В случае использования двух и более антиокислителей суммарное количество этих антиокислителей должно быть в пределах 1,5-5 г/л.

После чего в полученный раствор кислот, солей и антиокислителей последовательно вводят по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, выбранное из группы: желатин 10 г/л, синтанол АЛМ-20 г/л, клей 10 г/л, пентон 12 г/л, крезол 12 г/л, танин 15 г/л, синтанол АЛМ-10 15 г/л, препарат ОС-20 12 г/л, вещество ОП-7 10 г/л, вещество ОП-10 12 г/л, 4-нонилфенол 7 г/л.

В случае использования двух и более поверхностно-активных веществ суммарное количество этих веществ должно быть в пределах 7-20 г/л.

В таблице 1 приведены примеры состава электролита.

В таблице 2 приведены физико-механические свойства антифрикционных покрытий сплавом на основе олова с разным составом электролита (примеры в таблице 1).

Анализ результатов, изложенных в таблице 2, позволяет сделать следующие выводы.

Добавки индия к покрытиям сплавом на основе олова повышает их прочность, твердость, увеличивает коррозионную стойкость. Индий входит в кристаллическую решетку матрицы олова в качестве атомов раствора замещения, способствует упрочнению твердого раствора и повышению усталостной прочности. Из таблицы видно, что добавка индия, равная 0,5 г/л, не дает значимого эффекта, а увеличение концентрации индия более 8 г/л не целесообразно, поскольку значительно повышается стоимость покрытия и не способствует увеличению прочности, так как индий расходуется на образование избыточной γ-фазы.

Добавки сурьмы и меди приводят к увеличению прочности покрытий сплавом на основе олова. Медь и сурьма образуют интерметаллические соединения Cu3Sn, Cu6Sn5, SbSb, которые прочнее оловянной матрицы и эффективно блокируют распространение усталостных трещин. Кроме того, образование этих интерметаллических соединений способствует более тонкому измельчению зернистой структуры твердого раствора. Результаты испытаний, изложенные в таблице, показывают, что добавки сурьмы менее 4 г/л не приводят к существенному упрочнению покрытий сплавом на основе олова, а увеличение концентрации сурьмы свыше 16 г/л не целесообразно из-за усложнения и удорожания технологических процессов нанесения покрытий сплавами на основе олова. Интерметаллические соединения Cu3Sn, Cu6Sn5 способствуют дополнительному упрочнению, так как образуют скелет-сетку в твердом растворе, препятствующую диффузии частиц SbSb в глубь покрытия. Добавка меди менее 2 г/л не способна существенным образом повлиять на прочность, а увеличение концентрации меди свыше 30 г/л делает покрытие хрупким.

Предложенный способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова позволяет повысить абразивную и коррозийную стойкость покрытий в агрессивных средах, увеличить прочность, снизить коэффициент трения, повысить твердость, износостойкость и термическую стабильность материала при одновременном повышении пластичности материала.

1. Способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий из сплава на основе олова в электролите, содержащем олово(II) борфтористое, медь(II) борфтористую, борфтористоводородную кислоту, борную кислоту, антиокислитель и поверхностно-активное вещество, отличающийся тем, что в электролит дополнительно добавляют сурьму(III) борфтористую, кадмий борфтористый, цинк(II) борфтористый, индий(III) борфтористый, серебро(I) борфтористое при следующем соотношении компонентов, г/л:

олово(II) борфтористое 10-40
медь(II) борфтористая 10-25
сурьма(III) борфтористая 5-10
кадмий борфтористый 5-15
цинк(II) борфтористый 5-15
индий(III) борфтористый 2-5
серебро(I) борфтористое 0,5-1,5
борфтористоводородная кислота 105-130
борная кислота 50-100
антиокислитель 1,5-5,0
поверхностно-активное вещество 7-20

а покрытие осаждают при катодной плотности тока 2,0-5,0 А/дм2 и температуре электролита 18-25 °C.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве антиокислителя используют по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей резорцин, гидрохинон, β-нафтол, фенотиазиновый краситель, фенолсульфоновая кислота и сульфированный ортокрезол.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что 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 и 4-нонилфенол.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к нанесению гальванических покрытий сплавом олово-цинк с содержанием цинка в сплаве 20-80%, и может быть использовано для нанесения защитных покрытий, в том числе в виде альтернативы кадмиевым покрытиям.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения на изделия гальванических покрытий цинковым сплавом. Способ электролитического осаждения цинкового сплава в щелочной ванне включает подачу тока через щелочную ванну для электролитического осаждения цинкового сплава, содержащую катод и анод, причем катодная область, включающая катод, и анодная область, включающая анод, отделены друг от друга сепаратором, содержащим электропроводящий электролитный гель, при этом содержащийся в катодной области католит представляет собой щелочной электролит для электролитического осаждения никель-цинкового сплава, содержащий хелатообразователь на основе амина, а анолит, содержащийся в анодной области, представляет собой водный щелочной раствор.

Изобретение относится к области гальванотехники. Способ включает подачу тока через щелочную ванну для электролитического осаждения цинкового сплава, содержащую катод и анод, причем катодная область, включающая катод, и анодная область, включающая анод, отделены друг от друга анионообменной мембраной, католит, содержащийся в катодной области, представляет собой щелочной электролит для электролитического осаждения цинкового сплава, содержащий хелатообразователь на основе амина, а анолит, содержащийся в анодной области, представляет собой водный щелочной раствор.

Изобретение относится к области получения гальванических покрытий цинк-никелевыми сплавами на сталях и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, автомобильной промышленности и других областях.
Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит соль меди и соль никеля, вещество, образующее комплексы с металлами, множество обеспечивающих проводимость солей, отличающихся друг от друга, соединение, выбранное из группы, состоящей из дисульфидных соединений, серосодержащих аминокислот и их солей, соединение, выбранное из группы, состоящей из сульфоновых кислот, сульфимидных соединений, соединений сульфаминовых кислот, сульфонамидов и их солей, и продукт реакции простого глицидилового эфира и многоатомного спирта.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к области упрочнения электроосажденного на стальные детали железохромистого покрытия цементацией, применяемого для восстановленных поверхностей стальных деталей.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и автомобилестроении для защиты от коррозии стальных изделий.

Изобретение относится к области металлургии, в частности получению стального компонента с металлическим покрытием, который используют в качестве материала для кузовов транспортных средств.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей деталей машин, в частности подшипников скольжения автомобильных двигателей.
Изобретение относится к области гальваностегии и может найти применение в радиоэлектронной промышленности, машиностроении и других областях, требующих получения тонких защитных пленок либо нанесения подслоя никель-алюминий. Электролит содержит эвтектическую смесь холин-хлорида и мочевины, причем эвтектическая смесь приготовлена путем смешения компонентов в молярном соотношении, равном 1:2, в которой растворены хлорид никеля и хлорид алюминия в количестве, г/л раствора: хлорид никеля 3,2-33,0, хлорид алюминия 12,5-144,0. Технический результат - получение качественных тонких беспористых покрытий и снижение токсичности электролита за счет использования экологически безопасных компонентов.

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к осаждению сплава пермаллоя Ni81Fe19 для получения магнитомягкого материала элементов интегральных микросистем, концентрирующих или экранирующих магнитное поле. Способ включает электрохимическое осаждение пленок пермаллоя в гальванической ванне с вертикальным расположением электродов на постоянном токе при перемешивании хлоридного электролита, который содержит атомы никеля и железа при соотношении концентраций NNi/NFe = 4,26, соответствующему составу сплава, добавку соляной кислоты вводят для получения pH=1,7 ± 10 % в электролит с температурой 60-70°С, а осаждение проводят при плотности тока 20 ± 1,0 мА/см2 в локальных областях, ограниченных фоторезистивной маской на окисленной кремниевой пластине, поверхность которой металлизирована никелем с подслоем нихрома, при этом катодом и анодом служат листы никелевой фольги и катод контактирует с металлизированным слоем на краю пластины. Технический результат: получение пленок пермаллоя толщиной порядка 10 мкм при снижении механических напряжений в пленке и улучшении магнитных свойств без высокотемпературного отжига. 4 ил.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и автомобилестроении для защиты от коррозии стальных изделий. Электролит для электроосаждения цинк-никелевых покрытий содержит оксид цинка, едкий натр, никель сернокислый, триэтаноламин, диглицин и воду, а также дополнительно включает этилендиаминдиянтарную кислоту (ЭДДЯК) при следующем соотношении компонентов, г/л: оксид цинка 12; едкий натр 100; никель сернокислый 7; триэтаноламин 20; ЭДДЯК 0,5; диглицин 2; вода до 1 литра. Техническим результатом изобретения является снижение скорости коррозии гальванического покрытия с применением экологически безопасного процесса осуществления гальванического покрытия. 3 табл., 4 пр.
Изобретение относится к области гальваностехники и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей деталей машин. Электролит содержит, г/л: сульфат цинка 200-240; сульфат железа 15-20; сульфат алюминия 31-40; карбонат натрия 80-120; гидрохлорид тетраэтиламмония 3-4. Технический результат: повышение физико-механических характеристик покрытия: адгезии, оптимальной структуры осадка, стабильности электролита и снижение дендридообразования.
Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых износостойких покрытий, в частности железо-кобальтовых покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей. Способ включает осаждение покрытия из электролита, содержащего хлорид железа 350-400 кг/м3, хлорид кобальта 5-50 кг/м3, соляную кислоту 0,5-2,0 кг/м3 и воду, на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии тока 1,2-6,0 при температуре электролита 30-50°C, при этом в состав электролита вводят хлорид натрия в количестве 5-20 кг/м3, а осаждение ведут в интервале катодных плотностей тока 60-100 А/дм2. Технический результат: повышение стабильности электролита, предотвращение быстрого его окисления, увеличение электропроводности электролита и скорости осаждения покрытия.

Изобретение относится к изготовлению дырчатых пластин аэрозольных устройств. Изготовление заготовки аэрозолеобразующей дырчатой пластины для ингаляционного распылителя лекарственного средства включает обеспечение матрицы из проводящего материала, нанесение на матрицу защитного покрытия в виде набора столбиков, гальванизацию областей вокруг столбиков, удаление защитного покрытия с получением заготовки из нанесенного гальваническим образом материала с образующими аэрозоль отверстиями в местах, где были столбики защитного покрытия, и удаление заготовки с матрицы. Указанные столбики имеют глубину в диапазоне от 5 до 40 мкм, ширину в плоскости матрицы в диапазоне от 1 до 10 мкм и плотность в диапазоне от 111 до 2500 мм-2. При этом за указанными стадиями нанесения защитного покрытия и гальванизации следует по меньшей мере один последующий цикл нанесения защитного покрытия и гальванизации поверх указанного нанесенного гальваническим образом материала для увеличения толщины заготовки. Общую толщину заготовки в по меньшей мере одном последующем цикле доводят до значения более 50 мкм. По меньшей мере один последующий цикл обеспечивает после удаления защитного покрытия области, по меньшей мере некоторые из которых перекрывают множество образующих аэрозоль отверстий, и нанесенный гальваническим образом материал, который закрывает некоторые из образующих аэрозоль отверстий. Указанный по меньшей мере один последующий цикл выполняют в соответствии с необходимым расходом через дырчатую пластину. В результате обеспечивается увеличение производительности распылителя. 7 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и других отраслях промышленности. Способ включает электролитическое осаждение антифрикционных покрытий из сплава на основе олова в электролите, содержащем, гл: олово борфтористое 10-40, медь борфтористую 10-25, сурьму борфтористую 5-10, кадмий борфтористый 5-15, цинк борфтористый 5-15, индий борфтористый 2-5, серебро борфтористое 0,5-1,5, борфтористоводородную кислоту 105-130, борную кислоту 50-100, антиокислитель 1,5-5, поверхностно-активное вещество 7-20, при катодной плотности тока 2,0-5,0 Адм2 и температуре электролита 18-25°С. Технический результат: повышение абразивной и коррозионной стойкости, прочности покрытий в агрессивных средах, снижение коэффициента трения, повышение твердости, износостойкости и термической стабильности покрытий при одновременном повышении пластичности. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Наверх