Электролит и способ получения защитного покрытия на основе никеля



Владельцы патента RU 2764533:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") (RU)

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения защитного покрытия на детали, работающие под нагрузкой в агрессивных средах, для повышения надежности изделий и устройств и для увеличения срока их эксплуатации. Электролит содержит сернокислый семиводный никель 40-45 г/л, цитрат натрия 250-290 г/л, вольфрамат натрия 115-130 г/л, хлорид аммония 26-27 г/л и воду - остальное. Способ включает подготовку электролита и электроосаждение покрытия на металлическую основу при рН=7,5-8,5, температуре электролита 60-70°С и плотности тока осаждения 5-10 А/дм2. Технический результат: создание универсального электролита и способа нанесения защитного покрытия на детали из низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали, меди и медных сплавов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения защитного покрытия на детали, работающие под нагрузкой в агрессивных средах для повышения надежности изделий и устройств и для увеличения срока их эксплуатации.

Известны способы электроосаждения защитных покрытий на основе никеля [1, 2, 3, 4]. Недостатком указанных способов является низкая твердость покрытияи ограниченное количество материалов основы.

Наиболее близким к предлагаемому, т.е. прототипом, является способ осаждения покрытия Ni-W на изделия из стали, меди [4]. Недостатками прототипа являются низкая скорость осаждения покрытия и узкий спектр покрываемых материалов.

Техническим результатом изобретения является создание универсального электролита и способа нанесения защитного покрытия на детали из низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали, меди и медных сплавах. Скорость роста защитного покрытия составляет 20-24 мкм/ч, при этом защитное покрытие обладает высокими значениями микротвердости до 8,2 ГПа и обеспечивает высокую коррозионную стойкость и термическую стабильность механических свойств при температурах до 400°С. Скорость коррозии в 3-х процентном водном растворе хлорида натрия составляет менее 0,01 мм/год.

Технический результат достигается тем, что подготавливают водный электролит, содержащий сернокислый никель в количестве 40-45 г/л, цитрат натрия в количестве 250-290 г/л, вольфрамат натрия в количестве 115-130 г/л, хлорид аммония в количестве 26-27 г/л. Производят электроосаждение защитного покрытия на основе никеля на металлическую основу из предложенного электролита при рН=7,5-8,5, температуре электролита 60-70°С и плотности тока 5-10 А/дм2.

За счет присутствия в электролите указанного количества хлорида аммония при условиях электролиза осаждение происходит на ювинильную поверхность, лишенную оксидных пленок, что позволяет получать одинаково качественные покрытия на углеродистых и нержавеющих сталях, меди и ее сплавах.

Предложенный состав электролита позволяет проводить осаждение при высокой плотности тока 5-10 А/дм2, что обеспечивает значительную скорость роста 20-24 мкм/ч, при высоком содержании вольфрама в покрытии до 45-50 масс. %, что в свою очередь обеспечивает высокие значения микротвердости 7,6-8,2 ГПа и коррозионной стойкости, в том числе при температурах до 400°С.

В НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» с использованием предложенного способа и электролита были получены покрытия на детали из низкоуглеродистой стали, высоколегированной стали, меди и медных сплавах.

Пример 1

Электрохимическое осаждение защитного покрытия на деталь из стали марки Ст. 3 проводилось в течение одного часа при плотности тока 10 А/дм2 и температуре 65°С. Электролит содержал (г/л):

сернокислый семиводный никель 42
цитрат натрия 285
вольфрамат натрия 115
хлорид аммония 26
величина рН 8
вода и примеси остальное

Толщина покрытия составляет 22 мкм. Микротвердость покрытия составляет 7,8 ГПа. Скорость коррозии в хлоридной среде составляет менее 0,01 мм/год. Проведенные испытания показали сохранение удовлетворительных свойств покрытия при температурах до 400°С.

Пример 2

Электрохимическое осаждение защитного покрытия на деталь из меди марки M1 проводилось в течение 1,5 часов при рН 8, плотности тока 7 А/дм2 и температуре 70°С в электролите, содержащем (г/л):

сернокислый семиводный никель 42
цитрат натрия 250
вольфрамат натрия 115
хлорид аммония 27
вода и примеси остальное

Толщина покрытия составляет 20 мкм. Микротвердость покрытия составляет 8,0 ГПа. Скорость коррозии в хлоридной среде составляет менее 0,01 мм/год. Проведенные испытания показали сохранение удовлетворительных свойств покрытия при температурах до 400°С.

Пример 3

Электрохимическое осаждение защитного покрытия на пластину из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т проводилось в течение 30 мин при рН 7,2, плотности тока 10 А/дм2 и температуре 70°С в электролите, содержащем (г/л):

сернокислый семиводный никель 45
цитрат натрия 285
вольфрамат натрия 130
хлорид аммония 27
вода и примеси остальное

Толщина покрытия составляет 10 мкм. Микротвердость покрытия составляет 8,2 ГПа. Скорость коррозии в хлоридной среде составляет менее 0,01 мм/год. Проведенные испытания показали сохранение удовлетворительных свойств покрытия при температурах до 400°С.

Пример 4

Электрохимическое осаждение защитного покрытия на пластину из низкоуглеродистой стали марки Ст. 20 проводилось при рН 8,5, плотности тока 10 А/дм2 и температуре 60°С в электролите, содержащем (г/л):

сернокислый семиводный никель 40
цитрат натрия 290
вольфрамат натрия 115
хлорид аммония 26
вода и примеси остальное

Толщина покрытия составляет 23 мкм. Микротвердость покрытия составляет 7,9 ГПа. Скорость коррозии в хлоридной среде составляет менее 0,01 мм/год. Проведенные испытания показали сохранение удовлетворительных свойств покрытия при температурах до 400°С.

Литература

1. Патент RU 2713763, C1 C25D 11/02 «Способ получения беспористого композиционного покрытия»

2. Tohru Yamasaki. High-strength nanocrystalline Ni-W alloys produced by electrodeposition // Mater. Phys. Mech., 1 (2000), pp. 127-132.

3. Патент RU 2586371, C1 C25D 15/00 «Способ электроосаждения композиционных покрытий на основе никеля и наноразмерного диоксида циркония».

4. Патент 7927, Республика Беларусь, МПК C25D 3/56. Электролит и способ получения защитного покрытия сплавом никель-вольфрам, (BY) а20031190, заявл. 18.12.2003, опубл. 30.04.2006.

1. Электролит для получения защитного покрытия, содержащего никель и вольфрам, включающий сернокислый семиводный никель, вольфрамат натрия и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цитрат натрия и хлорид аммония, при следующем соотношении компонентов, г/л:

сернокислый семиводный никель 40-45
вольфрамат натрия 115-130
цитрат натрия 250-290
хлорид аммония 26-27
вода остальное

2. Способ получения защитного покрытия, содержащего никель и вольфрам, включающий подготовку электролита, электрохимическое нанесение защитного покрытия на металлическую основу, отличающийся тем, что для нанесения покрытия подготавливают электролит, содержащий, г/л: сернокислый семиводный никель 40-45, вольфрамат натрия 115-130, цитрат натрия 250-290, хлорид аммония 26-27, воду - остальное, и осуществляют электрохимическое нанесение защитного покрытия при рН=7,5-8,5, температуре электролита 60-70°С, плотности тока 5-10 А/дм2.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве металлической основы используют низкоуглеродистую или нержавеющую сталь, или медь, или медные сплавы.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что получают защитное покрытие, содержащее 45-50 мас. % вольфрама, остальное - никель.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, а именно к способу изготовления стального листа покрытием на цинковой основе и может быть использовано при изготовлении механических транспортных средств. Способ изготовления стального листа с покрытием включает следующие стадии: нанесение на стальной лист первого покрытия, состоящего из никеля и имеющего толщину в диапазоне между 600 нм и 950 нм, рекристаллизационный отжиг упомянутого стального листа с покрытием при температуре в диапазоне между 820 и 1200°С, нанесение на стальной лист, полученный на предыдущей стадии, второго покрытия на цинковой основе, не содержащего никель.

Изобретение относится к области электрохимического получения материалов, пригодных для эксплуатации в условиях высокотемпературного топливного элемента. Способ нанесения жаропрочного покрытия, имитирующего стеллит на основе Co-Cr-W, на поверхность нержавеющей стали включает электрохимическое нанесение покрытия и обезводороживающую обработку, при этом электрохимическое нанесение покрытия проводят из водно-диметилформамидного раствора (1:1) с содержанием CrCl3 в концентрации 1,2-1,7 моль/л, хлорида кобальта в концентрации 0,005-0,01 моль/л и вольфрамата натрия в концентрации 0,01-0,05 моль/л при рН 1,2–2,0 и плотности тока 20-50 А/дм2, а обезводороживающую обработку проводят в градиентном режиме от начальной температуры 120±10°С до конечной температуры 220±10°С в течение 3 ч, при этом для равномерного распределения тока применяют защитные экраны из полипропилена.

Изобретение относится к области гальванотехники. Ванна содержит (i) по меньшей мере один источник ионов цинка; (ii) по меньшей мере одно производное триазола, (iii) по меньшей мере одно первое производное полиэтиленгликоля, имеющее общую формулу R4-[O-CH2-CH2]n-O-R5, в которой n составляет в диапазоне от 2 до 200; R4 выбран из группы, состоящей из линейного или разветвленного C1-C18-алкила, 4-нонилфенила и линейного или разветвленного C1-C18-алкила, имеющего карбоксильную группу; R5 выбран из группы, состоящей из -CH2-CH2-CH2-SO3Z, -CH2-CH2-SH и тозила, причем Z представляет собой одновалентный катион, такой как ион калия, натрия или аммония; и (iv) в случае гальванической ванны электроосаждения цинк-никелевого сплава по меньшей мере один источник ионов никеля.

Изобретение относится к области гальванотехники, а именно к электроосаждению антифрикционных покрытий сплавом свинец-олово-медь и может быть использовано в машиностроении, судостроении, сельском хозяйстве, атомной промышленности и др. отраслях промышленности.
Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано для нанесения защитных коррозионностойких покрытий, обладающих хорошей паяемостью и антифрикционными свойствами. Способ включает электроосаждение сплава из электролита, содержащего ацетат свинца, индий азотнокислый, ацетат натрия, уксусную кислоту, при этом он дополнительно содержит в качестве поверхностно-активного органического вещества моющее средство «Капля VOX суперактивный кислород», осаждение проводят из электролита при следующем соотношении компонентов, г/л: ацетат свинца (на металл) 2,5-7,5; индий азотнокислый (на металл) 5-7,5; ацетат натрия 50-100; уксусная кислота (96%) 100 мл/л; моющее средство «Капля VOX суперактивный кислород» 0,2-0,4 мл/л, при температуре 20-50°С, рН 4-5 и катодной плотности тока 0,2-0,75 А/дм2 с использованием инертных анодов, при этом формируют равномерные, мелкокристаллические покрытия сплавом индий-свинец с содержанием индия от 12 до 86%.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для электролитического осаждения слоя цинк-никелевого сплава на подложку. Способ включает прерывание выполнения электролитического осаждения слоя цинк-никелевого сплава на поверхность подложки прекращением подачи тока от внешнего источника тока к каждому из растворимого(-ых) цинкового(-ых) анода(-ов) и к каждому из растворимого(-ых) никелевого(-ых) анода(-ов); и причем после этого по меньшей мере один растворимый цинковый анод, который остается в электролизной реакционной емкости, электрически соединен электрическим соединительным элементом с образованием электрического соединения с по меньшей мере одним растворимым никелевым анодом, который остается в электролизной реакционной емкости, в течение по меньшей мере части заданного периода времени, в котором не подают ток от внешнего источника тока к каждому из растворимого(-ых) цинкового(-ых) анода(-ов) и к каждому из растворимого(-ых) никелевого(-ых) анода(-ов).

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано гальванического осаждения покрытий из цинка и цинкового сплава из щелочной ванны для нанесения покрытия с пониженным разложением органических добавок в ванне. Способ гальванического осаждения цинк-никелевых покрытий из щелочной ванны для нанесения покрытия, содержащей цинк-никелевые электролиты и органические добавки, которые включают комплексообразующие агенты, содержащие амины, в котором в качестве анода используют электрод, который нерастворим в ванне и содержит металлический марганец и/или оксид марганца, причем электрод изготавливают из металлического марганца или марганецсодержащего сплава, который содержит по меньшей мере 5 мас.% марганца, или изготавливают из электропроводящей подложки и нанесенного на нее покрытия из металлического марганца и/или оксида марганца, причем покрытие из металлического марганца и/или оксида марганца содержит по меньшей мере 5 мас.% марганца, в расчете на общее количество марганца, в составе покрытия из металлического марганца и оксида марганца, или изготавливают из композиционного материала, содержащего металлический марганец и/или оксид марганца и электропроводящий материал, причем композиционный материал содержит по меньшей мере 5 мас.% марганца, в расчете на общее количество марганца, в составе покрытия из металлического марганца и оксида марганца.

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к процессам электрохимического осаждения покрытия Zn-Ni-Co, и может быть использовано в производстве конструкционных коррозионностойких материалов для эксплуатации в агрессивных средах. Способ включает электроосаждение цинк-никель-кобальтового покрытия на поверхность стали, подвергнутую предварительной механической обработке, обезжириванию, травлению, удалению окисных пленок с последующей промывкой в воде, при этом электроосаждение проводят используя реверсивный режим от 125 до 155 циклов электролиза при катодной плотности тока ik=0,5-2,0 А/дм2, анодной плотности тока ia=4,0-5,0 А/дм2, при длительности катодной поляризации одного цикла τk=15-20 с и длительности анодной поляризации одного цикла τа=1,0 с, при температуре электролита с графитовым анодом от 20°С до 25°С, рН от 4,5 до 5,5, при этом электролит дополнительно содержит соль серной кислоты Na2SO4, в качестве ZnSO4 содержит ZnSO4⋅7H2O, в качестве NiSO4 - NiSO4⋅7H2O, в качестве CoSO4 - CoSO4⋅7H2O при следующем соотношении компонентов, г/л: ZnSO4⋅7H2O 60,0-72,0; NiSO4⋅7H2O 34,0-39,0; CoSO4⋅7H2O 19,7-33,7; Na2SO4 60,0-72,0; глицин 52,5-70,0; вода остальное.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении для получения покрытий сплавом хром-ванадий на восстанавливаемых в размер изношенных деталей машин, в частности сельскохозяйственных машин, а также для изготовления инструмента. Электролит содержит, г/л: хромовый ангидрид CrО3 80-220, серную кислоту H2SO4 0,8-2,2, йодистый калий 3-5, Na3VO4 8-30, 1-амино-8-нафтол-3,6-дисульфокислоту 0,5-3,0.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, автомобильной промышленности и других отраслях. Электролит содержит, г/л: цинк сернокислый 10-20, железо (II) сернокислое 10-20, аммоний щавелевокислый 80-100, препарат ОС-20 0,4-0,8 и воду до 1 л, при этом pH составляет 5-6, температура 25-60°С.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2020-12-22 2022-01-19T11:18:20
Наверх