Результат интеллектуальной деятельности: РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ НИКЕЛЬ-ФОСФОРНЫХ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к области нанесения металлических покрытий, и может быть использовано при никелировании стальных деталей.

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 по технической сущности (прототип) является раствор для химического осаждения композиционных никелевых покрытий (патент РФ №2235803 опуб. 10.02.2004) следующего состава, г/л:

Однако покрытия, полученные из этого раствора, обладают недостаточной твердостью за счет введения в раствор водорастворимого полимера, что приводит к снижению износостойкости и высокому коэффициенту трения.

Перед авторами стояла задача повышения износостойкости покрытий путем повышения твердости и снижения коэффициента при сохранении высокой адгезии с основой.

Поставленная задача решается тем, что в растворе для химического осаждения композиционных никелевых покрытий, содержащем никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, дополнительно введен полититанат калия, интеркалированный медью, и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Полититанаты калия сохраняют свою структуру и свойства до 850°C. Нагрев до температуры, превышающей 900°C, приводит к их перекристаллизации в нановолокна тетратитаната калия и/или гексатитаната калия. Полититанат калия, интеркалированный медью, представляет собой порошок желто-зеленого цвета. Получают его следующим методом: полититанат калия обрабатывают водным раствором тетрааммиаката меди и подвергают его предварительной термообработке при температуре 150-200°C, полученный осадок подвергают отжигу в атмосфере сухого воздуха при температуре 900-1050°C в течение 70-90 минут с последующим остыванием в печи.

Введение в никель-фосфорные покрытия полититапата калия, интеркалированного медью, обеспечивает снижение коэффициента трения и повышение износостойкости композиционных никель-фосфорных покрытий.

Концентрация вводимого полититаната калия, интеркалированного медью, подобрана экспериментально таким образом, чтобы обеспечить достижение поставленной задачи.

Сущность изобретения заключается в том, что частицы полититаната калия, интеркалированного медью в процессе нанесения покрытий соосаждаются с ионами никеля на поверхность стали, а его волокнистая наноструктура оказывает армирующий эффект и увеличивает прочность покрытия, твердость, что существенно снижает износ деталей.

Пример приготовления раствора для химического осаждения композиционных никель-фосфорных покрытий.

В процессе приготовления раствора компоненты: никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, растворяют в дистиллированной воде, каждый компонент отдельно при температуре 18-25°C, а после фильтрации сливают вместе. Полититанат калия, интеркалированный медью, вводят в раствор для химического никелирования, затем доводят температуру раствора до 35-40°C, загружают в ванну изделия, добавляют натрия гипофосфит. Процесс осаждения ведут при температуре 50-65°C в течение 50-60 минут.

Осажденное покрытие подвергают термообработке при 370-390°C в течение 2-3 часов.

В таблице 1 представлены составы разработанных растворов и раствор по прототипу.

Покрытия из разработанных составов наносили на изделия из стали СТ30.

Подготовку образцов перед нанесением покрытий осуществляли по известным методикам (Вишенков С.А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975 г.). Эффективность полученного покрытия из предлагаемых составов оценивали по изменению коэффициента трения износостойкости и микротвердости. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, введение в состав раствора полититаната калия, интеркалированного медью, позволяет повысить толщину покрытия, снизить коэффициент трения, повысить износостойкость разработанного покрытия.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый раствор для химического осаждения композиционных никель-фосфорных покрытий отвечает требованию изобретательского уровня и может быть использован в промышленности, а также проведенный патентно-информационный поиск позволяет нам судить о новизне изобретения и предлагаемый раствор может быть защищен патентом Российской Федерации.