FR2763607A1

FR2763607A1 - Electrolytic coating of metal with nickel-phosphorous alloy

Info

Publication number: FR2763607A1
Application number: FR9706182A
Authority: FR
Inventors: Thierry Schmitz
Original assignee: Electro Recherche SARL
Current assignee: Electro Recherche SARL
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 1998-11-27
Anticipated expiration: 2017-05-21
Also published as: FR2763607B1

Abstract

A piece of metal is coated with nickel containing 5-20% phosphorous by using it as the cathode in an electrolytic bath containing nickel sulphate and phosphorised oxacid at 50-80 deg C, using a platinised titanium anode and a current density of 20-40 A/dm<2>. Also claimed is a metal piece so coated, the coating exhibiting a Vickers hardness of 600 HV.

Description

La présente invention concerne un procédé de revêtement d'une pièce métallique par dépôt d'une couche de nickel renfermant 5 à 20 de phosphore. The present invention relates to a process for coating a metal part by depositing a layer of nickel containing 5 to 20 phosphorus.

Il est bien connu que, dans tous les domaines de l'industrie, il est nécessaire de protéger les pièces en métal ou alliage métallique (fonte, fer, cuivre, aluminium, ...) contre la corrosion. It is well known that, in all areas of industry, it is necessary to protect parts made of metal or metal alloy (cast iron, iron, copper, aluminum, etc.) against corrosion.

Parmi les procédés les plus couramment utilisés, on peut mentionner le revêtement par dépôt d'une couche de nickel (nickelage) qui est connu depuis déjà de nombreuses dizaines d'années : le nickel se distingue, en effet, par une bonne résistance à de nombreux agents chimiques qui lui permet de conserver un excellent poli sous l'action de la corrosion atmosphérique. Among the most commonly used processes, we can mention the coating by depositing a layer of nickel (nickel plating) which has already been known for many decades: nickel is distinguished, in fact, by a good resistance to numerous chemical agents which allow it to retain an excellent polish under the action of atmospheric corrosion.

Il est à noter que le nickel peut être utilisé pour le dépôt de couches de protection, mais également en tant que couche intermédiaire avant chromage. It should be noted that nickel can be used for depositing protective layers, but also as an intermediate layer before chrome plating.

Parmi les procédés de revêtement de pièces métalliques, il faut distinguer, d'une part, les procédés électrolytiques et, d'autre part, les procédés chimiques. Among the processes for coating metal parts, it is necessary to distinguish, on the one hand, electrolytic processes and, on the other hand, chemical processes.

Les procédés électrolytiques consistent, schématiquement, à plonger la pièce à traiter dans un bain électrolytique, à relier cette pièce au pôle négatif d'un générateur de courant dont le pôle positif est relié à une anode plongeant également dans le bain électrolytique et à faire passer, dans ce dernier, un courant provoquant le dépôt. Electrolytic processes consist, schematically, in immersing the part to be treated in an electrolytic bath, in connecting this part to the negative pole of a current generator, the positive pole of which is connected to an anode also immersed in the electrolytic bath and in passing , in the latter, a current causing the deposit.

Les procédés chimiques consistent en une simple immersion de la pièce à traiter dans un bain renfermant le métal à déposer. Chemical processes consist of a simple immersion of the part to be treated in a bath containing the metal to be deposited.

Les procédés de nickelage chimique par lesquels on immerge à la pièce à traiter dans une solution de divers sels de nickel sont, depuis longtemps, classiquement utilisés pour l'obtention de revêtements décoratifs de faible épaisseur. The chemical nickel-plating processes by which the part to be treated is immersed in a solution of various nickel salts have long been conventionally used for obtaining decorative coatings of low thickness.

Plus récemment, on a mis au point un procédé de nickelage chimique, en particulier de pièces ferreuses ou cuivreuses ou de pièces en des alliages d'aluminium, par dépôt d'une couche dure d'un alliage de nickel à quelques pour cent de phosphore ; conformément à ce procédé, la pièce a traiter est immergée dans un bain chaud contenant du sulfate de nickel et un hypophosphate alcalin jouant le rôle d'agent réducteur, le cas échéant, en présence d'un catalyseur et d'agents stabilisants. More recently, a chemical nickel plating process has been developed, in particular of ferrous or copper parts or of parts made from aluminum alloys, by depositing a hard layer of a nickel alloy with a few percent phosphorus. ; in accordance with this process, the part to be treated is immersed in a hot bath containing nickel sulphate and an alkaline hypophosphate acting as a reducing agent, where appropriate, in the presence of a catalyst and stabilizing agents.

Un tel procédé permet de déposer des revêtements de grande dureté ; de plus, la vitesse de dépôt est très faible empêchant ainsi l'obtention de revêtements d'épaisseur suffisante dans un temps limité permettant une bonne productivité. Such a process makes it possible to deposit coatings of great hardness; in addition, the deposition rate is very low, thus preventing the production of coatings of sufficient thickness in a limited time allowing good productivity.

La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient en proposant un procédé permettant de déposer sur une pièce métallique une couche épaisse dure et adhérente de nickel renfermant 5 à 20 % de phosphore. The object of the present invention is to remedy this drawback by proposing a method making it possible to deposit on a metal part a thick hard and adherent layer of nickel containing 5 to 20% of phosphorus.

Ce procédé est caractérisé en ce que l'on plonge la pièce à traiter dans un bain électrolytique renfermant du sulfate de nickel ainsi qu'au moins un oxacide phosphoré et ayant une température de l'ordre de 50 à 800C, on relie cette pièce au pôle négatif d'un générateur de courant dont le pôle positif est relié à une anode de préférence en titane platiné plongeant également dans le bain électrolytique et l'on fait passer, dans ce dernier, un courant correspondant à une densité de 20 à 40 A/dm2. This method is characterized in that the part to be treated is immersed in an electrolytic bath containing nickel sulphate and at least one phosphorus oxacid and having a temperature of the order of 50 to 800C, this part is connected to the negative pole of a current generator, the positive pole of which is connected to an anode preferably made of platinized titanium also immersed in the electrolytic bath and a current corresponding to a density of 20 to 40 A is passed through the latter / dm2.

L'invention propose donc schématiquement de modifier le procédé chimique connu susmentionné en remplaçant l'hypophosphate réducteur par une source de courant de façon à déposer sur une pièce métallique une couche composite de nickel et de phosphore non plus par voie chimique mais par voie électrochimique. The invention therefore proposes schematically to modify the aforementioned known chemical process by replacing the reducing hypophosphate by a current source so as to deposit on a metal part a composite layer of nickel and phosphorus no longer chemically but electrochemically.

L'expérience a permis de constater que l'on peut ainsi déposer, à une vitesse de l'ordre de 4 ym par minute, un revêtement à la fois dur et adhérent. Experience has shown that it is thus possible to deposit, at a speed of the order of 4 μm per minute, a coating which is both hard and adherent.

On a, par ailleurs, pu établir que la solution électrolytique doit, avantageusement, avoir un pH essentiellement compris entre 0,8 et 2,2, de préférence de l'ordre de l,7 ; selon l'invention, le pH peut être ajusté dans cette plage par addition de carbonate de nickel ou d'acide sulfurique. It has, moreover, been possible to establish that the electrolytic solution must, advantageously, have a pH essentially between 0.8 and 2.2, preferably of the order of 1.7; according to the invention, the pH can be adjusted within this range by adding nickel carbonate or sulfuric acid.

On a également constaté que la température du bain électrolytique est, de préférence, de l'ordre de 750C et la densité de courant passant dans celui-ci de l'ordre de 2 30 A/dm
Selon une autre caractéristique de l'invention, le bain électrolytique renferme un mélange d'acide phosphorique et d'acide phosphoreux.It has also been found that the temperature of the electrolytic bath is preferably of the order of 750 ° C. and the current density flowing therein is of the order of 2 30 A / dm.
According to another characteristic of the invention, the electrolytic bath contains a mixture of phosphoric acid and phosphorous acid.

Plus précisément, ce bain peut avantageusement renfermer entre 200 et 600 g/l de NiS04, 6H20, entre 20 et 100 g/l d'H3P03 et entre 20 et 100 g/l d'H3P04. More precisely, this bath can advantageously contain between 200 and 600 g / l of NiSO4, 6H20, between 20 and 100 g / l of H3PO3 and between 20 and 100 g / l of H3PO4.

A titre d'exemple, la composition suivante du bain électrolytique s'est avérée particulièrement avantageuse
NiS04, 6H20 500 g/l
H3P03 40 g/l
H3P04 40 g/l
NiCO3, 6H2O 50 g/l.By way of example, the following composition of the electrolytic bath has proved to be particularly advantageous
NiS04, 6H20 500 g / l
H3P03 40 g / l
H3P04 40 g / l
NiCO3, 6H2O 50 g / l.

L'invention se rapporte également à une pièce métallique revêtue d'une couche de nickel renfermant 5 à 20 % de phosphore par le procédé susmentionné et ayant une dureté
Vickers d'environ 600 HV.The invention also relates to a metal part coated with a layer of nickel containing 5 to 20% phosphorus by the aforementioned method and having a hardness
Vickers of about 600 HV.

La teneur en phosphore de ce revêtement est, de préférence, essentiellement égale à 14 %. The phosphorus content of this coating is preferably substantially equal to 14%.

Claims

10) A method of coating a metal part by depositing a layer of nickel containing 5 to 20 W of phosphorus, characterized in that the part to be treated is immersed in an electrolytic bath containing nickel sulphate as well as at least one phosphorus oxacid and having a temperature of the order of 50 to 800C, this part is connected to the negative pole of a current generator, the positive pole of which is connected to an anode preferably in platinized titanium also immersed in the bath electrolytic and is passed through the latter, a current corresponding to a density of 20 to 40 A / dm2.

20) Method according to claim 1, characterized in that the pH of the electrolytic bath is adjusted to a value between 0.8 and 2.2, preferably by adding nickel carbonate or sulfuric acid.

30) Method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the electrolytic bath contains a mixture of phosphoric acid and phosphorous acid.

4) Method according to claim 3, characterized in that the electrolytic bath contains between 200 and 600 g / l of Ni

S04, 6H2O, between 20 and 100 g / l of H3PO3 and between 20 and 100 g / l of H3PO4.

50) Method according to claim 4, characterized in that the electrolytic bath has, essentially, the following composition NiS04, 6H2O 500 g / l

H3P03 40 g / l

H3P04 40 g / l NiC03, 6H2O 50 g / l.

60) Metal part coated with a layer of nickel containing 5 to 20 W of phosphorus by the method according to any one of claims l to 5, characterized in that the Vickers hardness of the coating is about 600 HV.

70) Part according to claim 5, characterized in that the coating has a phosphorus content essentially equal to 14 W.