ITUB20151322A1 - Processo elettrolitico per il rivestimento di superfici metalliche allo scopo di conferire alta resistenza all’usura. - Google Patents

Processo elettrolitico per il rivestimento di superfici metalliche allo scopo di conferire alta resistenza all’usura. Download PDF

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Description

Barzan? & Zanardo
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PROCESSO ELETTROLITICO PER IL RIVESTIMENTO DI SUPERFICI METALLICHE ALLO SCOPO DI CONFERIRE ALTA RESISTENZA ALL?USURA.
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5 La presente invenzione concerne un processo elettrolitico per il rivestimento di superfici metalliche. Pi? in particolare, la presente invenzione concerne un processo elettrolitico per il rivestimento di superfici metalliche con uno strato comprendente una 10 matrice in lega nichel/fosforo e particelle di carburo di boro, allo scopo di conferire alta resistenza all?usura.
E? assai sentita la necessit? di produrre articoli in metallo aventi un?elevata resistenza all?usura 15 superficiale. In genere, i rivestimenti di articoli in metallo sono realizzati convenzionalmente tramite cromatura, cio? deposizione per via elettrolitica di uno strato di cromo di spessore dell?ordine di 100 ?m. La cromatura, pur avendo costi contenuti, non consente 20 sempre di ottenere rivestimenti ad elevata uniformit?, soprattutto nel caso di superfici con geometria complessa (ad esempio rigature o altre incisioni profonde) in cui, a causa dell?effetto punta, si ottengono spessori eccessivi sulle punte e scarsi nelle 25 gole delle incisioni. Inoltre, l?utilizzo di cromo esavalente pone seri problemi dal punto di vista della sostenibilit? ambientale, a causa dell?elevata tossicit? di questo metallo.
Un altro tipo di rivestimento atto a conferire 30 resistenza all?usura ? quello che impiega carburo di tungsteno, il quale consente di ottenere superfici ad
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elevata durezza (durezza Vickers attorno a 1300 HV), ma con costi assai elevati, tali da limitarne l?uso a specifiche applicazioni industriali.
Nella domanda di brevetto EP 1 067 220 A2 si 5 descrive un processo per la realizzazione di un rivestimento con carburo di boro in matrice nichel fosforo, in cui l?articolo da rivestire viene sottoposto ad elettrodeposizione in un bagno elettrolitico che comprende due o pi? sali di nichel, 10 in particolare una miscela di nichel solfato e nichel cloruro, almeno un agente complessante, almeno un sale di fosforo, un agente antitensionante e carburo di boro sottoforma di polvere, avente una dimensione delle particelle da 3 a 6 ?m. Il catodo ? costituito dal 15 materiale da rivestire, mentre l?anodo ? costituito da nichel elettrolitico. Il processo elettrolitico viene realizzato ad una temperatura da 40?C a 70?C con una densit? di corrente da 1 a 10 A/dm<2>, sotto agitazione. L?articolo cos? rivestito viene quindi sottoposto ad un 20 trattamento termico, in particolare ad una temperatura da 250?C a 400?C.
La Richiedente si ? posta il problema tecnico di produrre un rivestimento di superfici metalliche che consenta di ottenere elevata resistenza all?usura, e 25 nel contempo elevate prestazioni in termini di resistenza alla corrosione da parte dell?ossigeno o di altri agenti chimici, con spessori controllati e uniformi anche in presenza di superfici a geometria complessa. Inoltre, la Richiedente si ? posta il 30 problema di mettere a punto un processo di rivestimento elettrolitico che consenta l?impiego di anodi
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insolubili, cio? anodi che rimangano inalterati durante il processo, senza apprezzabile consumo del materiale che li costituisce, cos? da consentire l?utilizzo di anodi insolubili di comune impiego nei processi 5 convenzionali di cromatura.
Questi e ulteriori obiettivi che verranno meglio illustrati nel seguito sono stati raggiunti dalla Richiedente tramite un processo cos? come definito nel seguito della descrizione e nelle rivendicazioni 10 allegate, il quale consente di ottenere uno strato di rivestimento comprendente una matrice in lega nichel/fosforo (Ni/P) e particelle di carburo di boro aventi una dimensione media da 0,01 ?m a 2 ?m.
In un primo aspetto la presente invenzione 15 riguarda pertanto un processo per il rivestimento di un articolo in metallo, che comprende:
- predisporre un bagno elettrolitico che comprende una sospensione di particelle di carburo di boro, aventi una dimensione media da 0,01 ?m a 2 ?m, 20 preferibilmente da 0,05 ?m a 1 ?m, in una soluzione acquosa comprendente:
almeno un sale di nichel (II);
almeno un composto del fosforo scelto tra: acido fosforico, acido fosforoso, acido ipofosforoso o loro 25 sali;
almeno un tensioattivo;
- immergere nel bagno elettrolitico un catodo che comprende l?articolo da rivestire e un anodo, ed effettuare una elettrodeposizione tramite passaggio di 30 corrente continua nel bagno elettrolitico;
- sottoporre l?articolo in metallo cos? rivestito ad un trattamento termico.
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Tale processo consente di ottenere l?articolo in metallo rivestito con uno strato comprendente una matrice in lega nichel/fosforo (Ni/P) e particelle di carburo di boro aventi una dimensione media da 0,01 ?m 5 a 2 ?m, le quali sono presenti in una quantit? molto elevata, in genere dal 10% al 50% in volume, preferibilmente da 25% a 45% in volume, rispetto al volume complessivo del rivestimento. Lo strato di rivestimento cos? ottenuto ? dotato di elevatissima 10 resistenza all?usura, anche ad alte temperature, e alta durezza (fino a 1500 HV), e nel contempo elevata uniformit? di spessore.
L?articolo in metallo da rivestire pu? essere formato almeno in parte da un metallo scelto ad esempio 15 tra: acciaio, alluminio, rame, ottone, ghisa, e altri.
Le particelle di carburo di boro hanno una dimensione media da 0,01 ?m a 2 ?m, preferibilmente da 0,05 ?m a 1 ?m.
Le particelle di carburo di boro in sospensione 20 sono presenti in una quantit? preferibilmente da 1 g/l a 20 g/l, pi? preferibilmente da 5 a 15 g/l.
Preferibilmente, la soluzione acquosa comprende almeno un sale di Ni(II) con un anione contenente zolfo, ad esempio nichel (II) solfato. Pi? 25 preferibilmente, questo ? nichel (II) solfammato (Ni(SO3NH2)2). L?utilizzo di nichel (II) solfammato risulta particolarmente preferito in quanto consente di aumentare la velocit? di elettrodeposizione, con un sostanziale miglioramento in termini di produttivit? e 30 costo del processo.
In alternativa o in aggiunta al sale di Ni(II) con un anione contenente zolfo, la soluzione acquosa pu?
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comprendere almeno un altro sale di Ni(II), scelto preferibilmente tra: nichel (II) carbonato, nichel (II) acetato. E? altres? possibile utilizzare nichel (II) cloruro, sebbene questo non sia particolarmente 5 preferito nel caso in cui il catodo sia un catodo in nichel, in quanto la presenza di ioni cloruro porta ad un consumo dell?elettrodo in nichel dovuto ad attacco anodico.
Preferibilmente, la soluzione acquosa comprende 10 ioni Ni(II) in una concentrazione totale da 0,3 moli/l a 3,0 moli /l, pi? preferibilmente da 0,5 moli/l a 1,5 moli/l.
Preferibilmente, la soluzione acquosa comprende un sale di Ni(II) con un anione contenente zolfo, e un 15 secondo sale scelto tra nichel (II) carbonato e nichel (II) acetato, la concentrazione del primo sale essendo compresa tra 0,3 moli/l e 1,8 moli/l, pi? preferibilmente tra 0,5 moli/l e 1,4 moli/l; la concentrazione del secondo sale essendo compresa tra 20 0,02 moli/l e 1,0 moli/l, pi? preferibilmente tra 0,05 moli/l e 0,6 moli/l.
Per quanto riguarda il composto del fosforo, questo ? scelto tra: acido fosforico, acido fosforoso, acido ipofosforoso o loro sali. Come sali possono 25 essere impiegati ad esempio: sali di metalli alcalini (ad esempio potassio, sodio) oppure di metalli alcalino-terrosi (ad esempio magnesio, calcio).
La quantit? di composto del fosforo da aggiungere al bagno elettrolitico viene selezionata principalmente 30 in funzione del tipo di lega nichel/fosforo che si intende ottenere, vale a dire una lega cosiddetta ?a basso fosforo?, cio? in genere con un quantit? di
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fosforo da 1 a 8% in peso (rispetto al peso della lega Ni/P), ovvero una lega cosiddetta ?ad alto fosforo?, cio? in genere con un quantit? di fosforo da 8% a 16% in peso (rispetto al peso della lega Ni/P).
5 L?ottenimento di una lega nichel/fosforo ad alto fosforo consente di aumentare in modo significativo la resistenza alla corrosione del rivestimento, in particolare alla corrosione dovuta al contatto con acqua ad alto contenuto salino, ad esempio acqua 10 marina. D?altra parte, una lega nichel/fosforo a basso fosforo presenta minore resistenza alla corrosione, ma ? caratterizzata da maggiore durezza rispetto ad una lega ad alto fosforo.
La soluzione acquosa comprende almeno un 15 tensioattivo, il quale ha principalmente la funzione di favorire la deposizione delle particelle di carburo di boro, in particolare quando queste hanno dimensioni ridotte per cui tendono a formare agglomerati che rimangono in sospensione o si depositano sul fondo 20 della vasca elettrolitica invece di depositarsi sulla superficie metallica insieme alla lega Ni/P. Preferibilmente, il tensioattivo ? un tensioattivo cationico, non-ionico o anfotero, in quanto questi, essendo caricati positivamente oppure essendo neutri, 25 non subiscono l?azione repulsiva elettrostatica da parte del catodo dove si realizza la deposizione del carburo di boro.
Il tensioattivo cationico ? preferibilmente scelto tra i sali di tetra-alchilammonio R1R2R3R4N<+>X-, dove R1 ? 30 un alchile C8-C24, mentre R2, R3, R4, uguali o diversi tra loro, sono alchili C1-C6; X<- >? un anione, preferibilmente ione cloruro o ione bromuro.
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Particolarmente preferiti sono i sali di alchiltrimetilammonio, quali ad esempio: cetiltrimetilammonio bromuro, esadeciltrimetilammonio bromuro, cetiltrimetilammonio cloruro.
5 Il tensioattivo non-ionico ? preferibilmente scelto tra: poliossietilene C8-C24-alchil eteri, poliossipropilene C8-C24-alchil eteri, copolimeri ossietilene/ossipropilene C8-C24-alchil eteri, poliossietilene C6-C24-alchilfenil eteri, glucosidi C8-10 C24-alchil eteri.
Il tensioattivo anfotero, avente gruppi idrofilici zwitterionici, ? preferibilmente scelto tra: C8-C24-alchil betaine, C8-C24-alchilamidopropil betaine, C8-C24-alchilanfodiacetati, C8-C24-alchilanfodipropionati.
15 Particolarmente preferiti sono i tensioattivi almeno parzialmente fluorurati, preferibilmente cationici, non-ionici o anfoteri. Questi hanno in genere formula:
Rf-Q-T
20 dove:
Rf ? un gruppo perfluoroalchilico, lineare o ramificato, C2-C20;
Q ? un gruppo bifunzionale non fluorurato, ad esempio ?(CH2)nCH(OH)CH2-NH(CH2)3-, ?(CH2)nCH(OCOCH3)CH2-, 25 ?(CH2)nSCH2CH(OH)CH2- oppure ?SO2NH(CH2)3-, dove n ? 1 o 2;
T ? un gruppo idrofilico cationico, non-ionico oppure anfotero.
Ad esempio, T pu? essere scelto tra:
30 gruppi cationici di formula ?N<+>R3X-, dove R, uguali o diversi tra loro, sono alchili C1-C4, X<- >? un anione, preferibilmente ione cloruro o bromuro;
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gruppi polietilenossido ?(CH2CH2O)mH, dove m ? un intero da 1 a 20;
gruppi anfoteri, quali ad esempio: -N<+>(CH3)2CH2COO-, -N<+>(CH3)2O-, -SCH(COO-)CH2CONH(CH2)3N<+>(CH3)3.
5 Tensioattivi fluorurati di questo tipo sono reperibili sul mercato ad esempio sotto i marchi Zonyl? e Capstone? della DuPont.
La concentrazione di detto almeno un tensioattivo ? preferibilmente compresa tra 0,01 g/l e 2 g/l, pi? 10 preferibilmente tra 0,05 g/l e 1 g/l.
La soluzione acquosa ha preferibilmente un pH da 0,5 a 4, pi? preferibilmente da 1,5 a 3. Per mantenere il pH entro l?intervallo prescelto pu? risultare vantaggioso aggiungere un agente tamponante, ad esempio 15 un sistema acido borico/borato.
Preferibilmente, la soluzione acquosa comprende inoltre almeno un agente antitensionante, il quale ha la funzione di ridurre le tensioni che si creano internamente al rivestimento dovute principalmente alla 20 presenza di fosforo, tensioni che possono portare ad un deterioramento dello strato di rivestimento, con formazione di cricche ed eventuali distacchi dello stesso.
L?agente antitensionante ? preferibilmente scelto 25 tra: saccarina; acido tiocarbammico, eventualmente N o N,N? sostituito con C1-C4 alchili, o suoi derivati, quali sali o esteri C1-C4, preferibilmente acido N,N?-dietilcarbammico o suoi sali o esteri; tiocomposti (ad esempio tiourea, ammonio solfocianuro, potassio 30 solfocianuro).
La concentrazione dell?agente antitensionante ? preferibilmente compresa tra 0,2 g/l e 10 g/l, pi?
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preferibilmente tra 1 g/l e 5 g/l.
Preferibilmente, la soluzione acquosa comprende inoltre almeno un agente complessante, il quale ? preferibilmente scelto tra gli acidi carbossilici o 5 loro derivati, quali ad esempio: acido citrico, acido lattico, acido malico, acido malonico, acido succinico, acido glicolico, o loro miscele. Particolarmente preferito ? l?acido lattico.
La concentrazione dell?agente complessante ? 10 preferibilmente compresa tra 0,05 moli/l e 2 moli/l, pi? preferibilmente tra 0,5 moli/l e 1 moli/l.
Per quando riguarda la modalit? di realizzazione del processo elettrochimico oggetto della presente invenzione, questo pu? essere realizzato secondo 15 modalit? convenzionali, purch? venga garantita una costante ed omogenea movimentazione del bagno elettrolitico, principalmente allo scopo di mantenere in sospensione le particelle di carburo di boro senza per? causare perturbazioni nel processo di deposizione 20 elettrolitica. In particolare, ? opportuno evitare che si formino vie preferenziali per il flusso della sospensione all?interno del bagno elettrolitico, le quali potrebbero causare disomogeneit? nello strato di rivestimento.
25 A tale scopo risulta particolarmente vantaggioso realizzare il processo secondo la presente invenzione in un apparato che comprende una vasca elettrolitica e un sistema di ricircolo del bagno elettrolitico. In particolare, il sistema di ricircolo comprende almeno 30 una linea di aspirazione del bagno dotata di una testa di aspirazione inserita all?interno della vasca, almeno una linea di mandata del bagno nella vasca che sbocca
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in una camera di distribuzione delimitata da una parete esterna della vasca e da una parete interna dotata di fori di passaggio attraverso i quali il bagno fluisce all?interno della vasca.
5 Preferibilmente, i fori di passaggio sono distribuiti in modo omogeneo lungo il perimetro della parete interna, cos? da realizzare un?immissione il pi? possibile uniforme del bagno all?interno della vasca, senza creare flussi preferenziali che causerebbero 10 disomogeneit? nella deposizione elettrolitica dello strato di rivestimento.
La testa di aspirazione ? preferibilmente posizionata ad una certa distanza dal fondo della vasca, in modo da evitare intasamenti della linea di 15 aspirazione, soprattutto nel caso in cui le particelle di carburo di boro si siano depositate sul fondo dopo un prolungato arresto dell?apparato.
Preferibilmente, il sistema di ricircolo comprende almeno due linee di mandata del bagno nella vasca, che 20 sboccano nella vasca in posizioni diametralmente opposte, preferibilmente allo stesso livello nella vasca e tangenziali rispetto alla parete esterna, cos? da realizzare un flusso rotatorio della sospensione all?interno della vasca. Preferibilmente, le due linee 25 di mandata sboccano nella parte inferiore della vasca, in corrispondenza del fondo, affinch? i flussi in ingresso contribuiscano al rimescolamento delle particelle di carburo di boro eventualmente sedimentate sul fondo.
30 Preferibilmente, il sistema di ricircolo comprende una terza linea di mandata situata in corrispondenza di un livello differente della vasca rispetto alle due
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linee di mandata di cui sopra, preferibilmente nella parte superiore della vasca, allo scopo di realizzare un migliore rimescolamento della sospensione all?interno della vasca a causa dei moti convettivi 5 derivanti dai flussi di liquido posizionati ad altezze diverse.
Il processo in accordo con la presente invenzione pu? essere realizzato entro un ampio intervallo di temperature, in genere da 30?C a 90?C, preferibilmente 10 da 40?C a 80?C. Temperature inferiori ai suddetti intervalli comporterebbero una riduzione dell?efficienza della elettrodeposizione, mentre temperature pi? elevate avrebbero come svantaggio un?eccessiva evaporazione del bagno elettrolitico, con 15 conseguente inefficienza dal punto di vista energetico.
Il bagno elettrolitico ha preferibilmente un valore di pH da 1 a 5, pi? preferibilmente da 1,5 a 3.
Nel bagno elettrolitico viene immerso l?articolo in metallo da rivestire, il quale funge da catodo, e un 20 anodo, preferibilmente un anodo insolubile, ad esempio un anodo scelto tra: anodi in titanio platinato o rivestito con ossidi misti; anodi in acciaio inox (ad esempio AISI 316), eventualmente rivestito con un metallo nobile, ad esempio oro o platino; anodi in 25 nichel.
Il passaggio di corrente necessario per realizzare il processo di elettrodeposizione viene ottenuto grazie al collegamento degli elettrodi con un generatore di energia elettrica continua, cos? da ottenere una 30 densit? di corrente nel bagno elettrolitico in genere compresa tra 1 e 40 mA/cm<2>, preferibilmente tra 5 e 30 mA/cm<2>.
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Il processo di elettrodeposizione viene condotto per un tempo tale da ottenere lo spessore del rivestimento desiderato, il quale ? in genere compreso tra 5 ?m e 100 ?m, pi? preferibilmente tra 10 ?m e 40 5 ?m.
Dopo l?elettrodeposizione, l?articolo cos? rivestito viene sottoposto ad un trattamento termico, ad una temperatura in genere compresa tra 250?C e 400?C, preferibilmente tra 300?C e 375?C, per un tempo 10 variabile entro ampi limiti, ad esempio tra 1 e 24 ore, preferibilmente tra 6 e 18 ore. Il trattamento termico ha principalmente lo scopo di formare la lega Ni/P, eliminando l?idrogeno formatosi durante il processo elettrolitico, cos? da ottenere uno strato di 15 rivestimento stabile ed omogeneo, riducendo al minimo difetti e tensioni interne.
La presente invenzione verr? ora ulteriormente illustrata con riferimento alle figure accluse alla presente descrizione a mero scopo esemplificativo, in 20 cui:
le Figure 1 e 2 rappresentano uno schema di un apparato per la realizzazione del processo in accordo con la presente invenzione, la Figura 1 in pianta, la Figura 2 in vista laterale.
25 Con riferimento a dette Figure 1 e 2, l?apparato comprende una vasca elettrolitica (1), preferibilmente di forma cilindrica, e un sistema di ricircolo del bagno elettrolitico che comprende almeno una linea di aspirazione (2) del bagno dotata di una testa di 30 aspirazione (3) inserita all?interno della vasca (1), almeno una linea di mandata (4?, 4? e 4??) del bagno nella vasca (1) che sbocca in una camera di
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distribuzione (5), presente preferibilmente nella parte superiore della vasca (1), delimitata da una parete esterna (6) della vasca (1) e da una parete interna (7) dotata di fori di passaggio (8) attraverso i quali il 5 bagno fluisce all?interno della vasca (1). Le frecce in Figura 1 hanno lo scopo di mostrare la direzione dei flussi del bagno elettrolitico.
Nella forma di realizzazione secondo la Figura 1, l?apparato comprende tre linee di mandata del bagno 10 elettrolitico nella vasca (1), una prima (4?) situata in corrispondenza della porzione inferiore della vasca (1), una seconda (4?) posta alla medesima altezza e in posizione diametralmente opposta rispetto alla prima (4?), e una terza (4??) situata in corrispondenza della 15 porzione superiore della vasca (1). La combinazione dei tre flussi in ingresso ha la funzione di creare un movimento del bagno elettrolitico sia in direzione circolare, lungo la parete interna (7), sia in direzione verticale, cos? da aumentare il 20 rimescolamento e quindi l?omogeneit? della sospensione durante il processo elettrolitico e ridurre al minimo il rischio di flussi con direzioni preferenziali.
Il sistema di ricircolo del bagno elettrolitico ? ovviamente dotato di una pompa (9) e di una pluralit? 25 di valvole (10?, 10?) per mettere in pressione le linee di mandata e di aspirazione e gestire opportunamente i flussi del bagno elettrolitico all?interno della vasca (1).
I seguenti esempi di realizzazione sono forniti a 30 mero scopo illustrativo della presente invenzione e non devono essere intesi in senso limitativo dell?ambito di protezione definito dalle accluse rivendicazioni.
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ESEMPIO 1 (lega Ni/P a basso P).
E? stato preparato un bagno elettrolitico (volume totale: 200 ml) a base acquosa costituito da:
NiSO4 1,16 moli/l
5 H3PO3 0,3 moli/l
acido lattico 0,5 moli/l
saccarina 1 g/l
tensioattivo non ionico 0,35 g/l.
Al bagno sono state addizionate particelle di 10 carburo di boro in quantit? pari a 10 g/l, aventi dimensione media pari a 0,4 ?m. Il bagno elettrolitico aveva un valore di pH pari a 2,0.
Il processo di elettrodeposizione ? stato condotto in un apparato come illustrato nella Figura 1, 15 mantenendo il bagno elettrolitico ad una temperatura di circa 65?C. La densit? di corrente ? stata mantenuta ad un valore di circa 20 mA/cm<2 >per tre ore Il rivestimento ? stato realizzato su una piastra di acciaio, utilizzata come catodo, mentre come anodo ? 20 stato impiegato un anodo di titanio rivestito con ossidi misti.
Al termine del processo di elettrodeposizione, si ? ottenuto uno strato di rivestimento della piastra dello spessore di circa 120 ?m, contenente circa 4% in 25 peso di fosforo, avente durezza Vickers pari a 750 HV.
ESEMPIO 2 (lega Ni/P ad alto P).
E? stato preparato un bagno elettrolitico (volume totale: 200 ml) a base acquosa costituito da:
NiSO4 1,16 moli/l
30 H3PO3 1,0 moli/l
acido lattico 0,5 moli/l
saccarina 1 g/l
BC/136854 Barzan? & Zanardo
- 15 -
tensioattivo non ionico 0,35 g/l.
Al bagno sono state addizionate particelle di carburo di boro in quantit? pari a 10 g/l, aventi dimensione media pari a 0,4 ?m. Il bagno elettrolitico 5 aveva un valore di pH pari a 2,0.
Il processo di elettrodeposizione ? stato condotto in un apparato come illustrato nella Figura 1, mantenendo il bagno elettrolitico ad una temperatura di circa 65?C. La densit? di corrente ? stata mantenuta ad 10 un valore di circa 20 mA/cm<2 >per tre ore. Il rivestimento ? stato realizzato su una piastra di acciaio, utilizzata come catodo, mentre come anodo ? stato impiegato un anodo di titanio rivestito con ossidi misti.
15 Al termine del processo di elettrodeposizione, si ? ottenuto uno strato di rivestimento della piastra dello spessore di circa 120 ?m contenente circa 12% in peso di fosforo, avente durezza Vickers pari a 450 HV.
ESEMPIO 3 (lega Ni/P a basso P).
20 E? stato preparato un bagno elettrolitico (volume totale: 200 ml) a base acquosa costituito da:
Ni solfammato 1,1 moli/l
H3PO3 0,22 moli/l
acido lattico 0,5 moli/l
25 saccarina 1 g/l
tensioattivo non ionico
fluorurato 0,35 g/l.
Al bagno sono state addizionate particelle di carburo di boro in quantit? pari a 10 g/l, aventi 30 dimensione media pari a 0,4 ?m. Il bagno elettrolitico aveva un valore di pH pari a 2,0.
Il processo di elettrodeposizione ? stato condotto
BC/136854 Barzan? & Zanardo
- 16 -
in un apparato come illustrato nella Figura 1, mantenendo il bagno elettrolitico ad una temperatura di circa 65?C. La densit? di corrente ? stata mantenuta ad un valore di circa 20 mA/cm<2 >per tre ore. Il 5 rivestimento ? stato realizzato su una piastra di acciaio, utilizzata come catodo, mentre come anodo ? stato impiegato un anodo di titanio rivestito con ossidi misti.
Al termine del processo di elettrodeposizione, si 10 ? ottenuto uno strato di rivestimento della piastra dello spessore di circa 60 ?m contenente circa 4% in peso di fosforo, avente durezza Vickers pari a 590 HV.
ESEMPIO 4 (lega Ni/P ad alto P).
E? stato preparato un bagno elettrolitico (volume 15 totale: 200 ml) a base acquosa costituito da:
Ni solfammato 1,1 moli/l
H3PO3 0,8 moli/l
acido lattico 0,5 moli/l
saccarina 1 g/l
20 tensioattivo non ionico
fluorurato 0,35 g/l.
Al bagno sono state addizionate particelle di carburo di boro in quantit? pari a 10 g/l, aventi dimensione media pari a 0,4 ?m. Il bagno elettrolitico 25 aveva un valore di pH pari a 2,0.
Il processo di elettrodeposizione ? stato condotto in un apparato come illustrato nella Figura 1, mantenendo il bagno elettrolitico ad una temperatura di circa 65?C. La densit? di corrente ? stata mantenuta ad 30 un valore di circa 20 mA/cm<2 >per un?ora. Il rivestimento ? stato realizzato su una piastra di acciaio, utilizzata come catodo, mentre come anodo ?
BC/136854 Barzan? & Zanardo
- 17 -
stato impiegato un anodo di acciaio inox 316 L.
Al termine del processo di elettrodeposizione, si ? ottenuto uno strato di rivestimento della piastra dello spessore di circa 42 ?m contenente circa 12% in 5 peso di fosforo, avente durezza Vickers pari a 700 HV.
Barzan? & Zanardo Milano S.p.A.
BC/136854

Claims (15)

  1. Barzan? & Zanardo - 18 - RIVENDICAZIONI 1. Processo per il rivestimento di un articolo in metallo, che comprende: - predisporre un bagno elettrolitico che 5 comprende una sospensione di particelle di carburo di boro, aventi una dimensione media da 0,01 ?m a 2 ?m, in una soluzione acquosa comprendente: almeno un sale di nichel (II); almeno un composto del fosforo scelto tra: acido 10 fosforico, acido fosforoso, acido ipofosforoso o loro sali; almeno un tensioattivo; - immergere nel bagno elettrolitico un catodo che comprende l?articolo da rivestire e un anodo, ed 15 effettuare una elettrodeposizione tramite passaggio di corrente continua nel bagno elettrolitico; - sottoporre l?articolo in metallo cos? rivestito ad un trattamento termico.
  2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1, in cui 20 le particelle di carburo di boro in sospensione sono presenti in una quantit? da 1 g/l a 20 g/l, preferibilmente da 5 a 15 g/l.
  3. 3. Processo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il sale di nichel (II) ? nichel (II) solfammato 25 (Ni(SO3NH2)2).
  4. 4. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la soluzione acquosa comprende ioni Ni(II) in una concentrazione totale da 0,3 moli/l a 3,0 moli /l, preferibilmente da 0,5 moli/l 30 a 1,5 moli/l.
  5. 5. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un BC/136854 Barzan? & Zanardo - 19 - tensioattivo ? un tensioattivo cationico, non-ionico o anfotero.
  6. 6. Processo secondo la rivendicazione 5, in cui detto almeno un tensioattivo ? un tensioattivo 5 cationico scelto tra i sali di tetra-alchilammonio R1R2R3R4N<+>X-, dove R1 ? un alchile C8-C24, mentre R2, R3, R4, uguali o diversi tra loro, sono alchili C1-C6; X<- >? un anione, preferibilmente ione cloruro o ione bromuro.
  7. 7. Processo secondo la rivendicazione 5, in cui 10 detto almeno un tensioattivo ? un tensioattivo non ionico scelto tra: poliossietilene C8-C24-alchil eteri, poliossipropilene C8-C24-alchil eteri, copolimeri ossietilene/ossipropilene C8-C24-alchil eteri, poliossietilene C6-C24-alchilfenil eteri, glucosidi C8-15 C24-alchil eteri.
  8. 8. Processo secondo la rivendicazione 5, in cui detto almeno un tensioattivo ? un tensioattivo anfotero scelto tra: C8-C24-alchil betaine, C8-C24-alchilamidopropil betaine, C8-C24-alchilanfodiacetati, 20 C8-C24-alchilanfodipropionati.
  9. 9. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un tensiaottivo ? un tensioattivo almeno parzialmente fluorurato, preferibilmente cationico, non-ionico o 25 anfotero.
  10. 10. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la soluzione acquosa ha un pH da 0,5 a 4, preferibilmente da 1,5 a 3.
  11. 11. Processo secondo una qualsiasi delle 30 rivendicazioni precedenti, in cui l?anodo ? un anodo insolubile.
  12. 12. Processo secondo una qualsiasi delle BC/136854 Barzan? & Zanardo - 20 - rivendicazioni precedenti, in cui il bagno elettrolitico ? contenuto in un apparato che comprende una vasca elettrolitica e un sistema di ricircolo del bagno elettrolitico, il sistema di ricircolo 5 comprendendo almeno una linea di aspirazione del bagno dotata di una testa di aspirazione inserita all?interno della vasca, almeno una linea di mandata del bagno nella vasca che sbocca in una camera di distribuzione delimitata da una parete esterna della vasca e da una 10 parete interna dotata di fori di passaggio attraverso i quali il bagno fluisce all?interno della vasca.
  13. 13. Processo secondo la rivendicazione 12, in cui il sistema di ricircolo comprende almeno due linee di mandata del bagno nella vasca, che sboccano nella vasca 15 in posizioni diametralmente opposte, preferibilmente allo stesso livello nella vasca e tangenziali rispetto alla parete esterna, cos? da realizzare un flusso rotatorio della sospensione all?interno della vasca.
  14. 14. Processo secondo la rivendicazione 13, in cui 20 il sistema di ricircolo comprende una terza linea di mandata situata in corrispondenza di un livello differente della vasca rispetto alle due linee di mandata.
  15. 15. Processo secondo una qualsiasi delle 25 rivendicazioni precedenti, in cui il trattamento termico viene realizzato ad una temperatura compresa tra 250?C e 400?C, preferibilmente tra 300?C e 375?C. 30 Barzan? & Zanardo Milano S.p.A. BC/136854
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