RU2033482C1 - Электролит для получения никель-политетрафторэтиленовых покрытий - Google Patents
Электролит для получения никель-политетрафторэтиленовых покрытий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2033482C1 RU2033482C1 SU4939983A RU2033482C1 RU 2033482 C1 RU2033482 C1 RU 2033482C1 SU 4939983 A SU4939983 A SU 4939983A RU 2033482 C1 RU2033482 C1 RU 2033482C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- nickel
- ptfe
- coatings
- proposed
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Использование: область гальванотехники, электрохимическое осаждение композиционных никелевых покрытий в ваннах стандартного барабанного и колокольного типов. Сущность изобретения: электролит содержит г/л: сульфаминовокислый никель 260-300, хлористый никель 15-20, борная кислота 30-35 и 2,7 - 3,0 мл/л полимерсодержащей суспензии ф-4ДС. 1 табл.
Description
Изобретение относится к электрохимическим производствам, гальванотехнике, а именно к электрохимическому осаждению никелевых покрытий. Электролит может быть использован как в ваннах стандартного, так и барабанного и колокольного типов.
Известен электролит никелирования, позволяющий получать композиционные покрытия Ni-ПТФЭ (политетрафторэтилен) нифлор, однако получают его методами химического осаждения.
Недостатками этого электролита является низкая стабильность раствора, низкий коэффициент трения, малая коррозионная устойчивость покрытий в агрессивных средах, неравномерность распределения фазы ПТФЭ в матрице никеля. Кроме того, процесс требует подогревания раствора до 358 К; невозможно использование этого процесса в гальванических ваннах большого объема. Из-за колебания коэффициента использования гипофосфита натрия требуются частые обязательные корректировки раствора. К недостаткам этого композиционного Ni-ПТФЭ покрытия относится также плохая адгезия его с основой.
Наиболее близким по составу является электролит, который имеет следующий состав, г/л: Сульфаминовокислый никель 300 Хлористый никель 18 Борная кислота 25
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) 20
Диизобутилкрезокси-
этоксиэтилдиметилбен-
зиламмония хлорид
моногидрат (катион-
активная добавка
Hyamin 10-х), мг на 1 г ПТФЭ 40
Режим осаждения рН= 4,0, Т=323 К, плотность катодного тока iк=4 А/дм2, механическое перемешивание.
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) 20
Диизобутилкрезокси-
этоксиэтилдиметилбен-
зиламмония хлорид
моногидрат (катион-
активная добавка
Hyamin 10-х), мг на 1 г ПТФЭ 40
Режим осаждения рН= 4,0, Т=323 К, плотность катодного тока iк=4 А/дм2, механическое перемешивание.
Недостатками этого электролита являются невысокая агрегативная устойчивость частиц ПТФЭ в электролите, так как придание частицам ПТФЭ катионактивных свойств добавки Hyamin 10-х в концентрированных электролитах ведет к агрегации частиц ПТФЭ и выпадению их в осадок; низкое выравнивающее действие электролита; высокая пористость; относительно низкая концентрация включающихся частиц ПТФЭ в осадок. При высоком содержании ПТФЭ в растворе сравнительно малое их количество внедряется в осадок, т.е. стабилизирующее действие органической добавки Hyamin 10-х мало, осадки имеют нежелательную шероховатость, характеризуются сравнительно высоким коэффициентом трения (Ктр. ). Покрытия имеют много пор, поэтому не являются коррозионностойкими. Эти покрытия обладают относительно высоким значением микротвердости HV при высоком включении мягких частиц ПТФЭ, имеют склонность к отслаиванию, повышенную хрупкость, поэтому применение такого рода покрытий ограничено.
Электролит содержит соединения никеля, борную кислоту, стабилизированную суспензию Ф-4ДС, состоящей из ПТФЭ (частицы диаметром 0,3-0,5 мкм) и ОП-7 (продукт оксиэтилирования алкил- и диалкил фенолов), стабилизирующее действие которых основано на гидратации полиоксиэтиленовых цепей при следующем соотношении компонентов, г/л:
Сульфаминовокислый никель 260-300 Хлористый никель 15-20 Борная кислота 30-35
Полимерсодержащая
суспензия Ф-4ДС, мл/л 2,7-3,0
Суспензия Ф-4ДС (ТУ 6-05-041-773-82) имеет следующее соотношение компонентов, г/л: ПТФЭ 1,5-2,5 ОП-7 0,05-0,1
Режим осаждения: Т=293-298 К, iк=1-4 А/дм2, рН 4,5, раствор перемешивается магнитной мешалкой.
Сульфаминовокислый никель 260-300 Хлористый никель 15-20 Борная кислота 30-35
Полимерсодержащая
суспензия Ф-4ДС, мл/л 2,7-3,0
Суспензия Ф-4ДС (ТУ 6-05-041-773-82) имеет следующее соотношение компонентов, г/л: ПТФЭ 1,5-2,5 ОП-7 0,05-0,1
Режим осаждения: Т=293-298 К, iк=1-4 А/дм2, рН 4,5, раствор перемешивается магнитной мешалкой.
Электролит готовили растворением солей никеля и борной кислоты в дистиллированной воде при перемешивании. Затем электролит фильтровали через складчатый фильтр, после чего его прорабатывали при катодной плотности тока iк=1,0 А/дм2 в ячейке с гофрированным стальным катодом в течение 8-10 ч. Затем в электролит вводили суспензию Ф-4ДС. Покрытия КЭП Ni-ПТФЭ толщиной 20 мкм наносили на образцы из стали 08 КП (10х40х02 мм), поверхность которых обезжиривали венской известью, промывали дистиллированной водой и травили в 20%-ном НСl при Т=293 К, t=10 с.
Результаты сравнительных испытаний обобщены в таблице.
Общий анализ данных таблицы с целью выбора оптимальной концентрации ПТФЭ в электролите показывает, что при высоких концентрациях >2,5 г/л функциональные свойства КЭП Ni-ПТФЭ ухудшаются, при малых концентрациях СПТФЭ<1,2 г/л количество заращиваемых частиц весьма невелико. Поэтому при СПТФЭ <1,2 г/ качественных покрытий Ni-ПТФЭ не образуется. Концентрации добавок ПТФЭ, вызывающих формирование КЭП Ni-ПТФЭ с наиболее высокими свойствами, лежат в пределах 1,2-2,5 г/л. Повышение концентрации никельсодержащих веществ (никель сульфаминовокислый >300 г/л и хлористый никель >20 г/л) ограничено уменьшением агрегативной устойчивости частиц ПТФЭ и выпадением их в осадок в рассматриваемых растворах солей.
При концентрации по нижнему пределу для сульфаминовокислого никеля <260 г/л в электролите происходит снижение скорости осаждения, появление питинга в осадке; при концентрации никеля хлористого <15 г/л возникает пассивация анодов, что ведет к ухудшению качества покрытий. Указанные пределы концентрации борной кислоты являются оптимальными для поддержания потенциала выделения никеля. Повышение концентраций ОП-7 > 0,1 г/л ведет к увеличению внутренних напряжений в связи с внедрением ОП-7 в осадок и его растрескиванию, образованию оксидных (гидроксидных) соединений в осадке; при концентрации ОП-7<5˙ 10-2 г/л происходит агрегатация частиц ПТФЭ и выпадение их в осадок в электролите.
Никель-тефлоновые покрытия, полученные из электролита-прототипа, имеют более высокий коэффициент трения, худшие антикоррозионные характеристики, но более высокую микротвердость по сравнению с покрытиями, полученными из предлагаемого электролита. К достоинствам предлагаемого электролита следует отнести также возможность работать при более низких температурах (323 К прототип, 293 К предлагаемый).
О п ы т 1. Определение микротвердости покрытий.
Микротвердость покрытий (НV) определяли на приборе ПТМ-3 при нагрузках на индентор 20 и 30 г и рассчитывали по формуле
HV , где Р масса нагрузки, кг;
d диагональ отпечатка, мм.
HV , где Р масса нагрузки, кг;
d диагональ отпечатка, мм.
По экспериментальным данным (см. таблицу) микротвердость осадков, полученных из предложенного электролита, составляет от 3,0 до 1,9 ГПа, из электролита-прототипа 2,6 ГПа. У покрытий, полученных из электролита, не содержащего Ф-4ДС, микротвердость выше 3,6 ГПа.
Таким образом, предлагаемый электролит позволяет получать более мягкие композиционные покрытия.
О п ы т 2. Определение коррозионных свойств покрытий.
Скорость коррозии покрытий (К) в 0,5 М Н2SO4 и в 1М НСl определяли гравиметрическим способом по формуле
К= (m1-m2)/t ˙S, где m1 масса образца до погружения в агрессивную среду, г;
m2 масса образца после погружения в агрессивную среду, г;
t время испытаний (24 ч);
S площадь образца, см2.
К= (m1-m2)/t ˙S, где m1 масса образца до погружения в агрессивную среду, г;
m2 масса образца после погружения в агрессивную среду, г;
t время испытаний (24 ч);
S площадь образца, см2.
Из полученных данных (см. таблицу) следует, что скорость коррозии новых КЭП Ni-ПТФЭ в 0,5 М Н2SO4 имеет значительно меньшие (в 24 раза) значения, чем К покрытий, полученных из чистого сульфаминовокислого электролита. Скорость коррозии Ni-ПТФЭ из предложенного электролита в 1М НСl в 6 раз меньше, чем у покрытий из чистого сульфаминовокислого электролита и в 7-8 раз меньше К, полученных из электролита-прототипа.
О п ы т 3. Определение содержания частиц ПТФЭ в покрытии.
Определение количества включающихся частиц ПТФЭ в осадок проводили гидростатическим методом, основанным на законе Архимеда. Для этого испытуемый образец дважды взвешивали на аналитических весах с точностью до 0,0001 г как на воздухе, так и погруженным в четыреххлористый углерод. Образцы прикрепляли к волоску, масса которого учитывалась. Если масса образца на воздухе m2, а в жидкости m3, то Δ m=m2-m3 соответствует массе вытесненной жидкости. Зная плотность этой жидкости ρ вычисляли объем V образца
V , и его плотность
ρ′= ρ, окончательно с учетом поправки на плотность воздуха ( ρв)
ρ′= (ρ-ρв)+ρв.
V , и его плотность
ρ′= ρ, окончательно с учетом поправки на плотность воздуха ( ρв)
ρ′= (ρ-ρв)+ρв.
Затем находили раздельные массовые доли никеля и политетрафторэтилена из выражения
d=ρNi˙n+ρПТФЭ(1-n), где ρNi плотность никеля;
ρПТФЭ плотность политетрафторэтилена;
n массовая доля никеля;
(1-n) массовая доля ПТФЭ.
d=ρNi˙n+ρПТФЭ(1-n), где ρNi плотность никеля;
ρПТФЭ плотность политетрафторэтилена;
n массовая доля никеля;
(1-n) массовая доля ПТФЭ.
Из данных таблицы видно, что при относительно высоком содержании частиц ПТФЭ в электролите-прототипе их заращивается значительно меньше, чем в предложенном электролите.
Значительное улучшение данного параметра (массовой доли заращиваемых частиц) по сравнению с параметром электролита-прототипа связано, во-первых, с тем, что предлагаемый электролит в отличие от прототипа низкотемпературный (рабочая температура на 50 К ниже), это весьма важно для производства, так как значительно снижается энергоемкость процесса; во-вторых, устойчивость электролита-суспензии по предложенному способу выше, а расход частиц и их включение происходит активнее, благодаря применяемой добавке.
О п ы т 4. Определение пористости покрытий.
Испытание покрытий на пористость производили ферроксильным методом, заключающимся в обработке поверхности испытуемого изделия таким реагентом, который, не действуя на покрытие, реагирует через поры последнего с основным металлом.
Покрытия для электролита-прототипа пористые. При введении суспензии Ф-4ДС в предложенный электролит пористость исчезает.
О п ы т 5. Определение коэффициента трения покрытий.
Определение коэффициента трения на машине МАСТ-1 основано на измерении момента силы трения покрытия (Мтр) с контртелом (полый цилиндр с внутренним диаметром 8 мм и внешним диаметром 10 мм) при нагрузке 5 кгс, скорости вращения 1 об/мин. Момент силы трения рассчитывали после записи кривой Мтр Т (температура), при этом отклонение кривой Мтр-Т от нулевой линии соответствует моменту силы трения по таблице тарировки. Коэффициент трения рассчитывали по формуле
Kтр= , где Мтр момент силы трения покрытия, кгс;
р масса нагрузки, кгс.
Kтр= , где Мтр момент силы трения покрытия, кгс;
р масса нагрузки, кгс.
Из данных таблицы следует, что коэффициент трения с введением суспензии Ф-4ДС уменьшается в 5 раз. Покрытия, полученные из электролита-прототипа, имеют более высокий (0,14), по сравнению с предлагаемым (0,10-0,12) коэффициент трения.
О п ы т 6. Определение скорости осаждения покрытия.
Скорость осаждения (V) покрытия вычисляли по формуле
v , Δm=m2-m1, где Δ m масса осадка, г;
m1 масса образца без покрытия, г;
m2 масса образца с покрытием, г;
t время осаждения, ч.
v , Δm=m2-m1, где Δ m масса осадка, г;
m1 масса образца без покрытия, г;
m2 масса образца с покрытием, г;
t время осаждения, ч.
Скорости осаждения из предложенного электролита и электролита-прототипа сравнимы при одинаковых значениях катодного тока (56 мкм/ч предложенный, 57 мкм/ч прототип).
О п ы т 7. Определение выхода по току.
Выход по току ( η ) определяли по стандартной методике с медным кулонометром. Выход по току характеризует коэффициент полезного использования тока, так как на катоде помимо основного процесса идут побочные реакции (восстановление водорода и т.д.). Для определения выхода по току применяли медный кулонометр ( η 100%). Выход по току для предложенного электролита велик (96-98%), значения η для электролита-прототипа близки η97%
Таким образом, предложен новый электролит, позволяющий получать композиционные Ni-ПТФЭ покрытия, превосходящие прототип по антикоррозионным свойствам и самосмазываемости обладающие высококоррозионной стойкостью и меньшим коэффициентом трения.
Таким образом, предложен новый электролит, позволяющий получать композиционные Ni-ПТФЭ покрытия, превосходящие прототип по антикоррозионным свойствам и самосмазываемости обладающие высококоррозионной стойкостью и меньшим коэффициентом трения.
Предлагаемый электролит работает при меньших расходах частиц ПТФЭ, позволяет получать высокое содержание дисперсных частиц в осадке, рабочие температуры этого электролита значительно меньше, чем у прототипа, что позволяет получать экономические показатели процесса получения композиционного покрытия.
Claims (1)
- ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЬ-ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНОВЫХ ПОКРЫТИЙ, включающий сульфаминовокислый никель, хлористый никель, борную кислоту и активную добавку, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости и самосмазываемости, он в качестве активной добавки содержит полимерсодержащую суспензию Ф-4ДС при следующем соотношении компонентов, г/л:
Сульфаминовокислый никель 260 300
Хлористый никель 15 20
Борная кислота 30 35
Полимерсодержащая суспензия Ф-4ДС, мл/л 2,7 3,0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4939983 RU2033482C1 (ru) | 1991-03-21 | 1991-03-21 | Электролит для получения никель-политетрафторэтиленовых покрытий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4939983 RU2033482C1 (ru) | 1991-03-21 | 1991-03-21 | Электролит для получения никель-политетрафторэтиленовых покрытий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2033482C1 true RU2033482C1 (ru) | 1995-04-20 |
Family
ID=21576499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4939983 RU2033482C1 (ru) | 1991-03-21 | 1991-03-21 | Электролит для получения никель-политетрафторэтиленовых покрытий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2033482C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2542189C2 (ru) * | 2009-08-06 | 2015-02-20 | ТАЙКО ЭЛЕКТРОНИКС АМП ГМБХ, Германия | Самосмазывающееся покрытие и способ производства самосмазывающегося покрытия |
-
1991
- 1991-03-21 RU SU4939983 patent/RU2033482C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент Швейцарии N 667108, кл. C 25D 15/02, 1988. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2542189C2 (ru) * | 2009-08-06 | 2015-02-20 | ТАЙКО ЭЛЕКТРОНИКС АМП ГМБХ, Германия | Самосмазывающееся покрытие и способ производства самосмазывающегося покрытия |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6099624A (en) | Nickel-phosphorus alloy coatings | |
Zhou et al. | Electrodeposition and corrosion resistance of Ni–P–TiN composite coating on AZ91D magnesium alloy | |
CN103173795B (zh) | 一种电镀的方法 | |
WO2008001717A1 (fr) | Depôt d'aluminium obtenu par placage, élément métallique et procédé de fabrication correspondant | |
You et al. | Electrochemical preparation and characterization of Ni–PTFE composite coatings from a non-aqueous solution without additives | |
US3756925A (en) | The same dry lubricant coating of self replenishing type and method of making | |
Susetyo et al. | Effect of electrolyte temperature on properties of nickel film coated onto copper alloy fabricated by electroplating | |
RU2033482C1 (ru) | Электролит для получения никель-политетрафторэтиленовых покрытий | |
Qadr et al. | Nickel electrodeposition from deep eutectic solvents containing copper ions at a high temperature | |
RU2437967C1 (ru) | Способ осаждения композиционных покрытий никель-ванадий-фосфор-нитрид бора | |
RU2191227C2 (ru) | Способ получения композиционных покрытий на основе золота | |
Abdel Hamid et al. | Electrodeposition and characterization of chromium–tungsten carbide composite coatings from a trivalent chromium bath | |
RU2169798C1 (ru) | Способ получения композиционных покрытий на основе цинка | |
Ibrahim | Copper electrodeposition from non-polluting aqueous ammonia baths | |
Rudnik et al. | Codeposition of SiC particles with cobalt matrix | |
Cojocaru et al. | Electrodeposition of Au/nanosized diamond composite coatings | |
Danil’chuk et al. | Electrodeposition of Fe–W coatings from a citric bath with use of divided electrolytic cell | |
SU711181A1 (ru) | Электролит дл нанесени покрытий на основе хрома | |
RU2237755C2 (ru) | Электролит меднения стальных деталей | |
RU2213813C1 (ru) | Гальванический композиционный материал на основе никеля | |
RU2117080C1 (ru) | Электролит для нанесения композиционных покрытий на основе хрома | |
RU2143502C1 (ru) | Электролит "виктория" | |
RU2796775C1 (ru) | Способ нанесения композиционного электрохимического покрытия кобальт-карбид вольфрама | |
Ovchinnikova et al. | Kinetics of Electrodeposition of Nickel–Cobalt–Alumina Composite Electrochemical Coating | |
RU2155246C1 (ru) | Электролит-суспензия для получения покрытий никель-фторопласт |