RU2489531C1 - Galvanic nickel-based composite material - Google Patents
Galvanic nickel-based composite material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489531C1 RU2489531C1 RU2012117058/02A RU2012117058A RU2489531C1 RU 2489531 C1 RU2489531 C1 RU 2489531C1 RU 2012117058/02 A RU2012117058/02 A RU 2012117058/02A RU 2012117058 A RU2012117058 A RU 2012117058A RU 2489531 C1 RU2489531 C1 RU 2489531C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- cobalt
- fluoroplastic
- composite material
- silicon oxide
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к получению композиционного материала электрохимическим способом в качестве износостойкого материала в различных отраслях промышленности.The present invention relates to the production of a composite material by the electrochemical method as a wear-resistant material in various industries.
В промышленности появилась необходимость увеличения износостойкости различных материалов на основе никеля.In industry, the need arose to increase the wear resistance of various nickel-based materials.
Увеличение износостойкости материалов на основе никеля можно достигнуть за счет легирования их металлами и (или) неметаллами.An increase in the wear resistance of nickel-based materials can be achieved by alloying them with metals and (or) non-metals.
Известны композиционные материалы:Composite materials are known:
на основе никеля:nickel based:
- с С, Si, SiC, TiC, ТаС, ZrC, WC, SiO2, TiO2, BeO, ZrO2, Cr2O3, MoS2, MoSi2 и т.д. (Сайфуллин P.С. Композиционные покрытия и материалы. - М.: Химия, 1977. - 272 с),- with C, Si, SiC, TiC, TaC, ZrC, WC, SiO 2 , TiO 2 , BeO, ZrO 2 , Cr 2 O 3 , MoS 2 , MoSi 2 , etc. (Sayfullin P.S. Composite coatings and materials. - M.: Chemistry, 1977. - 272 s),
- с фторопластом (Балакай В.И., Балакай И.В., Герасименко Ю.Я. Электролит для осаждения композиционного покрытия никель-фторопласт. Пат. 2297476 Рос. Федерация, МПК7 C25D 15/00. - №2005130886/02; - заявл. 05.10.2005; опубл. 20.04.2007; Бюл. №11).- with fluoroplastic (Balakay V.I., Balakay I.V., Gerasimenko Yu.Ya. Electrolyte for deposition of composite coating nickel-fluoroplastic. Pat. 2297476 Russian Federation, IPC 7 C25D 15/00. - No. 2005130886/02; - Declared on October 5, 2005; published on April 20, 2007; Bull. No. 11).
На основе сплавов никеля:Based on nickel alloys:
- никель-бор с фторопластом (Балакай В.И. Гальванический композиционный материал на основе никеля. Пат. 2213813 Рос. Федерация, МПК 7 С25Д 15/00. - №2002113887/02; заявл. 27.05.2002; опубл. 10.10.2003, Бюл. №28), обладающие повышенной износостойкостью по сравнению с чисто никелевыми покрытиями.- nickel-boron with fluoroplastic (V. Balakay. Galvanic composite material based on nickel. Pat. 2213813 Russian Federation, IPC 7 S25D 15/00. - No. 2002113887/02; decl. 05.27.2002; publ. 10.10.2003 , Bull. No. 28), possessing increased wear resistance in comparison with purely nickel coatings.
Существенным недостатком этих композиционных материалов и сплавов является то, что износостойкость является недостаточной.A significant drawback of these composite materials and alloys is that the wear resistance is insufficient.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности относится композиционный материал никель-кобальт-фторопласт следующего состава, мас.%:Closest to the alleged invention in technical essence is a composite material nickel-cobalt-fluoroplastic of the following composition, wt.%:
(Балакай В.И., Арзуманова А.В., Курнакова Н.Ю., Балакай И.В., Балакай К.В. Гальванический композиционный материал на основе никеля Балакай В.И., Арзуманова А.В., Курнакова Н.Ю., Балакай И.В., Балакай К.В. Пат. 2352693 Рос. Федерация, МПК С25Д 15/00 (2006.01). - №2008110628/02; заявл. 19.03.2008; опубл. 20.04.2009, Бюл. №11).(Balakai V.I., Arzumanova A.V., Kurnakova N.Yu., Balakay I.V., Balakay K.V. Galvanic composite material based on nickel Balakai V.I., Arzumanova A.V., Kurnakova N. .Yu., Balakay I.V., Balakay K.V. Pat. 2352693 Russian Federation, IPC S25D 15/00 (2006.01). - No. 20088110628/02; claimed 19.03.2008; published on 20.04.2009, Bull . No. 11).
Однако данный композиционный материал имеет недостаточную износостойкости.However, this composite material has insufficient wear resistance.
Задачей настоящего изобретения является повышение износостойкости микротвердости материалов на основе никеля легированием оксидом кремния.The objective of the present invention is to increase the wear resistance of the microhardness of nickel-based materials by doping with silicon oxide.
Указанная задача достигается получением композиционного материала никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт при следующем соотношении компонентов, мас.%:This task is achieved by obtaining a composite material Nickel-cobalt-silicon oxide-fluoroplastic in the following ratio of components, wt.%:
Наличие оксида кремния в композиционном материале никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт приводит к увеличении его износостойкости.The presence of silicon oxide in the composite material nickel-cobalt-silicon oxide-fluoroplastic increases its wear resistance.
Увеличение содержания оксид кремния в композиции выше верхнего заявляемого предела приводит к увеличению внутренних напряжений, ухудшению качества.The increase in the content of silicon oxide in the composition above the upper claimed limit leads to an increase in internal stresses, deterioration in quality.
Уменьшение содержания оксид кремния в композиции ниже нижнего заявляемого предела приводит к снижению износостойкости композиционного материала.A decrease in the content of silicon oxide in the composition below the lower claimed limit leads to a decrease in the wear resistance of the composite material.
Для апробирования предложенного состава композиционного материала никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт были изготовлены композиции, химический состав которых приведен в табл.1, где 2, 3, 4 содержание оксид кремния на нижнем, среднем и верхнем уровнях, соответственно, а 1 и 5 содержание оксида кремния в композиции за граничными значениями.To test the proposed composition of the composite material nickel-cobalt-silicon oxide-fluoroplastic, compositions were prepared whose chemical composition is shown in Table 1, where 2, 3, 4 are the content of silicon oxide at the lower, middle and upper levels, respectively, and 1 and 5 the content of silicon oxide in the composition beyond the boundary values.
Композиционный материал никель-кобальт-оксид алюминия-фторопласт получали электрохимическим способом из электролита следующего состава, г/л:The composite material nickel-cobalt-alumina-fluoroplastic was obtained by the electrochemical method from an electrolyte of the following composition, g / l:
фторопластовая эмульсияfluoroplastic emulsion
Режимы электролиза: рН 1,5-5,5, температура 18-40°С, катодная плотность тока 0,5-11 А/дм2 при перемешивании механической мешалкой (50-100 об/мин).Electrolysis modes: pH 1.5-5.5, temperature 18-40 ° C, cathodic current density 0.5-11 A / dm 2 with stirring with a mechanical stirrer (50-100 rpm).
Наличие оксида кремния в композиционных электролитических покрытиях позволяет увеличить износостойкость покрытий.The presence of silicon oxide in composite electrolytic coatings can increase the wear resistance of coatings.
Сплав никель-кобальт является хорошим конструкционным материалом, и поэтому большое значение имеет разработка на его основе покрытий обладающих дающих высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения. С целью увеличения износостойкости сплава никель-кобальт было предложено дополнительно вводить в покрытие фторопласт (так называемый самосмазывающий материал), который образует на поверхности композиционных покрытий никель-кобальт-фторопласт тонкую пленку из фторопласта в результате трения двух поверхностей друг о друге и раздавливанию фторопласта находящегося в покрытии (получены патенты №2352693, 2352694). Однако из-за того, что покрытие обычно не имеют идеально гладкую поверхностью, то более твердое покрытие в последнем случае своими выступами должно разрушать самосмазывающий материал, который образуется на поверхности покрытий в виде фторопласта с большей скоростью и тем самым снижать износостойкость покрытий и их коэффициент трения. Кроме того основа должна иметь более высокую микротвердость. Поэтому было предложено с целью увеличения износостойкости покрытий и снижения коэффициента трения наносить на трущиеся изделия не композиционное покрытие никель-кобальт-фторопласт, а композиционное покрытие никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт, т.к. покрытия при введении в электролит оксида кремния получаются более мелкокристаллическими, равномерными и имеют более высокую микротвердость. В настоящее время износостойкие и самосмазываемые покрытия представляют определенный практический интерес.Nickel-cobalt alloy is a good structural material, and therefore it is of great importance to develop coatings based on it that have high wear resistance and low friction coefficient. In order to increase the wear resistance of the nickel-cobalt alloy, it was proposed to add fluoroplastic (the so-called self-lubricating material) to the coating, which forms a thin fluoroplastic film on the surface of the composite nickel-cobalt-fluoroplastic coatings as a result of friction of two surfaces against each other and crushing of the fluoroplastic located in coating (obtained patents No. 2352693, 2352694). However, due to the fact that the coating usually does not have a perfectly smooth surface, a harder coating in the latter case with its projections should destroy the self-lubricating material, which is formed on the surface of the coatings in the form of fluoroplastic with a higher speed and thereby reduce the wear resistance of the coatings and their friction . In addition, the base must have a higher microhardness. Therefore, it was proposed in order to increase the wear resistance of coatings and reduce the friction coefficient to apply not a nickel-cobalt-fluoroplastic composite coating to rubbing products, but a nickel-cobalt-silicon oxide-fluoroplastic composite coating, since coatings when silicon oxide is introduced into the electrolyte is obtained more finely crystalline, uniform and have a higher microhardness. At present, wear-resistant and self-lubricating coatings are of some practical interest.
Пример 1. Композиционный материал химического состава, мас.%: кобальт 0,5, оксид кремния 0,4, фторопласт 0,5, никель остальное, осаждали из электролита состава, г/л: хлорид никеля 150, хлорид кобальта 1, борная кислота 20, хлорами Б 1,0, оксид кремния 0,5, фторопластовая эмульсия Ф-4Д 5,0 при рН 5,5, температуре 17°С и катодной плотности тока 0,5 А/дм2. Электролит готовили следующим образом. В электролитической ванне, заполненной до ¾ необходимого объема водопроводной водой, при температуре 60-70°С растворяли борную кислоту, хлорамин Б и хлорид никеля, после того как довели уровень электролита до необходимого объема вводили оксид кремния и фторопластовую эмульсию. рН электролита доводили либо соляной кислотой, либо гидроокисью натрия или калия (100-150 г/л).Example 1. Composite material of chemical composition, wt.%: Cobalt 0.5, silicon oxide 0.4, fluoroplastic 0.5, nickel else, precipitated from the electrolyte composition, g / l: nickel chloride 150, cobalt chloride 1, boric acid 20, chlorine B 1.0, silicon oxide 0.5, fluoroplastic emulsion F-4D 5.0 at pH 5.5, a temperature of 17 ° C and a cathodic current density of 0.5 A / dm 2 . The electrolyte was prepared as follows. In an electrolytic bath filled to ¾ the required volume with tap water, at a temperature of 60-70 ° C, boric acid, chloramine B and nickel chloride were dissolved, after they brought the electrolyte level to the required volume, silicon oxide and a fluoroplastic emulsion were introduced. The pH of the electrolyte was adjusted either with hydrochloric acid or with sodium or potassium hydroxide (100-150 g / l).
Пример 2. Композиционный материал химического состава, мас.%: кобальт 1,6, оксид кремния 0,8, фторопласт 1,0, никель остальное, осаждали из электролита состава, г/л: хлорид никеля 200, хлорид кобальта 2, борная кислота 25, хлорамин Б 1,5, оксид кремния 1, фторопластовая эмульсия Ф-4Д 7,0 при рН 5,3, температуре 19°С и катодной плотности тока 1 А/дм2. Электролит готовили по методике описанной выше.Example 2. Composite material of chemical composition, wt.%: Cobalt 1.6, silicon oxide 0.8, fluoroplastic 1.0, nickel else, precipitated from the electrolyte composition, g / l: nickel chloride 200, cobalt chloride 2, boric acid 25, chloramine B 1.5, silicon oxide 1, fluoroplastic emulsion F-4D 7.0 at pH 5.3, a temperature of 19 ° C and a cathodic current density of 1 A / dm 2 . The electrolyte was prepared according to the method described above.
Пример 3. Композиционный материал химического состава, мас.%: кобальт 4,4, оксид кремния 1,5, фторопласт 2,3, никель остальное, осаждали из электролита состава, г/л: хлорид никеля 250, хлорид кобальта 6, борная кислота 32, хлорамин Б 2,2, оксид кремния 16, фторопластовая эмульсия Ф-4Д 20 при рН 3,0, температуре 30°С и катодной плотности тока 5 А/дм2. Электролит готовили по методике описанной выше.Example 3. Composite material of chemical composition, wt.%: Cobalt 4.4, silicon oxide 1.5, fluoroplast 2.3, nickel else, precipitated from the electrolyte composition, g / l: nickel chloride 250, cobalt chloride 6, boric acid 32, chloramine B 2.2, silicon oxide 16, fluoroplastic emulsion F-4D 20 at pH 3.0, a temperature of 30 ° C and a cathodic current density of 5 A / dm 2 . The electrolyte was prepared according to the method described above.
Пример 4. Композиционный материал химического состава, мае, %: кобальт 6,9, оксид кремния 2,2, фторопласт 3,7, никель остальное, осаждали из электролита состава, г/л: хлорид никеля 350, хлорид кобальта 10, борная кислота 40, хлорамин Б 3,0, оксид кремния 30, фторопластовая эмульсия Ф-4Д 35 при рН 1,5, температуре 40°С и катодной плотности тока 11 А/дм2. Электролит готовили по методике описанной выше.Example 4. Composite material of chemical composition, May,%: cobalt 6.9, silicon oxide 2.2, fluoroplastic 3.7, nickel else, precipitated from the electrolyte composition, g / l: nickel chloride 350, cobalt chloride 10, boric acid 40, chloramine B 3.0, silicon oxide 30, fluoroplastic emulsion F-4D 35 at pH 1.5, a temperature of 40 ° C and a cathode current density of 11 A / dm 2 . The electrolyte was prepared according to the method described above.
Пример 5. Композиционный материал химического состава, мас.%: кобальт 9,1, оксид кремния 2,7,фторопласт 4,3, никель остальное осаждали из электролита состава, г/л: хлорид никеля 370, хлорид кобальта 15, борная кислота 40, хлорамин Б 3,5, оксид кремния 35, фторопластовая эмульсия Ф-4Д 38 при рН 0,9, температуре 45°С и катодной плотности тока 10 А/дм2. Электролит готовили по методике описанной выше.Example 5. Composite material of chemical composition, wt.%: Cobalt 9.1, silicon oxide 2.7, fluoroplastic 4.3, nickel, the rest was precipitated from the electrolyte composition, g / l: nickel chloride 370, cobalt chloride 15, boric acid 40 , chloramine B 3,5, silicon oxide 35, fluoroplastic emulsion F-4D 38 at a pH of 0.9, a temperature of 45 ° C and a cathodic current density of 10 A / dm 2 . The electrolyte was prepared according to the method described above.
Прототип осаждали из электролита по (Балакай В.И., Арзуманова А.В., Курнакова Н.Ю., Балакай И.В., Балакай К.В. Гальванический композиционный материал на основе никеля Балакай В.И., Арзуманова А.В., Курнакова Н.Ю., Балакай И.В., Балакай К.В. Пат. 2352693 Рос. Федерация, МПК С25Д 15/00 (2006.01). - №2008110628/02; заявл. 19.03.2008; опубл. 20.04.2009, Бюл. №И).The prototype was precipitated from the electrolyte according to (Balakai V.I., Arzumanova A.V., Kurnakova N.Yu., Balakay I.V., Balakay K.V. Galvanic composite material based on nickel Balakai V.I., Arzumanova A. V., Kurnakova N.Yu., Balakay I.V., Balakay K.V. Pat. 2352693 Russian Federation, IPC S25D 15/00 (2006.01). - No. 20088110628/02; claimed 19.03.2008; publ. 04/20/2009, Bull. No. I).
В табл.2 приведены физико-механические свойства предложенного композиционного материала никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт и прототип - никель-кобальт-фторопласт.Table 2 shows the physicomechanical properties of the proposed composite material nickel-cobalt-silicon oxide-fluoroplast and the prototype nickel-cobalt-fluoroplast.
Как видно из табл.2 износостойкость композиционного материала никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт превышает износостойкость композиционного материала никель-кобальт-фторопласт (прототипа) в 1,3-1,4.As can be seen from table 2, the wear resistance of the composite material nickel-cobalt-silicon oxide-fluoroplastic exceeds the wear resistance of the composite material nickel-cobalt-silicon fluoride (prototype) in 1.3-1.4.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012117058/02A RU2489531C1 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Galvanic nickel-based composite material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012117058/02A RU2489531C1 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Galvanic nickel-based composite material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2489531C1 true RU2489531C1 (en) | 2013-08-10 |
Family
ID=49159538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012117058/02A RU2489531C1 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Galvanic nickel-based composite material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2489531C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2297476C1 (en) * | 2005-10-05 | 2007-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)", ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) | Electrolyte for deposition of composition nickel-fluoroplastic coating |
EP1576205B1 (en) * | 2002-12-23 | 2009-01-14 | University College Cork-National University of Ireland, Cork | Plating of multi-layer structures |
RU2352693C1 (en) * | 2008-03-19 | 2009-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Galvanic nickel composite |
RU2418107C2 (en) * | 2009-04-08 | 2011-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Procedure for production of composite electro-plate nickel-cobalt-aluminium oxide and composite electro-plate nickel-cobalt- aluminium oxide |
-
2012
- 2012-04-26 RU RU2012117058/02A patent/RU2489531C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1576205B1 (en) * | 2002-12-23 | 2009-01-14 | University College Cork-National University of Ireland, Cork | Plating of multi-layer structures |
RU2297476C1 (en) * | 2005-10-05 | 2007-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)", ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) | Electrolyte for deposition of composition nickel-fluoroplastic coating |
RU2352693C1 (en) * | 2008-03-19 | 2009-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Galvanic nickel composite |
RU2418107C2 (en) * | 2009-04-08 | 2011-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Procedure for production of composite electro-plate nickel-cobalt-aluminium oxide and composite electro-plate nickel-cobalt- aluminium oxide |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Allahyarzadeh et al. | Ni-W electrodeposited coatings: Characterization, properties and applications | |
Hou et al. | Preparation and wear resistance of electrodeposited Ni–W/diamond composite coatings | |
Němcová et al. | Influence of plasma electrolytic oxidation on fatigue performance of AZ61 magnesium alloy | |
Góral et al. | Influence of current density on microstructure and properties of electrodeposited nickel-alumina composite coatings | |
JP2011122245A (en) | Anti-friction coating | |
RU2352693C1 (en) | Galvanic nickel composite | |
JP6048429B2 (en) | Cobalt-nickel alloy material and article coated therewith | |
RU2489531C1 (en) | Galvanic nickel-based composite material | |
RU2418107C2 (en) | Procedure for production of composite electro-plate nickel-cobalt-aluminium oxide and composite electro-plate nickel-cobalt- aluminium oxide | |
JPWO2007088890A1 (en) | Hot dip galvanizing bath and galvanized iron products | |
RU2489530C1 (en) | Electrolyte for deposition of nickel-cobalt-silicon oxide-plastic fluor composite coating | |
Kasach et al. | Electrodeposition of Cu-Sn alloy from oxalic acid electrolyte in the presence of amine-containing surfactants | |
Oluyori et al. | Performance evaluation effect of Nb 2 O 5 particulate on the microstructural, wear and anti-corrosion resistance of Zn–Nb 2 O 5 coatings on mild steel for marine application | |
RU2362843C1 (en) | Electrolyte for sedimentation of composition coating nickel-cobalt-diamond | |
RU2352694C1 (en) | Composition nickel cobalt ftoroplastic coating electrolyte | |
RU2297476C1 (en) | Electrolyte for deposition of composition nickel-fluoroplastic coating | |
RU2360044C1 (en) | Nickel-based galvanic composite material | |
Mahmud et al. | Zinc+ nickel+ microparticles coatings: production process and structural characterization | |
RU2437967C1 (en) | Procedure for sedimentation of composite coating nickel-vanadium-phosphorus-boron nitride | |
Gajewska-Midziałek et al. | Wear resistance of nanocrystalline composite NI-B coatings | |
RU2422561C2 (en) | Galvanic composite material on base of nickel | |
RU2213813C1 (en) | Electroplating nickel-base composite material | |
JP2014081040A (en) | PROCESS OF MANUFACTURE OF SLIDE BEARING AND Sn GROUP OVERLAY OF SLIDE BEARING | |
Hamidouche et al. | Comparison between the microstructural, morphological, mechanical and tribological characteristics of nanocrystalline Ni and Ni-Co electrodeposited coatings | |
RU2280109C1 (en) | Electrolyte for applying composition type nickel base electrochemical coatings |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140427 |