RU2544334C1 - Method of multilayer composite coating manufacturing on steel by chemical deposition - Google Patents

Method of multilayer composite coating manufacturing on steel by chemical deposition Download PDF

Info

Publication number
RU2544334C1
RU2544334C1 RU2013153293/02A RU2013153293A RU2544334C1 RU 2544334 C1 RU2544334 C1 RU 2544334C1 RU 2013153293/02 A RU2013153293/02 A RU 2013153293/02A RU 2013153293 A RU2013153293 A RU 2013153293A RU 2544334 C1 RU2544334 C1 RU 2544334C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cobalt
layers
phosphorus
solution
nickel
Prior art date
Application number
RU2013153293/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Софья Лейвиковна Фукс
Сергей Владимирович Хитрин
Людмила Николаевна Зыкина
Юлия Сайтжановна Михалицына
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ")
Priority to RU2013153293/02A priority Critical patent/RU2544334C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2544334C1 publication Critical patent/RU2544334C1/en

Links

Landscapes

  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: under this method on steel surface a multilayer coating is applied, in it nickel-phosphorous layers are applied as odd layers, and cobalt-phosphorous layers are applied as even layers. Ni-P layers are precipitated from the solution with pH 4.1-4.3 and containing: nickel sulphate 10-30 g/l, sodium hypophosphite 15-25 g/l, sodium acetate 10-20 g/l, thiourea 0.005 g/l, acetic acid 13 ml/l. At that Co-P layers are precipitated from solution with pH 8.0-8.5 and containing in g/l: difluoride cobalt 15-35, sodium hypophosphite 10-22, sodium citrate 80-100, ammonium chloride 30-60. The mentioned layers precipitate at temperature 70-92°C.
EFFECT: method ensures making on the steel surface of multilayer composite coatings out of different quantity of alternating layers with increased corrosion resistance and microhardness.
2 cl, 2 tbl, 1 dwg, 4 ex

Description

Изобретение относится к способам получения покрытий на металлических поверхностях, в частности к получению многослойных покрытий на стальных поверхностях методом химического осаждения.The invention relates to methods for producing coatings on metal surfaces, in particular to the production of multilayer coatings on steel surfaces by chemical deposition.

Известен способ химического осаждения покрытий, состоящих из кобальта или его сплавов (патент US 2006280860 США, заявка US 20050148724, B05D 5/12, С23С 18/34, С23С 18/36). Раствор для осаждения покрытия содержит источник ионов кобальта, восстанавливающий агент для осаждения ионов кобальта и стабилизатор, являющийся оксидом. Способ предназначен для покрытия деталей микроэлектронных устройств.A known method of chemical deposition of coatings consisting of cobalt or its alloys (US patent US 2006280860, application US 20050148724, B05D 5/12, C23C 18/34, C23C 18/36). The coating deposition solution comprises a source of cobalt ions, a reducing agent for deposition of cobalt ions, and a stabilizer, which is an oxide. The method is intended to cover parts of microelectronic devices.

Известен способ химического нанесения композиционного покрытия на металлические изделия из раствора, содержащего нановолокно (патент RU 2451113, С23С 18/36, В82В 3/00). Нановолокно представляет собой порошок оксидно-гидроксидных фаз алюминия с размером частиц 100-700 нм. Состав раствора, г/л:A known method of chemical deposition of composite coatings on metal products from a solution containing nanofiber (patent RU 2451113, C23C 18/36, B82B 3/00). Nanofiber is a powder of oxide-hydroxide phases of aluminum with a particle size of 100-700 nm. The composition of the solution, g / l:

никель сернокислыйnickel sulfate 10-3010-30 натрия гипофосфитsodium hypophosphite 10-2010-20 натрий уксуснокислыйsodium acetate 10-1510-15 спирт поливиниловыйpolyvinyl alcohol 0,5-10.5-1 нановолокноnanofiber 0,1-100,1-10 дистиллированная водаdistilled water 1 л1 liter

Поливиниловый спирт используется для стабилизации раствора, а также для поддержания в растворе нановолокон во взвешенном состоянии в течение всего процесса осаждения покрытия. Отмечено, что изобретение позволяет получить композиционное покрытие, обладающее низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью и высокой коррозионной стойкостью.Polyvinyl alcohol is used to stabilize the solution, as well as to maintain the nanofibers in suspension in suspension throughout the deposition process. It is noted that the invention allows to obtain a composite coating having a low coefficient of friction, high wear resistance and high corrosion resistance.

Однако все вышеперечисленные способы требуют достаточно сложных предварительных операций по подготовке порошков и волокон, что усложняет и удорожает процесс нанесения покрытий. Также требуется подготовка поверхности деталей для нанесения на нее химического покрытия.However, all of the above methods require quite complicated preliminary operations for the preparation of powders and fibers, which complicates and increases the cost of the coating process. It also requires preparation of the surface of the parts for applying a chemical coating on it.

Известен способ получения гальванического композиционного материала на основе никеля, включающий электрохимическое осаждение композиционного материала, содержащего никель, кобальт, фторопласт и дополнительно - оксид кремния при следующем соотношении компонентов раствора (патент RU 2489530, C25D 15/00; патент RU 2489531, C25D 15/00):A known method for producing a galvanic composite material based on nickel, including electrochemical deposition of a composite material containing nickel, cobalt, fluoroplastic and optionally silicon oxide in the following ratio of solution components (patent RU 2489530, C25D 15/00; patent RU 2489531, C25D 15/00 ):

никель хлоридnickel chloride 200-350200-350 кобальт хлоридcobalt chloride 2-102-10 борная кислотаboric acid 25-4025-40 хлорамин Бchloramine B 1,5-3,01.5-3.0 кремния оксидsilicon oxide 1-301-30 фторопластовая эмульсия Ф-4Дfluoroplastic emulsion F-4D 7-357-35

Такой способ позволяет получить мелкокристаллические, равномерные, самосмазывающиеся покрытия с высокой износостойкостью и микротвердостью. Однако наличие в композиции оксида кремния приводит к увеличению внутренних напряжений. Необходимо строго контролировать содержание оксида кремния в композиции, так как увеличение его содержания выше заявляемого предела приводит к еще большему росту внутренних напряжений, ухудшению качества, а уменьшение содержания ниже заявляемого предела приводит к снижению износостойкости композиционного материала. Кроме того, в гальванических покрытиях водорода в несколько раз больше, чем в покрытиях, полученных химическим способом, а наличие водорода в покрытиях снижает их прочностные характеристики.This method allows to obtain fine crystalline, uniform, self-lubricating coatings with high wear resistance and microhardness. However, the presence of silicon oxide in the composition leads to an increase in internal stresses. It is necessary to strictly control the content of silicon oxide in the composition, since an increase in its content above the claimed limit leads to an even greater increase in internal stresses, deterioration in quality, and a decrease in the content below the claimed limit leads to a decrease in the wear resistance of the composite material. In addition, there is several times more hydrogen in galvanic coatings than in coatings obtained by a chemical method, and the presence of hydrogen in coatings reduces their strength characteristics.

Ближайшим аналогом заявляемого способа является способ химического осаждения композиционного покрытия никель-фосфор-кобальт на поверхности легированной стали (патент CN 102433556 Китай, заявка CN 20111451578, С23С 18/36, С23С 18/50). Состав раствора в массовых процентах:The closest analogue of the proposed method is a method of chemical deposition of a composite coating of nickel-phosphorus-cobalt on the surface of alloy steel (patent CN 102433556 China, application CN 20111451578, C23C 18/36, C23C 18/50). The composition of the solution in mass percent:

никель хлоридnickel chloride 5-105-10 натрий гипофосфитsodium hypophosphite 5-105-10 кобальт хлоридcobalt chloride 5-105-10 аммония хлоридammonium chloride 5-105-10 молочная кислотаlactic acid 1-61-6 натрий лимоннокислыйsodium citrate 10-1510-15 комплексообразовательcomplexing agent 0,3-0,50.3-0.5 редкоземельный элементrare earth element 1-31-3

В предлагаемом способе нанесение покрытия осуществляется следующим образом: в реактор добавляют расчетное количество воды, повышают температуру до 38-42°C, начинают перемешивание (скорость вращения мешалки 120 об/мин) и медленно добавляют расчетное количество реагентов в определенной последовательности; перемешивание производят до тех пор, пока раствор не станет прозрачным и приобретет зеленый цвет. Данный способ позволяет получать коррозионностойкие покрытия.In the proposed method, the coating is carried out as follows: the calculated amount of water is added to the reactor, the temperature is increased to 38-42 ° C, stirring is started (stirrer rotation speed is 120 rpm) and the calculated amount of reagents is slowly added in a certain sequence; mixing is carried out until the solution becomes transparent and turns green. This method allows to obtain corrosion-resistant coatings.

Все вышеперечисленные способы предлагают нанесение покрытий в один слой, что делает их более подверженными износу и коррозии, чем многослойные покрытия.All of the above methods offer coating in a single layer, which makes them more susceptible to wear and corrosion than multilayer coatings.

Задачей настоящего изобретения является получение покрытий на стали, обладающих повышенной коррозионной стойкостью или микротвердостью. При этом благодаря данному способу должна обеспечиваться возможность создания покрытия, верхний слой которого обладает одной из вышеперечисленных характеристик.The objective of the present invention is to obtain coatings on steel having high corrosion resistance or microhardness. Moreover, thanks to this method, it should be possible to create a coating, the top layer of which has one of the above characteristics.

Для достижения поставленной задачи предложен способ получения многослойных композитных покрытий (МКП) методом химического осаждения. МКП состоят из нескольких слоев: никель-фосфор и кобальт-фосфор. Первый слой МКП осаждается на стальной поверхности, а последующие слои - на композитной поверхности металл-фосфор. Покрытие взаимодействует с покрываемой поверхностью путем восстановления на ней ионов металла до металла и взаимодействия на ней ионов металла с фосфором.To achieve this goal, a method for producing multilayer composite coatings (MCP) by chemical deposition is proposed. MCPs consist of several layers: nickel-phosphorus and cobalt-phosphorus. The first layer of MCP is deposited on a steel surface, and subsequent layers on a composite metal-phosphorus surface. The coating interacts with the surface to be coated by restoring metal ions on it to metal and the interaction of metal ions with phosphorus on it.

Осаждение слоя кобальт-фосфор осуществляется из растворов химического кобальтирования, в которых источником ионов кобальта является дифторид кобальта. Данный тип растворов ранее не использовался для получения покрытий. Для приготовления раствора химического кобальтирования может быть использован дифторид кобальта, являющийся отходом процесса переработки фторопластов (заявка RU 2011149496, В29В 17/00).The cobalt-phosphorus layer is deposited from chemical cobalt solutions in which cobalt difluoride is the source of cobalt ions. This type of solution has not previously been used to obtain coatings. For the preparation of a chemical cobalt solution, cobalt difluoride can be used, which is a waste of the fluoroplast processing process (application RU 2011149496, B29B 17/00).

Дифторид кобальта - неорганическое вещество, соль кобальта и фтороводородной кислоты. При нормальных условиях дифторид кобальта - кристаллическое вещество розово-красного цвета, растворимое в воде Обычно он используется как промежуточное вещество при получении трифторида кобальта, комплексных фторидов кобальта (III) и кобальта (IV). Применяется в производстве катодов для химических источников тока, как компонент лазерных материалов и как катализатор в производстве фторуглеводородов.Cobalt difluoride is an inorganic substance, a salt of cobalt and hydrofluoric acid. Under normal conditions, cobalt difluoride is a pink-red crystalline substance that is soluble in water. It is usually used as an intermediate in the preparation of cobalt trifluoride, complex cobalt (III) fluorides, and cobalt (IV). It is used in the production of cathodes for chemical current sources, as a component of laser materials and as a catalyst in the production of fluorocarbons.

В процессе переработки фторопластов методом термической деструкции с исчерпывающим фторированием (заявка RU 2011149496) как фторирующий агент может использоваться трифторид кобальта. При нагреве трифторид кобальта разлагается на фтор, участвующий в исчерпывающем фторировании, и дифторид кобальта, являющийся отходом производства.In the process of processing fluoroplastics by thermal degradation with exhaustive fluorination (application RU 2011149496), cobalt trifluoride can be used as a fluorinating agent. When heated, cobalt trifluoride decomposes into fluorine, which is involved in exhaustive fluorination, and cobalt difluoride, which is a waste product.

Химическое нанесение кобальта и фосфора на поверхность металлических материалов придает им ферромагнитные свойства, а также высокую микротвердость. Особое значение имеет осаждение данного покрытия на тонкие магнитные пленки, используемые для создания микроэлектронных устройств.Chemical deposition of cobalt and phosphorus on the surface of metallic materials gives them ferromagnetic properties, as well as high microhardness. Of particular importance is the deposition of this coating on thin magnetic films used to create microelectronic devices.

Химически осажденный никель обладает высокими коррозионно-защитными свойствами, имеет малую пористость. Таким образом, покрытие никель-фосфор может применяться на металлических изделиях сложного профиля, на крупногабаритной арматуре, для увеличения изностоустойчивости трущихся поверхностей деталей машин; для повышения коррозионной стойкости в среде кипящей щелочи и перегретого пара; для замены хромового покрытия, чтобы использовать вместо коррозионностойкой стали более дешевую сталь, покрытую слоем, состоящим из никеля и фосфора.Chemically precipitated nickel has high corrosion-protective properties and low porosity. Thus, the nickel-phosphorus coating can be used on metal products of complex profile, on large-sized fittings, to increase the wear resistance of the rubbing surfaces of machine parts; to increase corrosion resistance in a medium of boiling alkali and superheated steam; to replace the chrome coating, to use cheaper steel instead of corrosion-resistant steel, coated with a layer consisting of nickel and phosphorus.

Технический результат, получаемый вследствие использования заявляемого способа, заключается в том, что получены покрытия, обладающие высокой микротвердостью и коррозионной стойкостью. Коррозионная стойкость повышается в результате наличия нескольких плотных слоев коррозионно-стойкого никеля. Микротведость покрытий повышается в результате наличия четных слоев кобальт-фосфор, физические свойства которых, в частности твердость, превышают аналогичные для слоя никель-фосфор. Нанесение чередующихся слоев позволяет варьировать характеристики получаемого покрытия. В том случае, если последним нанесен слой никель-фосфор, покрытие обладает повышенной коррозионной стойкостью; если последним нанесен слой кобальт-фосфор, то покрытие обладает высокой микротвердостью.The technical result obtained due to the use of the proposed method is that coatings are obtained having high microhardness and corrosion resistance. Corrosion resistance is increased as a result of the presence of several dense layers of corrosion-resistant nickel. The microswitching of coatings increases as a result of the presence of even cobalt-phosphorus layers, the physical properties of which, in particular hardness, exceed those similar to those for the nickel-phosphorus layer. The application of alternating layers allows you to vary the characteristics of the resulting coating. In the event that the nickel-phosphorus layer is last applied, the coating has enhanced corrosion resistance; if the last layer is cobalt-phosphorus, the coating has a high microhardness.

Описание способаMethod Description

Осаждение нечетных слоев - покрытий никель-фосфор - осуществляется на стальную поверхность (для первого слоя МКП) и на композитную поверхность кобальт-фосфор (для последующих слоев) из растворов, которые имеют следующий состав:The odd layers - nickel-phosphorus coatings - are deposited on the steel surface (for the first MCP layer) and on the cobalt-phosphorus composite surface (for subsequent layers) from solutions that have the following composition:

никель сернокислыйnickel sulfate 10-30 г/л10-30 g / l натрий гипофосфитsodium hypophosphite 15-25 г/л15-25 g / l натрий уксуснокислыйsodium acetate 10-20 г/л10-20 g / l тиомочевинаthiourea 0,005 г/л0.005 g / l уксусная кислотаacetic acid 13 мл/л13 ml / l

Режим нанесения покрытия: рН 4,1-4,3, температура 70-92°C; время 60 мин., скорость перемешивания раствора при нанесении покрытия может быть от 60 об/минCoating mode: pH 4.1-4.3, temperature 70-92 ° C; time 60 min., the speed of mixing the solution during coating can be from 60 rpm

Скорость осаждения покрытия никель-фосфор 12-15 мкм/ч.The nickel-phosphorus coating deposition rate is 12-15 μm / h.

Осаждение нечетных слоев - покрытий кобальт-фосфор -осуществляется на композитную поверхность никель-фосфор из растворов, которые имеют следующий состав, г/л:The deposition of odd layers - cobalt-phosphorus coatings - is carried out on the composite surface of nickel-phosphorus from solutions that have the following composition, g / l:

кобальт дифторидcobalt difluoride 15-3515-35 натрий гипофосфитsodium hypophosphite 10-2210-22 натрий лимоннокислыйsodium citrate 80-10080-100 аммоний хлоридammonium chloride 30-6030-60

Режим нанесения покрытия: рН 8,0-8,5, температура 70-92°C; время 60 мин., скорость перемешивания раствора при нанесении покрытия может быть от 60 об/минCoating mode: pH 8.0-8.5, temperature 70-92 ° C; time 60 min., the speed of mixing the solution during coating can be from 60 rpm

Скорость осаждения покрытия кобальт-фосфор 5-7 мкм/ч.The cobalt-phosphorus coating deposition rate is 5-7 μm / h.

Ниже приведены примеры выполнения заявленного способа.The following are examples of the implementation of the claimed method.

Пример 1. В мерную посуду засыпается 10 г никеля сернокислого, 20 г натрия уксуснокислого и добавляется 13 мл 99,7% ледяной уксусной кислоты. Вещества растворяют в дистиллированной воде, доводят раствор до объема 1 л и перемешивают (60 об/мин). Величина рН раствора должна соответствовать 4,1-4,3. Полученный раствор переливают в ванну для химического осаждения и нагревают. После достижения раствором температуры 85°C в него опускаются предварительно активированные образцы стали Ст3, затем засыпают 0,005 г тиомочевины, после чего добавляют 25 г натрия гипофосфита. Раствор перемешивают (60 об/мин). Перемешивание продолжают в течение всего процесса нанесения покрытия. Температура раствора в течение всего процесса должна быть в интервале 90±2°C. Время выдержки образцов составляет 1 час.Example 1. 10 g of nickel sulfate and 20 g of sodium acetic acid are poured into a measuring bowl and 13 ml of 99.7% glacial acetic acid are added. The substances are dissolved in distilled water, the solution is brought to a volume of 1 liter and stirred (60 rpm). The pH of the solution should correspond to 4.1-4.3. The resulting solution was poured into a bath for chemical precipitation and heated. After the solution reaches a temperature of 85 ° C, pre-activated samples of St3 steel are lowered into it, then 0.005 g of thiourea are poured, after which 25 g of hypophosphite sodium are added. The solution was stirred (60 rpm). Stirring is continued throughout the coating process. The temperature of the solution throughout the process should be in the range of 90 ± 2 ° C. The exposure time of the samples is 1 hour.

Исследование полученных покрытий после нанесения первого слоя методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) при увеличении в 10000 раз показало, что размер частиц в слое никель-фосфор составляет 40-1000 нм.The study of the coatings obtained after applying the first layer by scanning electron microscopy (SEM) with a magnification of 10,000 times showed that the particle size in the nickel-phosphorus layer is 40-1000 nm.

После завершения процесса образцы стали Ст3, покрытые слоем никель-фосфор, без промежуточных операций помещаются в раствор для получения композитного покрытия кобальт-фосфор.After completion of the process, samples of St3 steel coated with a nickel-phosphorus layer are placed in solution without intermediate operations to obtain a cobalt-phosphorus composite coating.

Для данного раствора в мерную посуду засыпается 35 г кобальта дифторида, 45 г аммония хлорида и 80 г натрия лимоннокислого. Вещества растворяют в дистиллированной воде, доводят раствор до объема 1 л и перемешивают (60 об/мин). После полного растворения величина рН раствора доводится до 8-8,5 с помощью гидроксида аммония. Полученный раствор переливают в ванну для химического осаждения и нагревают. После достижения раствором температуры 85°C в него опускаются образцы, и засыпается 20 г натрия гипофосфита. Раствор перемешивают (60 об/мин). Перемешивание продолжают в течение всего процесса нанесения покрытия. Температура в течение всего процесса должна быть в интервале 90±2°C. Время выдержки образцов составляет 1 час, после чего детали промываются в холодной воде и сушатся до постоянной массы.For this solution, 35 g of cobalt difluoride, 45 g of ammonium chloride and 80 g of sodium citrate are poured into measuring dishes. The substances are dissolved in distilled water, the solution is brought to a volume of 1 liter and stirred (60 rpm). After complete dissolution, the pH of the solution is adjusted to 8-8.5 with ammonium hydroxide. The resulting solution was poured into a bath for chemical precipitation and heated. After the solution reaches a temperature of 85 ° C, samples are lowered into it, and 20 g of hypophosphite sodium are poured. The solution was stirred (60 rpm). Stirring is continued throughout the coating process. The temperature throughout the process should be in the range of 90 ± 2 ° C. The exposure time of the samples is 1 hour, after which the parts are washed in cold water and dried to constant weight.

Исследование полученных покрытий после нанесения второго слоя методом СЭМ при увеличении в 5500 раз показало, что размер частиц в слое кобальт-фосфор составляет 500-1200 нм.The study of the obtained coatings after applying the second layer by SEM with an increase of 5500 times showed that the particle size in the cobalt-phosphorus layer is 500-1200 nm.

Пример 2. Первый слой - композитное покрытие никель-фосфор, -получают аналогично примеру 1. После завершения нанесения 1 слоя образцы стали Ст3, покрытые слоем никель-фосфор, без промежуточных операций помещаются в раствор для получения композитного покрытия кобальт-фосфор.Example 2. The first layer — a nickel-phosphorus composite coating — is obtained analogously to example 1. After the application of 1 layer, samples of St3 steel coated with a nickel-phosphorus layer are placed in a solution without intermediate operations to obtain a cobalt-phosphorus composite coating.

Для данного раствора в мерную посуду засыпается 28,6 г кобальта дифторида, 45 г аммония хлорида и 93,6 г натрия лимоннокислого. Вещества растворяют в дистиллированной воде, доводят раствор до объема 1 л и перемешивают (60 об/мин). После полного растворения величина рН раствора доводится до 8-8,5 с помощью гидроксида аммония. Полученный раствор переливают в ванну для химического осаждения и нагревают. После достижения раствором температуры 85°C в него опускаются образцы, и засыпается 21 г натрия гипофосфита. Раствор перемешивают (60 об/мин). Перемешивание продолжают в течение всего процесса нанесения покрытия. Температура в течение всего процесса должна быть в интервале 90±2°C. Время выдержки образцов составляет 1 час, после чего детали промываются в холодной воде и сушатся до постоянной массы.For this solution, 28.6 g of cobalt difluoride, 45 g of ammonium chloride and 93.6 g of sodium citrate are poured into measuring dishes. The substances are dissolved in distilled water, the solution is brought to a volume of 1 liter and stirred (60 rpm). After complete dissolution, the pH of the solution is adjusted to 8-8.5 with ammonium hydroxide. The resulting solution was poured into a bath for chemical precipitation and heated. After the solution reaches a temperature of 85 ° C, samples are lowered into it, and 21 g of sodium hypophosphite is poured. The solution was stirred (60 rpm). Stirring is continued throughout the coating process. The temperature throughout the process should be in the range of 90 ± 2 ° C. The exposure time of the samples is 1 hour, after which the parts are washed in cold water and dried to constant weight.

Исследование полученных покрытий после нанесения второго слоя методом СЭМ при увеличении в 6000 раз показало, что размер частиц в слое кобальт-фосфор составляет 800-5100 нм.The study of the obtained coatings after applying the second layer by SEM with an increase of 6,000 times showed that the particle size in the cobalt-phosphorus layer is 800-5100 nm.

Пример 3. Первый слой - композитное покрытие никель-фосфор, - получают аналогично примеру 1. После завершения нанесения 1 слоя образцы стали Ст3, покрытые слоем никель-фосфор, без промежуточных операций помещаются в раствор для получения композитного покрытия кобальт-фосфор.Example 3. The first layer, a nickel-phosphorus composite coating, is prepared analogously to example 1. After the application of 1 layer, samples of St3 steel coated with a nickel-phosphorus layer are placed in a solution without intermediate operations to obtain a cobalt-phosphorus composite coating.

Для данного раствора в мерную посуду засыпается 35 г кобальта дифторида, 45 г аммония хлорида и 80 г натрия лимоннокислого. Вещества растворяют в дистиллированной воде, доводят раствор до объема 1 л и перемешивают (60 об/мин). После полного растворения величина рН раствора доводится до 8-8,5 с помощью гидроксида аммония. Полученный раствор переливают в ванну для химического осаждения и нагревают. После достижения раствором температуры 85°C в него опускаются образцы, и засыпается 10 г натрия гипофосфита. Раствор перемешивают (60 об/мин). Перемешивание продолжают в течение всего процесса нанесения покрытия. Температура в течение всего процесса должна быть в интервале 90±2°C. Время выдержки образцов составляет 1 час, после чего детали промываются в холодной воде и сушатся до постоянной массы.For this solution, 35 g of cobalt difluoride, 45 g of ammonium chloride and 80 g of sodium citrate are poured into measuring dishes. The substances are dissolved in distilled water, the solution is brought to a volume of 1 liter and stirred (60 rpm). After complete dissolution, the pH of the solution is adjusted to 8-8.5 with ammonium hydroxide. The resulting solution was poured into a bath for chemical precipitation and heated. After the solution reaches a temperature of 85 ° C, samples are lowered into it, and 10 g of hypophosphite sodium are poured. The solution was stirred (60 rpm). Stirring is continued throughout the coating process. The temperature throughout the process should be in the range of 90 ± 2 ° C. The exposure time of the samples is 1 hour, after which the parts are washed in cold water and dried to constant weight.

Исследование полученных покрытий после нанесения второго слоя методом СЭМ при увеличении в 7500 раз показало, что размер частиц в слое кобальт-фосфор составляет 300-2030 нм.The study of the obtained coatings after applying the second layer by SEM with an increase of 7500 times showed that the particle size in the cobalt-phosphorus layer is 300-2030 nm.

Пример 4. Первый слой - композитное покрытие никель-фосфор, - получают аналогично примеру 1. После завершения нанесения 1 слоя образцы стали Ст3, покрытые слоем никель-фосфор, без промежуточных операций помещаются в раствор для получения композитного покрытия кобальт-фосфор.Example 4. The first layer, a nickel-phosphorus composite coating, is prepared analogously to example 1. After the application of 1 layer, samples of St3 steel coated with a nickel-phosphorus layer are placed in a solution without intermediate operations to obtain a cobalt-phosphorus composite coating.

Для данного раствора в мерную посуду засыпается 35 г кобальта дифторида, 45 г аммония хлорида и 100 г натрия лимоннокислого. Вещества растворяют в дистиллированной воде, доводят раствор до объема 1 л и перемешивают (60 об/мин). После полного растворения величина рН раствора доводится до 8-8,5 с помощью гидроксида аммония. Полученный раствор переливают в ванну для химического осаждения и нагревают. После достижения раствором температуры 85°C в него опускаются образцы, и засыпается 10 г натрия гипофосфита. Раствор перемешивают (60 об/мин). Перемешивание продолжают в течение всего процесса нанесения покрытия. Температура в течение всего процесса должна быть в интервале 90±2°C. Время выдержки образцов составляет 1 час, после чего детали промываются в холодной воде и сушатся до постоянной массы.For this solution, 35 g of cobalt difluoride, 45 g of ammonium chloride and 100 g of sodium citrate are poured into measuring dishes. The substances are dissolved in distilled water, the solution is brought to a volume of 1 liter and stirred (60 rpm). After complete dissolution, the pH of the solution is adjusted to 8-8.5 with ammonium hydroxide. The resulting solution was poured into a bath for chemical precipitation and heated. After the solution reaches a temperature of 85 ° C, samples are lowered into it, and 10 g of hypophosphite sodium are poured. The solution was stirred (60 rpm). Stirring is continued throughout the coating process. The temperature throughout the process should be in the range of 90 ± 2 ° C. The exposure time of the samples is 1 hour, after which the parts are washed in cold water and dried to constant weight.

Исследование полученных покрытий после нанесения второго слоя методом СЭМ при увеличении в 13000 раз показало, что размер частиц в слое кобальт-фосфор составляет 400-1400 нм.The study of the obtained coatings after applying the second layer by SEM with an increase of 13,000 times showed that the particle size in the cobalt-phosphorus layer is 400-1400 nm.

На чертеже показана зависимость изменения удельной массы МКП, полученная при испытании покрытий на коррозионную стойкость. Испытанные МКП состоят из двух слоев, первый слой получен из раствора, состав которого приведен в таблице 1, второй слой - из раствора, состав которого приведен в таблице 2.The drawing shows the dependence of the change in the specific gravity of the MCP obtained by testing the coatings for corrosion resistance. The tested MCP consist of two layers, the first layer is obtained from a solution, the composition of which is shown in table 1, the second layer is from a solution, the composition of which is shown in table 2.

Испытания на коррозионную стойкость проводились выдерживанием взвешенных образцов в 3%-ном растворе натрия хлорида при температуре 18-20°C (по ГОСТ 9.308-85 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний). После истечения определенного времени образцы вынимали из раствора, сушили, взвешивали и определяли изменение массы.Corrosion resistance tests were carried out by keeping suspended samples in a 3% solution of sodium chloride at a temperature of 18-20 ° C (according to GOST 9.308-85 Unified corrosion and aging protection system. Metallic and nonmetallic inorganic coatings. Accelerated corrosion test methods). After a certain time, the samples were removed from the solution, dried, weighed, and the change in mass was determined.

Таблица 1Table 1 Компонент раствораSolution component Количествоamount никель сернокислыйnickel sulfate 10 г/л10 g / l натрий гипофосфитsodium hypophosphite 25 г/л25 g / l натрий уксуснокислыйsodium acetate 20 г/л20 g / l тиомочевинаthiourea 0,005 г/л0.005 g / l уксусная кислотаacetic acid 13 мл/л13 ml / l

Таблица 2table 2 № раствораNo. of solution Состав раствора, г/лThe composition of the solution, g / l кобальта дифторидаcobalt difluoride натрия гипофосфитаsodium hypophosphite натрия лимоннокислогоsodium citrate аммония хлоридаammonium chloride 1one 3535 20twenty 100one hundred 4545 22 3535 20twenty 8080 4545 33 3535 1010 8080 4545 4four 15fifteen 1010 8080 4545 55 15fifteen 1010 100one hundred 4545 66 15fifteen 20twenty 100one hundred 4545 77 3535 1010 100one hundred 4545 88 15fifteen 20twenty 8080 4545

Claims (2)

1. Способ получения многослойного композитного покрытия на стальной поверхности методом химического осаждения, включающий приготовление растворов для нанесения нечетных слоев никель-фосфор и растворов для нанесения четных слоев кобальт-фосфор, нанесение слоев никель-фосфор, нанесение слоев кобальт-фосфор, причем первый слой никель-фосфор наносят осаждением на стальную поверхность, а последующие нечетные слои наносят на композитную поверхность кобальт-фосфор при рН 4,1-4,3, температуре 70-92°C из раствора состава:
никель сернокислый 10-30 г/л натрий гипофосфит 15-25 г/л натрий уксуснокислый 10-20 г/л тиомочевина 0,005 г/л уксусная кислота 13 мл/л

a слои кобальт-фосфор осаждают на композитную поверхность никель-фосфор при рН 8,0-8,5, температуре 70-92°C из раствора состава, г/л:
кобальт дифторид 15-35 натрий гипофосфит 10-22 натрий лимоннокислый 80-100 аммоний хлорид 30-60
1. A method of obtaining a multilayer composite coating on a steel surface by chemical deposition, including the preparation of solutions for applying odd layers of nickel-phosphorus and solutions for applying even layers of cobalt-phosphorus, applying layers of nickel-phosphorus, applying layers of cobalt-phosphorus, the first layer of nickel -phosphorus is deposited on a steel surface, and the subsequent odd layers are applied to a composite surface of cobalt-phosphorus at a pH of 4.1-4.3, a temperature of 70-92 ° C from a solution of the composition:
nickel sulfate 10-30 g / l sodium hypophosphite 15-25 g / l sodium acetate 10-20 g / l thiourea 0.005 g / l acetic acid 13 ml / l

and cobalt-phosphorus layers are deposited on a nickel-phosphorus composite surface at pH 8.0-8.5, temperature 70-92 ° C from a solution of the composition, g / l:
cobalt difluoride 15-35 sodium hypophosphite 10-22 sodium citrate 80-100 ammonium chloride 30-60
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые растворы с момента загрузки в них покрываемых поверхностей перемешивают со скоростью не менее 60 об./мин. 2. The method according to p. 1, characterized in that the said solutions from the moment of loading the coated surfaces in them are mixed with a speed of at least 60 rpm.
RU2013153293/02A 2013-11-29 2013-11-29 Method of multilayer composite coating manufacturing on steel by chemical deposition RU2544334C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013153293/02A RU2544334C1 (en) 2013-11-29 2013-11-29 Method of multilayer composite coating manufacturing on steel by chemical deposition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013153293/02A RU2544334C1 (en) 2013-11-29 2013-11-29 Method of multilayer composite coating manufacturing on steel by chemical deposition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2544334C1 true RU2544334C1 (en) 2015-03-20

Family

ID=53290517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013153293/02A RU2544334C1 (en) 2013-11-29 2013-11-29 Method of multilayer composite coating manufacturing on steel by chemical deposition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2544334C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618679C1 (en) * 2015-12-31 2017-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" Method of obtaining composite electrochemical coating on steel
CN106947961A (en) * 2017-03-23 2017-07-14 南京三超新材料股份有限公司 The processing method of nickel plating diamond surface electrocorrosion-resisting
RU2630162C1 (en) * 2016-10-19 2017-09-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" Method for producing co-p amorphous films on dielectric substrate
RU2638480C2 (en) * 2016-06-06 2017-12-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Composite coating based on nickel with ultra-dispersed diamonds
RU2639411C2 (en) * 2016-06-06 2017-12-21 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method for producing nickel-diamond coating
RU2776388C1 (en) * 2019-03-11 2022-07-19 НУОВО ПИНЬОНЕ ТЕКНОЛОДЖИ - С.р.л. Component of a turbomachine with a metal coating

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1135804A1 (en) * 1983-06-30 1985-01-23 Горьковский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.А.А.Жданова Aqueous acid solution for chemical nickel plating
SU1157132A1 (en) * 1983-01-11 1985-05-23 Предприятие П/Я А-1819 Method of producing magnetosoft coating with nickel-cobalt-phosphorus alloy
CN102433556A (en) * 2011-12-30 2012-05-02 大连三达奥克化学股份有限公司 Nickel-phosphorus-cobalt ternary alloy electroless plating solution for alloy steel workpieces and production method
RU2455391C1 (en) * 2011-01-11 2012-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Особое конструкторско-технологическое бюро "ОРИОН" Method to produce anti-friction composite coating on steel products
RU2457279C1 (en) * 2011-05-27 2012-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) METHOD OF PRODUCING AMORPHOUS MAGNETIC Co-P FILMS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1157132A1 (en) * 1983-01-11 1985-05-23 Предприятие П/Я А-1819 Method of producing magnetosoft coating with nickel-cobalt-phosphorus alloy
SU1135804A1 (en) * 1983-06-30 1985-01-23 Горьковский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.А.А.Жданова Aqueous acid solution for chemical nickel plating
RU2455391C1 (en) * 2011-01-11 2012-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Особое конструкторско-технологическое бюро "ОРИОН" Method to produce anti-friction composite coating on steel products
RU2457279C1 (en) * 2011-05-27 2012-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) METHOD OF PRODUCING AMORPHOUS MAGNETIC Co-P FILMS
CN102433556A (en) * 2011-12-30 2012-05-02 大连三达奥克化学股份有限公司 Nickel-phosphorus-cobalt ternary alloy electroless plating solution for alloy steel workpieces and production method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618679C1 (en) * 2015-12-31 2017-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" Method of obtaining composite electrochemical coating on steel
RU2638480C2 (en) * 2016-06-06 2017-12-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Composite coating based on nickel with ultra-dispersed diamonds
RU2639411C2 (en) * 2016-06-06 2017-12-21 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method for producing nickel-diamond coating
RU2630162C1 (en) * 2016-10-19 2017-09-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" Method for producing co-p amorphous films on dielectric substrate
CN106947961A (en) * 2017-03-23 2017-07-14 南京三超新材料股份有限公司 The processing method of nickel plating diamond surface electrocorrosion-resisting
CN106947961B (en) * 2017-03-23 2019-02-22 南京三超新材料股份有限公司 The processing method of nickel plating diamond surface electrocorrosion-resisting
RU2776388C1 (en) * 2019-03-11 2022-07-19 НУОВО ПИНЬОНЕ ТЕКНОЛОДЖИ - С.р.л. Component of a turbomachine with a metal coating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2544334C1 (en) Method of multilayer composite coating manufacturing on steel by chemical deposition
Qu et al. Fabrication of Ni–CeO2 nanocomposite by electrodeposition
Calderón et al. Improvement of the erosion-corrosion resistance of magnesium by electroless Ni-P/Ni (OH) 2-ceramic nanoparticle composite coatings
Luo et al. Synthesis of a duplex Ni-P-YSZ/Ni-P nanocomposite coating and investigation of its performance
JP5975996B2 (en) Electroless nickel alloy plating bath and method for depositing the same
Friedman et al. Fabrication of self-lubricating cobalt coatings on metal surfaces
Balaraju et al. Electroless ternary Ni–W–P alloys containing micron size Al2O3 particles
TWI548782B (en) Cyanide-free acidic matte silver electroplating compositions and methods
Gay et al. Characterisation and mechanical properties of electroless NiP–ZrO2 coatings
Shi et al. Effects of cobalt content on mechanical and corrosion properties of electroless Ni‐Co‐P/TiN nanocomposite coatings
Li et al. Creating high-performance bi-functional composite coatings on magnesium− 8lithium alloy through electrochemical surface engineering with highly enhanced corrosion and wear protection
Omar et al. The effect of sodium citrate as a complex agent on the corrosion properties of the electroless Ni-P coating
Guo et al. Characteristics and corrosion behavior of nickel‐phosphorus coatings deposited by a simplified bath
Li et al. Comparison of the effects of pre-activators on morphology and corrosion resistance of phosphate conversion coating on magnesium alloy
Wang et al. Effect of novel ternary ligand system on acidic electroless Ni-P plating on AZ91D magnesium alloy
Sadreddini et al. Tribological properties of Ni–P–SiO 2 nanocomposite coating on aluminum
Liu et al. Microstructure and corrosion resistance of Ni–P gradient coating/stannate conversion film on magnesium alloy
Hu et al. Preparation and properties of Ni–Co–P/nano‐sized Si3N4 electroless composite coatings
Petro et al. Direct electroless deposition of low phosphorous Ni-P films on AZ91D Mg alloy
Hamdy et al. The effect of grain refining and phosphides formation on the performance of advanced nanocomposite and ternary alloy coatings on steel
Hussain et al. Deposition of composite autocatalytic nickel coatings containing particles
RU2547518C1 (en) Multi-layer composite coating on steel produced by method of chemical deposition
RU2592601C1 (en) Method of chemical coating from nickel-copper-phosphorus alloy
JPH05163581A (en) Composite electroless nickel plating solution
Bobanova et al. Properties of CoW alloy coatings electrodeposited from citrate electrolytes containing surface active substances