RU2620215C1 - Способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова - Google Patents
Способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова Download PDFInfo
- Publication number
- RU2620215C1 RU2620215C1 RU2016121396A RU2016121396A RU2620215C1 RU 2620215 C1 RU2620215 C1 RU 2620215C1 RU 2016121396 A RU2016121396 A RU 2016121396A RU 2016121396 A RU2016121396 A RU 2016121396A RU 2620215 C1 RU2620215 C1 RU 2620215C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- borofluoride
- tin
- boron fluoride
- electrolyte
- iii
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и других отраслях промышленности. Способ включает электролитическое осаждение антифрикционных покрытий из сплава на основе олова в электролите, содержащем, г/л: олово(II) борфтористое 10-40, медь(II) борфтористую 10-25, сурьму(III) борфтористую 5-10, кадмий борфтористый 5-15, цинк(II) борфтористый 5-15, индий(III) борфтористый 2-5, серебро(I) борфтористое 0,5-1,5, борфтористоводородную кислоту 105-130, борную кислоту 50-100, антиокислитель 1,5-5, поверхностно-активное вещество 7-20, при катодной плотности тока 2,0-5,0 А/дм2 и температуре электролита 18-25°С. Технический результат: повышение абразивной и коррозионной стойкости, прочности покрытий в агрессивных средах, снижение коэффициента трения, повышение твердости, износостойкости и термической стабильности покрытий при одновременном повышении пластичности. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к способам электролитического осаждения износостойких антифрикционных покрытий сплавом на основе олова, и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и в других отраслях промышленности для улучшения прочностных и эксплуатационных характеристик трущихся поверхностей узлов трения скольжения.
Известен способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова в электролите, содержащем борфтористые соли олова(II), сурьмы(III), меди(II) (RU, патент №2456486, С22С 13/02, 2012).
Недостатком данного способа является невозможность получения коррозионностойких гальванических покрытий на основе сплавов олова для работы при повышенных температурах в средах минеральных масел и органических кислот дизельного топлива и ограниченность применения в узлах трения скольжения, эксплуатируемых при высоких ударных нагрузках.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова в электролите, содержащем олово борфтористое, медь(II) борфтористую, борфтористоводородную кислоту, борную кислоту, антиокислитель и поверхностно-активное вещество (RU, патент №2166568, C25D 3/56, 1999).
Недостатками данного способа являются низкие коррозийная стойкость и прочность антифрикционных покрытий.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение абразивной и коррозийной стойкости и прочности антифрикционных покрытий сплавом на основе олова в агрессивных средах, снижение коэффициента трения, повышение твердости, износостойкости и термической стабильности материала при одновременном повышении пластичности материала.
Технический результат достигается в способе электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова в электролите, содержащем олово(II) борфтористое, медь(II) борфтористую, сурьму(III) борфтористую, кадмий борфтористый, цинк(II) борфтористый, индий(III) борфтористый, серебро(I) борфтористое борфтористоводородную кислоту, борную кислоту, антиокислитель и поверхностно-активное вещество, при следующем соотношении компонентов, г/л:
олово(II) борфтористое | 10-40 |
медь(II) борфтористая | 10-25 |
сурьма(III) борфтористая | 5-10 |
кадмий борфтористый | 5-15 |
цинк(II) борфтористый | 5-15 |
индий(III) борфтористый | 2-5 |
серебро(I) борфтористое | 0,5-1,5 |
борфтористоводородная кислота | 105-130 |
борная кислота | 50-100 |
антиокислитель | 1,5-5 |
поверхностно активное вещество | 7-20 |
катодная плотность тока, А/дм2 | 2,0-5 |
температура, °С | 18-25 |
В качестве антиокислителя используют по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей резорцин, гидрохинон, β-нафтол, фенотиазиновый краситель, фенолсульфоновая кислота, сульфированный ортокрезол.
В качестве поверхностно-активного вещества используют по меньшей одно вещество, выбранное из группы, включающей желатин, синтанол АЛМ-20, клей, пентон, крезол, танин, синтанол АЛМ-10, препарат ОС-20, вещество ОП-7, вещество ОП-10, 4 - нонилфенол.
Большое содержание олова(II) борфтористого в электролите позволяет получить вязкую, пластичную основу покрытия, менее склонную к усталостным разрушениям.
Повышенное содержание меди(II) борфтористой в электролите позволяет получить повышенную твердость покрытия, увеличивает усталостную прочность.
Содержание в электролите борфтористой кислоты в количестве 105-130 г/л позволяет значительно снизить величину предельного тока и обеспечить стабильность электролита.
Введение в электролит борной кислоты в концентрации насыщенного раствора (50-100 г/л) способствует повышению стабильности состава электролита и в процессе электролиза, и при хранении.
Введение в электролит сурьмы(III) борфтористой позволяет существенно влиять на механические свойства покрытия, а именно повышается твердость, уменьшается объемный износ. Наличие сурьмы в покрытии делает его более стойким к эрозии.
Введение в электролит кадмия(II) борфтористого позволяет увеличить ударную прочность и коррозионную стойкость покрытия.
Введение в электролит цинка(II) борфтористого позволяет повысить коррозионную стойкость покрытия. При формировании текстуры покрытия наличие ионов цинка и кадмия в электролите позволяет получать однородную мелкокристаллическую структуру с низкими внутренними напряжениями.
Введение в электролит серебра(II) борфтористого позволяет получать текстуру покрытия, близкую к текстуре, приближающейся по своим свойствам к квазимонокристаллам.
Введение в электролит индия(II) борфтористого позволяет значительно снизить коэффициент трения трущихся поверхностей.
Введение в электролит одного или нескольких антиокислителей позволяет затормозить процесс перехода ионов двухвалентного олова в ионы четырехвалентного олова в процессе эксплуатации и во время хранения.
Введение в электролит одного или нескольких поверхностно-активных веществ позволяет получать гладкие с заданной гомогенной структурой покрытия.
Содержание (концентрация) борфтористоводородной кислоты 105-130 г/л позволяет значительно снизить величину предельного тока и обеспечить стабильность электролита.
Введение в электролит борной кислоты в концентрации насыщенного раствора (50-100 г/л) способствует повышению стабильности состава электролита и в процессе электролиза, и при хранении.
Соотношение компонентов в электролите необходимо поддерживать в вышеуказанных пределах. Отклонение от этих пределов приводит к получению некачественных антифрикционных покрытий сплавом на основе олова(II).
Пример конкретной реализации способа электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова.
В ванну с дистиллированной водой вводят 120 г/л борфтористой кислоты. Затем добавляют борную кислоту в количестве 70 г/л (до насыщения). В полученный раствор борфтористой и борной кислот последовательно добавляют олово(II) борфтористое 30 г/л (в пересчете на металл), медь(II) борфтористую 15 г/л (в пересчете на металл), сурьму(III) борфтористую 7 г/л (в пересчете на металл), кадмий(II) борфтористый 10 г/л (в пересчете на металл), цинк(II) борфтористый 10 г/л (в пересчете на металл), индий(III) борфтористый 3 г/л (в пересчете на металл) и серебро(I) борфтористое 1,0 г/л (в пересчете на металл). В полученный раствор кислот и солей последовательно добавляют по меньшей мере один антиокислитель, выбранный из группы: резорцин 5 г/л, гидрохинон 4 г/л, β-нафтол 4 г/л, фенотиазиновый краситель 1,5 г/л, фенолсульфоновая кислота 1,5 г/л, сульфированный ортокрезол 3 г/л.
В случае использования двух и более антиокислителей суммарное количество этих антиокислителей должно быть в пределах 1,5-5 г/л.
После чего в полученный раствор кислот, солей и антиокислителей последовательно вводят по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, выбранное из группы: желатин 10 г/л, синтанол АЛМ-20 г/л, клей 10 г/л, пентон 12 г/л, крезол 12 г/л, танин 15 г/л, синтанол АЛМ-10 15 г/л, препарат ОС-20 12 г/л, вещество ОП-7 10 г/л, вещество ОП-10 12 г/л, 4-нонилфенол 7 г/л.
В случае использования двух и более поверхностно-активных веществ суммарное количество этих веществ должно быть в пределах 7-20 г/л.
В таблице 1 приведены примеры состава электролита.
В таблице 2 приведены физико-механические свойства антифрикционных покрытий сплавом на основе олова с разным составом электролита (примеры в таблице 1).
Анализ результатов, изложенных в таблице 2, позволяет сделать следующие выводы.
Добавки индия к покрытиям сплавом на основе олова повышает их прочность, твердость, увеличивает коррозионную стойкость. Индий входит в кристаллическую решетку матрицы олова в качестве атомов раствора замещения, способствует упрочнению твердого раствора и повышению усталостной прочности. Из таблицы видно, что добавка индия, равная 0,5 г/л, не дает значимого эффекта, а увеличение концентрации индия более 8 г/л не целесообразно, поскольку значительно повышается стоимость покрытия и не способствует увеличению прочности, так как индий расходуется на образование избыточной γ-фазы.
Добавки сурьмы и меди приводят к увеличению прочности покрытий сплавом на основе олова. Медь и сурьма образуют интерметаллические соединения Cu3Sn, Cu6Sn5, SbSb, которые прочнее оловянной матрицы и эффективно блокируют распространение усталостных трещин. Кроме того, образование этих интерметаллических соединений способствует более тонкому измельчению зернистой структуры твердого раствора. Результаты испытаний, изложенные в таблице, показывают, что добавки сурьмы менее 4 г/л не приводят к существенному упрочнению покрытий сплавом на основе олова, а увеличение концентрации сурьмы свыше 16 г/л не целесообразно из-за усложнения и удорожания технологических процессов нанесения покрытий сплавами на основе олова. Интерметаллические соединения Cu3Sn, Cu6Sn5 способствуют дополнительному упрочнению, так как образуют скелет-сетку в твердом растворе, препятствующую диффузии частиц SbSb в глубь покрытия. Добавка меди менее 2 г/л не способна существенным образом повлиять на прочность, а увеличение концентрации меди свыше 30 г/л делает покрытие хрупким.
Предложенный способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова позволяет повысить абразивную и коррозийную стойкость покрытий в агрессивных средах, увеличить прочность, снизить коэффициент трения, повысить твердость, износостойкость и термическую стабильность материала при одновременном повышении пластичности материала.
Claims (5)
1. Способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий из сплава на основе олова в электролите, содержащем олово(II) борфтористое, медь(II) борфтористую, борфтористоводородную кислоту, борную кислоту, антиокислитель и поверхностно-активное вещество, отличающийся тем, что в электролит дополнительно добавляют сурьму(III) борфтористую, кадмий борфтористый, цинк(II) борфтористый, индий(III) борфтористый, серебро(I) борфтористое при следующем соотношении компонентов, г/л:
а покрытие осаждают при катодной плотности тока 2,0-5,0 А/дм2 и температуре электролита 18-25 °C.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве антиокислителя используют по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей резорцин, гидрохинон, β-нафтол, фенотиазиновый краситель, фенолсульфоновая кислота и сульфированный ортокрезол.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют по меньшей одно вещество, выбранное из группы, включающей желатин, синтанол АЛМ-20, клей, пентон, крезол, танин, синтанол АЛМ-10, препарат ОС-20, вещество ОП-7, вещество ОП-10 и 4-нонилфенол.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016121396A RU2620215C1 (ru) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016121396A RU2620215C1 (ru) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2620215C1 true RU2620215C1 (ru) | 2017-05-23 |
Family
ID=58882581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016121396A RU2620215C1 (ru) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2620215C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2698164C1 (ru) * | 2018-08-16 | 2019-08-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Русские игрушки" | Ингибитор наводороживания стали Ст3 с гальваническим покрытием Cu-Zn |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2130513C1 (ru) * | 1997-09-17 | 1999-05-20 | Ивановская государственная химико-технологическая академия | Электролит бронзирования |
US6179985B1 (en) * | 1999-03-19 | 2001-01-30 | Technic, Inc. | Metal alloy fluoroborate electroplating baths |
RU2166568C1 (ru) * | 1999-11-30 | 2001-05-10 | Кузнецов Анатолий Сергеевич | Электролит для нанесения трехкомпонентного антифрикционного покрытия |
CN104674314A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-06-03 | 温兵 | 一种铜锡合金无氰无镍电镀方法 |
-
2016
- 2016-05-31 RU RU2016121396A patent/RU2620215C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2130513C1 (ru) * | 1997-09-17 | 1999-05-20 | Ивановская государственная химико-технологическая академия | Электролит бронзирования |
US6179985B1 (en) * | 1999-03-19 | 2001-01-30 | Technic, Inc. | Metal alloy fluoroborate electroplating baths |
RU2166568C1 (ru) * | 1999-11-30 | 2001-05-10 | Кузнецов Анатолий Сергеевич | Электролит для нанесения трехкомпонентного антифрикционного покрытия |
CN104674314A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-06-03 | 温兵 | 一种铜锡合金无氰无镍电镀方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2698164C1 (ru) * | 2018-08-16 | 2019-08-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Русские игрушки" | Ингибитор наводороживания стали Ст3 с гальваническим покрытием Cu-Zn |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhong et al. | Nickel–tungsten alloy brush plating for engineering applications | |
US10889907B2 (en) | Cyanide-free acidic matte silver electroplating compositions and methods | |
JP2007525600A (ja) | 鉄−リン電気めっき浴および方法 | |
CN103834890A (zh) | 输电铁塔及紧固件用防腐合金镀层及制备工艺 | |
US9850588B2 (en) | Bismuth electroplating baths and methods of electroplating bismuth on a substrate | |
CN104109828A (zh) | 一种输电线路架空地线热浸镀锌合金镀层及其制备工艺 | |
RU2620215C1 (ru) | Способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий сплавом на основе олова | |
CN105040051A (zh) | 一种微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液 | |
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 | |
KR20080091267A (ko) | 용융아연도금욕 및 아연도금처리 철물제품 | |
RU2619012C1 (ru) | Способ электролитического осаждения коррозионностойких антифрикционных покрытий сплавом на основе меди | |
Bengoa et al. | Tin coatings electrodeposited from sulfonic acid-based electrolytes: Tribological behavior | |
CN112680756A (zh) | 酸性含水二元银-铋合金电镀组合物及方法 | |
RU2437967C1 (ru) | Способ осаждения композиционных покрытий никель-ванадий-фосфор-нитрид бора | |
CN103046090A (zh) | 一种无氰碱性镀铜溶液中防置换铜添加剂及其制备方法 | |
RU2457288C1 (ru) | Способ нанесения электролитических покрытий на основе хрома | |
CN105063686A (zh) | 微酸性体系电镀光亮锌镍合金的辅助光亮剂及其电镀工艺 | |
CN101846134B (zh) | 复合镀层轴瓦 | |
RU2820009C1 (ru) | Электролит для нанесения антифрикционных покрытий | |
CN101914791B (zh) | 一种耐蚀性铝锰合金层的电镀方法 | |
Kireev | Formation and study of the properties of finishing coatings of a circuit board with tin–zinc alloy instead of tin–lead alloy coatings | |
KR20200012351A (ko) | 자동차 부품용 아연-니켈 합금도금액 | |
CN102774068A (zh) | 一种铝合金电镀产品及其制备方法 | |
Gajewska-Midzialek et al. | Nanocrystalline electrochemical composite coatings with nickel matrix and boron | |
Kang | Study on Zn-Mn Alloy Plating on the Surface of Steel Sheet Prepared in Hydrochloric Acid Bath |