RU2696376C2 - Антифрикционное покрытие медь-фторопласт - Google Patents
Антифрикционное покрытие медь-фторопласт Download PDFInfo
- Publication number
- RU2696376C2 RU2696376C2 RU2017142576A RU2017142576A RU2696376C2 RU 2696376 C2 RU2696376 C2 RU 2696376C2 RU 2017142576 A RU2017142576 A RU 2017142576A RU 2017142576 A RU2017142576 A RU 2017142576A RU 2696376 C2 RU2696376 C2 RU 2696376C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- fluoroplastic
- copper
- tetrafluoroethylene
- ethylene
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
- C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрохимическим производствам, гальванотехнике, а именно к способу получения антифрикционных композиционных металлфторопластовых покрытий и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и других отраслях промышленности. Покрытие является двухслойным, состоящим из металлической матрицы (медь) с включенными в нее частицами фторопласта Ф-40 и чисто фторопластового полимерного внешнего слоя. Толщина покрытия 20-30 мкм. Слой из металлической матрицы - меди с включенными в нее частицами фторопласта Ф-40 (сополимера тетрафторэтилена с этиленом) выполнен из электролит-суспензии. Электролит-суспензия включает (г на 1 литр раствора) медь сернокислую 5-водную (150-250), кислоту серную (40-70), порошок сополимера тетрафтоэтилена с этиленом (50-200), поверхностно-активное вещество (2,2-4,5) и воду (остальное до 1 л). Покрытие обладает характеристиками, свойственными как металлам (прочность, износостойкость, высокие тепло- и электропроводность), так и фторполимерам (уплотнительная способность, надежное сцепление с основой, высокие антифрикционные свойства, водоотталкивающие свойства, коррозионная стойкость). 2 н.п. ф-лы, 3 ил, 1 пр.
Description
Изобретение относится к электрохимическим производствам, гальванотехнике, а именно к электрохимическому осаждению медных композиционных покрытий и может быть использовано для коэффициента трения в кинематических парах технологического оборудования, трубопроводов, в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и других отраслях промышленности. Полученное композиционное покрытие медь-фторопласт является двухслойным, состоящим из металлической матрицы (медь) с включенными в нее частицами фторопласта (сополимер тетрафторэтилена с этиленом) Ф-40 фиг. 1,1; 2) и чисто полимерного внешнего слоя (фигура 1). Толщина покрытия 20-40 мкм.
Покрытие обладает характеристиками, присущими как металлам (прочность, износостойкость, высокие тепло- и электропроводность), так и фторопластам (уплотнительная способность, надежное сцепление с основой, антиадгезионность, водоотталкивающие свойства, коррозионная стойкость). Покрытие отличается оптимальным содержанием фторопласта, что обуславливает высокие антифрикционные свойства и позволяет снизить затраты материалов и энергии в процессе нанесения покрытия и эксплуатации кинематических пар механизмов. Коэффициент трения кинематических пар с покрытием в 2-3 раза ниже, чем у кинематических пар без покрытия, что позволяет снизить энергоемкость эксплуатации таких деталей.
Известны покрытия: Известен электролит для получения антифрикционных покрытий (RU 2619012 С1) следующего состава, г/л:
Режим осаждения:Т=18-25°С, плотность катодного тока ik=2-10 А/дм2.
Наиболее близким к предлагаемому является электролит-суспензия для получения покрытий никель-фторопласт (RU 2479677 С1), включающая сульфаминовокислый никель - 250-300; хлористый никель - 15-20; борную кислоту - 25-40; порошок сополимера тетрафторэтилена с этиленом - 110-200; диимид 4,6-дисульфоизофталевой кислоты - 0,4-0,8; сульфосалициловую кислоту - 0,1-0,2; поверхностно-активные вещества - 3,5-6 и воду - остальное.
Однако покрытие на основе электролита-суспензии имеет недостаточно высокий коэффициент трения.
Недостатками покрытия являются высокие затраты на производство. Для получения указанного покрытия требуется высокая плотность тока, что обуславливает высокие затраты электроэнергии, большое количество Фт-40 (200 г/л), что увеличивает себестоимость покрытия и большое количество ПАВ (6 г/л), которое обеспечивает стабилизацию гидрофобного порошка сополимера тетрафторэтилена с этиленом в водной среде электролита, но может вызывать изменение внутренних напряжений в осадке, растрескивание и отслаивание покрытия от подложки. Кроме того, высокое объемное содержание Фт-40 может привести к деформации покрытия, что обусловлено высокой холодной текучестью и мягкостью фторопласта. Также покрытие представляет собой никелевую матрицу, которая обладает большими внутренними напряжениями. Для устранения этого необходимо использование медного покрытия, которое используется в узлах трения и обладает более низким коэффициентом трения по сравнению с никелевым.
Технической задачей изобретения является подбор оптимального состава покрытия медь-фторопласт, полученного методом катодного электроосаждения, снижение затрат на изготовление и эксплуатацию деталей кинематических пар с медьфторопластовым композиционным покрытием.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в получении композиционных медьфторопластовых покрытий, обеспечивающих низкий коэффициент трения в сопряженных деталях, что обеспечивает их безъизностность и увеличение срока службы.
Поставленная задача решается электролит-суспензией для получения антифрикционного фторопластового покрытия, включающей сернокислую медь 5-ти водную, кислоту серную, порошок сополимера тетрафторэтилена с этиленом, поверхностно-активное вещество и воду при следующем соотношении компонентов, г на 1л раствора:
• медь сернокислая 5-ти водная - 150-250
• кислота серная - 40-70
поверхностно-активное вещество - 2,2-4,5,
Режим осаждения: Т=298 К, плотность катодного тока ik=l-7 А/дм2, механическое перемешивание.
В результате использования предложенной суспензии снижается коэффициент трения.
Антифрикционное электрохимическое металлфторполимерное покрытие является двухслойным, состоящим из слоя из металлической матрицы – меди с включенными в нее частицами фторопласта Ф-40 (сополимера тетрафторэтилена с этиленом), выполненного из электролит-суспензии для антифрикционного фторопластового покрытия, и фторопластового внешнего слоя.
Пример 1.
Электролит-суспензию готовили, диспергируя порошок сополимера тетрафторэтилена с этиленом Ф-40 (ТУ-301-05-17-89) 100 г/л и поверхностно-активное вещество 4,5 г/л в электролите, составленном на основе сульфата меди 200 г/л, серной кислоты 60 г/л, растворенных в дистиллированной воде.
Электролиты предварительно прорабатывали в течение 10 часов в ячейке со стальным катодом при плотности тока 1,5 А/дм2. Покрытия толщиной 20 мкм наносились из ванны стандартного типа на бронзовые цилиндры с поверхностью 0,045 дм2 при Т=298 К и плотности тока 5 А/дм2
Для подбора оптимального состава покрытия изучена зависимость объемной доли фторопластовых частиц в металлической матрице от концентрации их в электролите - суспензии и концентрации основной соли (сульфата меди) (фигура 3). Определено, что содержание фторопласта в матрице покрытия увеличивается с увеличением концентрации дисперсной фазы (фторопласта) и уменьшением концентрации сульфата меди, это связано с преобладанием электрофоретической составляющей при электроосаждении композиционного покрытия.
Состав композиционного медьфторопластового покрытия определялся на основе фотоколориметрического анализа меди, а содержание сополимера тетрафторэтилена с этиленом - по разности навески. Для фотоколориметрического анализа использовался фотоэлектрический концентрационный колориметр КФК - 2МП.
Массу сополимера тетрафторэтилена с этиленом в покрытии определяли по следующей формуле:
mфт=mпокр-m сu,
где mфт - масса сополимера тетрафторэтилена с этиленом в покрытии,
г;
m покр - масса покрытия, г;
mcu - масса меди в покрытии, г.
где Voб - объемная доля сополимера тетрафторэтилена с этиленом в покрытии, %;
М фт - масса сополимера тетрафторэтилена с этиленом в покрытии, г;
ρме - плотность меди, г/см3;
Определение скорости осаждения покрытия.
Скорость осаждения покрытия вычисляли через толщину, наносимого покрытия, измеренную микрометром за промежуток времени.
Определение коэффициента трения покрытий
Испытания проводились на базе механизмов привода и нагружения четырехшариковой машины трения «ЧМТ-1». Принцип действия основан на воспроизведении нормированных воздействий (осевой нагрузки, фиксированной скорости вращения и т.д.) на испытательные образцы, находящиеся в испытуемом смазочном материале (дизельное топливо), с последующим определением величины износа испытательных образцов. Испытуемые покрытия наносятся на пластину диаметром 37 мм и толщиной 3 мм. Подвижная контактная поверхность контактирующего тела имеет форму кольца с размерами наружного диаметра 17 мм и внутреннего диаметра 10 мм. Площадь контакта при этом составляет 1,48 см2. Твердость поверхности HRC = 60, шероховатость Ra = 0,32. По отношению к испытуемому образцу контактная поверхность совершает вращательное движение относительно центра симметрии с угловой скоростью W = 157 с-1 (1500 об/мин). Линейная скорость составляет 1,06 м/с.
По ГОСТ ISO 20623-2013 определяем коэффициент трения по формуле:
Где: r - расстояние от центра контактирующей поверхности на пластине до оси вращения.
L - приложенная осевая нагрузка, Н.
Т - момент трения.
Определение скорости осаждения покрытия.
Скорость осаждения покрытия вычисляли через толщину, наносимого покрытия, измеренную микрометром за промежуток времени.
На фиг. 1 представлена микрофотография поперечного среза медьфторопластового покрытия. Сноски:
1 - Металлическая медная матрица с включенными частицами фторопласта.
2 - Верхний фторопластовый слой.
На фиг. 2 представлена микрофотография структуры медьфторопластового покрытия.
На фиг. 3 представлена зависимость объемного содержания фторопласта в медьфторопластовом покрытии от концентрации компонентов электролита-суспензии при плотности 2А/дм2, Т=298К. Сноски:
4 - Металлическая медная матрица с включенными частицами фторопласта.
3 - Верхний фторопластовый слой.
Claims (3)
1. Электролит-суспензия для антифрикционного фторопластового покрытия, включающая кислоту, порошок сополимера тетрафторэтилена с этиленом, поверхностно-активные вещества и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сернокислую медь 5-водную, в качестве кислоты серную кислоту при следующем соотношении компонентов, г на 1 л раствора:
2. Антифрикционное электрохимическое металлфторполимерное покрытие, являющееся двухслойным, состоящим из слоя из металлической матрицы - меди с включенными в нее частицами фторопласта Ф-40 – сополимера тетрафторэтилена с этиленом, выполненного из электролит-суспензии по п.1 и фторопластового внешнего слоя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017142576A RU2696376C2 (ru) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | Антифрикционное покрытие медь-фторопласт |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017142576A RU2696376C2 (ru) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | Антифрикционное покрытие медь-фторопласт |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017142576A3 RU2017142576A3 (ru) | 2019-06-06 |
RU2017142576A RU2017142576A (ru) | 2019-06-06 |
RU2696376C2 true RU2696376C2 (ru) | 2019-08-01 |
Family
ID=66792990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017142576A RU2696376C2 (ru) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | Антифрикционное покрытие медь-фторопласт |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2696376C2 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU523963A1 (ru) * | 1974-07-05 | 1976-08-05 | Институт Коллоидной Химии И Химии Воды | Композици дл получени металлополимерных покрытий |
US4098654A (en) * | 1975-10-04 | 1978-07-04 | Akzo N.V. | Codeposition of a metal and fluorocarbon resin particles |
SU1604862A1 (ru) * | 1988-05-16 | 1990-11-07 | Хмельницкий Технологический Институт Бытового Обслуживания | Способ химического меднени углеродных материалов |
RU2464363C1 (ru) * | 2011-04-04 | 2012-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Электролит для осаждения композиционного покрытия цинк-фторопласт |
EP1894216B1 (en) * | 2005-06-24 | 2013-03-20 | Universal Supercapacitors Llc. | Electrode and current collector for electrochemical capacitor having double electric layer and double electric layer electrochemical capacitor formed therewith |
RU2479677C1 (ru) * | 2011-12-14 | 2013-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" | Электролит-суспензия для получения покрытий никель-фторопласт |
-
2017
- 2017-12-06 RU RU2017142576A patent/RU2696376C2/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU523963A1 (ru) * | 1974-07-05 | 1976-08-05 | Институт Коллоидной Химии И Химии Воды | Композици дл получени металлополимерных покрытий |
US4098654A (en) * | 1975-10-04 | 1978-07-04 | Akzo N.V. | Codeposition of a metal and fluorocarbon resin particles |
SU1604862A1 (ru) * | 1988-05-16 | 1990-11-07 | Хмельницкий Технологический Институт Бытового Обслуживания | Способ химического меднени углеродных материалов |
EP1894216B1 (en) * | 2005-06-24 | 2013-03-20 | Universal Supercapacitors Llc. | Electrode and current collector for electrochemical capacitor having double electric layer and double electric layer electrochemical capacitor formed therewith |
RU2464363C1 (ru) * | 2011-04-04 | 2012-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Электролит для осаждения композиционного покрытия цинк-фторопласт |
RU2479677C1 (ru) * | 2011-12-14 | 2013-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" | Электролит-суспензия для получения покрытий никель-фторопласт |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017142576A3 (ru) | 2019-06-06 |
RU2017142576A (ru) | 2019-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mohammadi et al. | Wear and corrosion properties of electroless nickel composite coatings with PTFE and/or MoS 2 particles | |
Balaji et al. | Electrodeposition of bronze–PTFE composite coatings and study on their tribological characteristics | |
Guo et al. | Preparation and performance of a novel multifunctional plasma electrolytic oxidation composite coating formed on magnesium alloy | |
Walsh et al. | Influence of surfactants on electrodeposition of a Ni-nanoparticulate SiC composite coating | |
WO2005073437A1 (ja) | 複合クロムめっき皮膜並びにその皮膜を有する摺動部材及びその製造方法 | |
Zhou et al. | Electrodeposition and corrosion resistance of Ni–P–TiN composite coating on AZ91D magnesium alloy | |
US10836138B2 (en) | Laminated body having corrosion-resistant coating, and method for manufacturing same | |
GB2534120A (en) | Bismuth-based composite coating for overlay applications in plain bearings | |
Abdel Hamid et al. | Performance of Ni–Cu–ZrO2 nanocomposite coatings fabricated by electrodeposition technique | |
Walsh et al. | The formation of nanostructured surfaces by electrochemical techniques: a range of emerging surface finishes–Part 1: achieving nanostructured surfaces by electrochemical techniques | |
WO1998023444A1 (en) | Lead-free deposits for bearing surfaces | |
RU2696376C2 (ru) | Антифрикционное покрытие медь-фторопласт | |
US10202702B2 (en) | Sliding engine component | |
Mirsaeedghazi et al. | Characteristics and properties of Cu/nano-SiC and Cu/nano-SiC/graphite hybrid composite coatings produced by pulse electrodeposition technique | |
Yao et al. | Preparation, mechanical properties and wear resistance of Ni–W/SiC nanocomposite coatings | |
RU2449063C1 (ru) | Электролит никелирования | |
Tabatabaei et al. | The tribocorrosion behavior of Ni-P and Ni-P-ZrO2 coatings | |
Guan et al. | Nickel electroplating on copper pre-activated Al alloy in the electrolyte containing PEG 1000 as an additive | |
RU2558327C2 (ru) | Способ получения композиционных покрытий на основе цинка | |
CN105862104A (zh) | 一种耐磨减摩复合氧化铝膜的制备方法 | |
Hamidouche et al. | Comparison between the microstructural, morphological, mechanical and tribological characteristics of nanocrystalline Ni and Ni-Co electrodeposited coatings | |
RU2155246C1 (ru) | Электролит-суспензия для получения покрытий никель-фторопласт | |
RU2619012C1 (ru) | Способ электролитического осаждения коррозионностойких антифрикционных покрытий сплавом на основе меди | |
Karaguiozova | Characterisation of electroless Ni-P and electroless composite coatings Ni-P/Ni-PTFE | |
Lee et al. | Preparation of electroless nickel-phosphorous-TiO2 composite coating for improvement of wear and stress corrosion cracking resistance of AA7075 in 3.5% NaCl |