SU1579936A1 - Раствор дл химического меднени металлических изделий и способ его приготовлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к химическому нанесению металлических, в частности медных покрытий из водных растворов. Цель изобретени  - интенсификаци  процесса при обеспечении высоких антифрикционных свойств покрыти . Согласно изобретению меднение металлических изделий, в частности сталей и сплавов меди, осуществл ют в растворе, содержащем 30 - 70 г хлорида меди, 5 - 15 г хлорида аммони , 100 - 160 порошка меди и глицерина - до 1 л. Дл  приготовлени  раствора хлорида меди раствор ют в предварительно нагретом до 80 - 100°С глицерине, ввод т порошок меди, нагревают образовавшуюс  суспензию до 180 - 220°С, выдерживают при этом температуре 6 - 9 мин. После чего охлаждают до рабочей температуре 120 - 140°С и ввод т хлорид аммони . При этом введение в состав раствора порошка меди, использование в качестве источника хлорида-ионов хлорида аммони  вместо сол ной кислоты и приведени  методика приготовлени  раствора обеспечивают снижение продолжительности осаждени  покрыти  оптимальной толщины в 2,5 - 4,0 раза, получение медных покрытий толщиной 0,5 - 10,0 мкм, прочносцепленных с основой (адгези  не хуже 4,8 кгс/см) равномерных и однородных с повышенным антифрикционными характеристиками (интенсивность износа 48,2 - 116,1 мг/км в зависимости от материала основы). 2 с.п. ф-лы, 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к химическому нанесению металлических, в частности медных, покрытий из водных растворов и может быть использовано в машиностроении и других област х техники при создании изделий с антифрикционными, антикоррозионными , декоративными и т.п. покрыти ми на поверхности металлов.

Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса при обеспечении высоких антифрикционных свойств покрыти .

Согласно изобретению меднение металлических изделий осуществл ют в растворе , содержащем 30-70 г хлорида меди, 5-15 г хлорида аммони , 100-160 г порошка меди и глицерин до 1 л. Дл  приготовлени  раствора хлорид меди раствор ют в предварительно нагретом до 80-100°С глицерине, ввод т порошок меди, нагревают обсазовавшуюс  суспензию до 180-220°С, выдерживают при этой температуре 6-9 мин, после чего охлаждают до 120-140°С (рабочей температуры нанесени  покрыти ) и ввод т хлорид аммони .

Образцы из легированных конструкционных и инструментальных сталей, медных сплавов, в частности, в виде втулок диаметром 20 мм, шириной 10мм и толщиной 2 мм, медн т в растворах, составы которых представлены в табл.1.

Дл  приготовлени  предлагаемого раствора раствор ют хлорид меди в предвари- гельно нагретом до 90°С глицерине, после чего в раствор ввод т порошок меди, нагревают до 200°С, выдерживают при этой температуре 7,5 мин, охлаждают до 130°С, ввод т в состав хлорид аммони  и при данной температуре осуществл ют меднение. После меднени  образцы промывают в теплой воде и нейтрализуют в течение 30 с в 0,5%-ном растворе каустической соды при 50°С, Толщину получаемого покрыти  измер ют магнитным толщиномером МТ-41НЦ. Антифрикционные свойства покрыти  определ ют путем измерени  интенсивности изнашивани  образцов с медным покрытием при их трибологических испытани х, проводимых на машине трени  по схеме вал-втулка при реверсивном движении с частотой 1,9 Гц, амплитудой 15 мм и скоростью относительного проскальзывани 5 см/с при удельном давлении в зоне трени  30 МПа. Дл  проведени  испытаний покрытие нанос т на внутреннюю поверхность образцов- втулок. База испытаний 1 км пути трени . Смазка ЦИАТИМ-201. Массу образцов до и после испытаний измер ют на весах ВЛР-200.

Вли ние режимов на приготовление раствора представлено в табл. 3 (составы 2-4, 0 и 7 предлагаемые, 1 и 5 - сопоставительные ). При этом составы 1-5 относ тс  к приготовлению раствора, содержащего 50 г хлорида меди, 10 г хлорида аммони , 130 г порошка меди и глицерин до 1 л; составы 6 и 7 - к приготовлению растворов с минимальным и максимальным, соответственно, содержанием компонентов.

При проведении исследований установлено , что предлагаемый раствор гетерогенный , поэтому дл  сокращени  времени приготовлени  его можно перемешивать. Медный порошок в приготовленном растворе находитс  частично в виде соединени  с глицерином глицерата меди, частично в виде суспензии, причем в растворе должны быть обе указанные формы, наход щиес  в динамическом равновесии друг с другом. Порошок меди необходим в растворе дл 

увеличени  концентрации ионов меди, образующихс  при его растворении при повы- шенных температурах s глицерине,  вл ющемс  слабой кислотой. Увеличение

концентрации ионов увеличивает скорость осаждени  покрыти  и сокращает врем  его осаждени  до оптимальной толщины.

При содержании хлорида меди 30 г/л хлорида аммони  5 i хл и порошка меди

0 100 г/л скорость осаждени  меди недостаточно велика, что увеличивает врем  осаждени  покрыти . При содержании хлорида меди 70 г/л и хлорида аммони  15 г/л скорость осаждени  покрыти  также недо5 статочно велика. Содержание порошка меди 160 г/л нецелесообразно, поскольку не приводит к положительным результатам

Хлорид аммони  увеличивает скорость осаждени  меди за счет того, что способст0 вует восстановлению окислов, всегда наход щихс  на поверхности обрабатываемой детали и преп тствующих ввиду своей пассивности осаждению покрыти . Замена со- л нои кислоты на хлорид аммони 

5 исключает также назодороживание обоаба- тнваемого издели , отрицательно вли ющего на износостойкость поверхности.

Исключение из состава раствора порошка меди увеличивает врем  осаждени 

0 покрыти  и ухудшает его противоизносные свойства за счет отсутстви  в растворе избытка ионов меди.

Оптимальной рабочей температурой раствора  вл етс  120-140°С. При более вы5 сокой температуре происходит разложение хлорида аммони  и выделение аммиака, который увеличивает коррозионную активность раствора и уменьшает адгезию покрыти . Взаимодейству  с глицерином,

0 а также с хлоридом аммони , окисленные формы меди на поверхности частиц медного порошка постанавливаютс  до свободной меди и образуют с глицерином и продуктами его превращени  химические соедине5 ни , которые разрушаютс  на поверхности деталей, погруженных в раствор дл  меднени , с образованием чистой меди.

Предлагаемый способ обеспечивает получение качественных медных покрытий

0 (прочносцепленных - адгези  к подложке не хуже 4,8 кгс/см, равномерных, полублест щих ,с пористостью менее 5 пор/см и однородной микрокристаллической структурой) толщиной 0,5-10 мкм с высокими антифрик5 ционными характеристиками, позвол ет значительно интенсифицировать процесс меднени , в частности снизить продолжительность осаждени  покрыти  оптимальной толщины в 2,5-4,5 раза по сравнению с прототипом. Предлагаемый раствор стабилен в эксплуатации, допускает возможность корректировани  при истощении, его работоспособность не хуже 8 м /л. Указанные положительные качества обусловливают технико-экономические преимущества предлагаемого раствора по сравнению с известными ,

Claims (1)

1. Формула изобретени  1. Раствор дл  химического меднени  металлических изделий, содержащий хлорид меди, глицерин и источник хлорид-ионов, отличающийс  гем, что, с целью интенсификации процесса при обеспечении высоких антифрикционных свойств покрыти , он дополнительно содержит порошок меди, а в качестве источника хлорид-ионов 0

   хлорид аммони  при следующем соотношении компонентов, , %:

   Хлорид меди30-70

   Хлорид аммони 5-15

   Порошок меди100-160

   Глицерин. До 1 л

   2, Способ приготовлени  раствора дл  химического меднени  металлических изделий , включающий растворение хлорида меди в предварительно нагретом до 80-100°С глицерине и введение в раствор источника хлорид-ионов, отличающийс  тем, что после растворени  хлорида меди в раствор ввод т порошок меди и нагревают до 180- 22С°С, зыдерхдаеэют при этой температуре 6-9 мин, после чего охлаждают до 120-140°С и ввод т источник хлорид-ионов.

   Таблица 1

   Примечание. Образцы из стали ЗОХГСА, толщина покрыти  во всех растворах 10 мкм.

   Примечание. В составе 14 вместо хлорида меди и глицерина используют гликолинат хлорида меди (мас.%).

   Таблица 3