close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14524

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.06.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 14524
(13) C1
(19)
C 23C 22/05 (2006.01)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО
НИКЕЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛИ
(21) Номер заявки: a 20091054
(22) 2009.07.13
(43) 2010.02.28
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Свиридова Татьяна Викторовна; Степанова Лариса Ивановна;
Свиридов Дмитрий Вадимович (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) US 2331751, 1943.
BY 3088 C1, 1999.
SU 211258, 1968.
JP 3261610 A, 1991.
BY 14524 C1 2011.06.30
(57)
Способ получения износостойкого никелевого покрытия на стали, в котором гальванически осажденную из сульфатно-хлоридного электролита при температуре 50 °С и
плотности тока осаждения 5 А/дм2 пленку никеля подвергают ультразвуковому облучению при частоте 22 кГц и акустической мощности 45 Вт в 0,1 М водном растворе полимолибденовой кислоты в течение 2-4 минут.
Изобретение относится к области получения покрытий на поверхности трущихся пар с
улучшенными триботехническими характеристиками и может быть использовано при
производстве и восстановлении деталей машин с целью придания им повышенной износостойкости.
Одной из важных задач современного материаловедения является разработка методов
повышения износостойкости узлов трения, позволяющих увеличить ресурс службы механических устройств и агрегатов, а также отказаться от использования дорогостоящих конструкционных материалов и затратных операций обработки рабочих поверхностей
(диффузионное борирование [1], плазменное напыление [2], др.) либо изделий в целом
(включая закалку деталей из стали, требующую восстановления размерных характеристик
изделия после термической обработки). Одним из наиболее эффективных методов повышения стойкости изделий из стали к механическому износу является гальваническое либо
химическое осаждение на их поверхность пленок никеля [3, 4] и его сплавов (в том числе
с неметаллами [5]), а также композитных покрытий (в частности, типа "металл-оксид"
[6]). Указанные методы являются высокотехнологичными, малозатратными и обеспечивают управляемое осаждение защитных покрытий с сохранением линейных размеров изделия.
В качестве прототипа [7] выбран способ гальванического осаждения твердого никелевого покрытия на изделия из стали (так называемое твердое никелирование), традиционно
BY 14524 C1 2011.06.30
используемый для придания последним повышенной износостойкости. Покрытия такого
рода, как правило, осаждают из растворов следующего состава:
180 г/л
NiSO4⋅7H2O
NH4Cl
25 г/л
H3BO3
30 г/л
вода
до 1 л.
при температуре 50 °С и плотности тока 5 А/дм2. В то же время для многих приложений
износостойкость такого никелевого покрытия оказывается недостаточной, что требует перехода к более дорогостоящим методам поверхностной обработки.
Задача изобретения - разработка способа повышения износостойкости гальванического никелевого покрытия на изделиях из стали за счет сонохимического модифицирования
их поверхности.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения износостойкого никелевого покрытия на стали гальванически осажденную из сульфатно-хлоридного электролита
при температуре 50 °С и плотности тока осаждения 5 А/дм2 пленку никеля подвергают
ультразвуковому облучению при частоте 22 кГц и акустической мощности 45 Вт в 0,1 M
водном растворе полимолибденовой кислоты в течение 2-4 мин.
Сущность изобретения заключается в том, что на поверхность нанесенного на сталь
гальванического никелевого покрытия дополнительно осаждаются оксидно-гидроксидные
соединения молибдена, которые химически "пришиваются" к обрабатываемой поверхности, для чего поверхность пленки гальванически осажденного никеля подвергается действию ультразвука в водном растворе полимолибденовой кислоты. Продолжительность
ультразвуковой обработки зависит от концентрации полимолибденовой кислоты и интенсивности ультразвукового источника. При частоте 22 кГц и акустической мощности источника 45 Вт оптимальное время ультразвуковой обработки никелевой поверхности в 0,1
M водном растворе полимолибденовой кислоты составляет 3 мин.
Пример 1.
Никелевое покрытие наносится на поверхность стали из электролита следующего состава:
180 г/л
NiSO4⋅7H2O
NH4Cl
25 г/л
H3BO3
30 г/л
вода
до 1 л.
Температура 50 °С, плотность тока осаждения 5 А/дм2, толщина никелевого покрытия
20 мкм. Затем образец помещается в водный раствор полимолибденовой кислоты, полученный пропусканием 0,1 M раствора Na2MoO4 через ионообменную колонку с катионитом
КУ-2 в Н-форме, и подвергается обработке ультразвуком (частота - 22 кГц, акустическая
мощность - 45 Вт) в течение 3 мин. Износостойкость модифицированного таким образом
никелевого покрытия в 7,3 раза выше, чем в случае никелевого покрытия, не модифицированного оксидно-гидроксидными соединениями молибдена (величина износа оценивалась по потере массы образцом в условиях сухого трения в течение 30 мин при нагрузке
1,1 кг/см2).
Пример 2.
Получение и модифицирование покрытия осуществляется, как в примере 1, но продолжительность ультразвуковой обработки составляет 1 мин. Износостойкость модифицированного таким образом никелевого покрытия в 5,2 раза выше, чем в случае никелевого
покрытия, не модифицированного оксидно-гидроксидными соединениями молибдена.
Пример 3.
Получение и модифицирование покрытия осуществляется, как в примере 1, но продолжительность ультразвуковой обработки составляет 2 мин. Износостойкость модифи2
BY 14524 C1 2011.06.30
цированного таким образом никелевого покрытия в 7,3 раза выше, чем в случае никелевого покрытия, не модифицированного оксидно-гидроксидными соединениями молибдена.
Пример 4.
Получение и модифицирование покрытия осуществляется, как в примере 1, но продолжительность ультразвуковой обработки составляет 4 мин. Износостойкость модифицированного таким образом никелевого покрытия в 7,2 раза выше, чем в случае никелевого
покрытия, не модифицированного оксидно-гидроксидными соединениями молибдена.
Пример 5.
Получение и модифицирование покрытия осуществляется, как в примере 1, но продолжительность ультразвуковой обработки составляет 5 мин. Износостойкость модифицированного таким образом никелевого покрытия в 4,2 раза выше, чем в случае никелевого
покрытия, не модифицированного оксидно-гидроксидными соединениями молибдена.
Пример 6.
Получение и модифицирование покрытия осуществляется, как в примере 1, но при обработке в молибденовой кислоте ультразвуковое облучение не применяется. Износостойкость модифицированного таким образом никелевого покрытия в 4,0 раза выше, чем в
случае никелевого покрытия, не модифицированного оксидно-гидроксидными соединениями молибдена.
Пример 7.
Получение и модифицирование покрытия осуществляется, как в примере 1, но ультразвуковая обработка продолжительностью 3 мин проводится в растворе полимолибденовой
кислоты, полученном пропусканием раствора 0,5 M Na2MoO4 через ионообменную колонку.
Износостойкость модифицированного таким образом никелевого покрытия в 3,0 раза выше, чем в случае никелевого покрытия, не модифицированного оксидно-гидроксидными
соединениями молибдена.
Пример 8.
Получение и модифицирование покрытия осуществляется, как в примере 1, но ультразвуковая обработка продолжительностью 3 мин проводится в растворе полимолибденовой
кислоты, полученном пропусканием раствора 0,01 M Na2MoO4 через ионообменную колонку.
Износостойкость модифицированного таким образом никелевого покрытия в 4,0 раза выше,
чем в случае никелевого покрытия, не модифицированного оксидно-гидроксидными соединениями молибдена.
То обстоятельство, что сонохимическая обработка поверхности гальванически осажденной пленки никеля сопровождается химической "пришивкой" оксидно-гидроксидных соединений молибдена обеспечивает высокий уровень адгезии формирующегося покрытия,
значительно повышающего износостойкость гальванического осадка в условиях сухого
трения. Одновременно обеспечивается повышение (до 2 и более раз) коррозионной стойкости никелевого гальванического покрытия (оцененной по потере массы за фиксированные промежутки времени при термостатировании покрытия при 50 °С в 0,5 M растворе
H2SO4), поскольку молибдаты являются эффективными ингибиторами коррозии.
Использованные источники:
1. Патент РФ 2190688, МПК С23С 9/04, 2002.
2. Методы упрочнения поверхностей деталей машин / Под ред. Г.В.Москвитина. М.: Красанд, 2008. - 400 с.
3. Плетнев Д.В., Брусенцова В.Н. Основы технологии антифрикционных и износостойких покрытий. - М.: Машиностроение, 1968. - С. 203.
3
BY 14524 C1 2011.06.30
4. Патент US 4527815, МПК F 16L 9/14, 1985.
5. Цыбульская Л.С., Гаевская Т.В., Бекиш Ю.Н., Позняк С.К. В кн. Химические проблемы создания новых материалов и технологий. Вып. 3. - Минск: БГУ, 2008. - С. 90.
6. Сайфулин Р.С. Неорганические композиционные материалы. - М.: Химия, 1983. 304 с.
7. Патент US 2331751, МПК С 25D 5/00, 1943.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
75 Кб
Теги
by14524, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа