способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид хрома

Классы МПК:C25D15/00 Покрытия с включенными в них материалами, например частицами, спиральными пружинами, проволокой, получаемые электролитическим способом или способом электрофореза
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Ноздрин Игорь Викторович (RU),
Терентьева Марина Александровна (RU),
Галевский Геннадий Владиславович (RU),
Руднева Виктория Владимировна (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-04-27
публикация патента:

Изобретение относится к области гальванотехники, а именно к получению покрытий из электролитов никелирования с использованием в качестве второй фазы нанодисперсного порошка диборида хрома. Способ включает введение в электролит нанодисперсного порошка диборида хрома с размером частиц 40-70 нм и окисленностью не более 12·10-7 кг кислорода/м2 поверхности в количестве 6-10 кг/м3 в виде электролит-порошковой пасты с содержанием диборида хрома не более 65% мас., обработанной ультразвуком частотой не менее 20 кГц, осаждение покрытия при температуре 323-333 К и катодной плотности тока 0,9-1,0 кА/м 2 и отжиг покрытия в вакууме при температуре 873-1073 К в течение 50-75 мин. Технический результат - повышение микротвердости, износостойкости, коррозионной стойкости покрытий при снижении затрат на их получение. 7 табл.

Формула изобретения

Способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид хрома, включающий введение в электролит порошка диборида хрома, осаждение при температуре 323-333 К, плотности тока 0,7-1,0 кА/м2 и отжиг в вакууме, отличающийся тем, что используют порошок диборида хрома с размером частиц 40-70 нм и окисленностью не более 12·10-7 кг кислорода/м2 поверхности, вводимый в электролит в количестве 6-10 кг/м3 в виде электролит-порошковой пасты с содержанием диборида хрома не более 65 мас.%, обработанной ультразвуком частотой не менее 20 кГц, а отжиг проводят при температуре 873-1073 К в течение 50-75 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гальванотехнике, а именно к получению композиционных электрохимических покрытий (КЭП) из электролитов никелирования с использованием в качестве второй фазы нанодисперсного порошка (НП) диборида хрома.

Область применения предлагаемых покрытий совпадает с областью применения обычных и известных композиционных покрытий на основе никеля (защита от коррозии и механических повреждений, улучшение прочностных характеристик и износостойкости изделий). Но экономически и технологически наиболее целесообразно применение их для упрочнения деталей, работающих на износ в условиях трения скольжения при средних окружных скоростях (1,5-2, м/с) и удельных нагрузках (5-6 МПа) (валы, втулки, опоры скольжения, шпиндели и др.), упрочнения инструмента и оснастки с особо сложным микрорельефом рабочих поверхностей, восстановления изношенных поверхностей (шеек коленчатого вала и др.), замены в определенных случаях хромовых покрытий, антикоррозионной защиты деталей, работающих в агрессивных средах.

Известен способ получения композиционных покрытий никель-диборид хрома повышенной твердости [1], включающий введение в электролит никелирования порошков бора и хрома, совместное осаждение никеля, бора и хрома и диффузионный отжиг полученных покрытий с образованием боридов хрома и никеля и твердого раствора хрома в никеле. Недостатками способа являются трудности в управлении соосаждением двух компонентов при сравнительно высокой концентрации порошков в электролите (бор - до 80, хром - до 250 кг/м3 ) и сложность корректировки ванны в процессе работы.

Известен способ получения композиционных покрытий никель-диборид хрома повышенной твердости и износостойкости [2], включающий введение в электролит никелирования порошка диборида хрома крупностью 40÷50 мкм, совместное осаждение никеля и диборида хрома на горизонтальный катод и диффузионный отжиг полученных покрытий с образованием боридов никеля и твердого раствора хрома в никеле. Недостатками способа являются чрезвычайно низкая седиментационная устойчивость электролита-суспензии, возможность получения качественных покрытий только значительной толщины (более 500 мкм), что существенно ограничивает круг решаемых с их помощью задач, недостаточная равномерность толщины слоя покрытия (отклонение по толщине более ±0,2 мкм), технологическая нецелесообразность применения таких покрытий для упрочнения деталей со сложным микрорельефом рабочих поверхностей, необходимость проведения длительного высокотемпературного отжига с низкой скоростью нагрева.

Из известных наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид хрома [3], в котором в электролит никелирования вводится микропорошок (МП) диборида хрома с размером частиц 1-3 мкм в количестве 40-60 кг/м3, осаждение покрытия осуществляют из перемешиваемого электролита на вертикальный катод при температуре 323 К и катодной плотности тока 0,5 кА/м2, а изотермический отжиг покрытия проводят в вакууме при температуре 1273-1373 К. В результате обеспечивается повышение микротвердости покрытий, прочности их сцепления со стальной основой, сопротивление износу и коррозии. Недостатками способа являются высокая концентрация диборида хрома в электролите-суспензии, сложность эксплуатации такого электролита из-за его низкой седиментационной устойчивости, применение диборида хрома в виде микропорошка, что затрудняет осаждение никелевой матрицы с однородной мелкозернистой структурой, низкой пористостью и шероховатостью, обеспечивающей абсолютно полное повторение формы изделия вплоть до мельчайших микрорельефов, проведение диффузионного отжига покрытий при высоких температурах и длительных выдержках, что приводит к нежелательным изменениям структуры материала основы и ограничивает область применения КЭП никель-диборид хрома.

Задачей изобретения является повышение микротвердости, износостойкости и коррозионной стойкости покрытий никель-диборид хрома, наносимых на ответственные детали узлов и механизмов машин.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе получения КЭП никель-диборид хрома, включающем введение в электролит порошка диборида хрома, осаждение при температуре 323-333 К, катодной плотности тока 0,7-1,0 кА/м2 и отжиг в вакууме, используют порошок диборида хрома с размером частиц 40-70 нм с окисленностью не более 12÷10-7 кг кислорода/м 2 поверхности, вводимый в электролит в количестве 6-10 кг/м3 электролита в виде электролит-порошковой пасты с содержанием диборида хрома не более 65% мас., обработанной ультразвуком частотой не менее 20 кГц, а отжиг проводят при температуре 873-1073 К в течение 50-75 мин.

Указанная задача решается благодаря тому, что в применяемый электролит вводят 6-10 кг/м3 специально подготовленного наноразмерного порошка диборида хрома, обладающего следующими характеристиками:

- содержание основной фазы не менее 92,0% мас.;

- содержание примесей, не более, % мас.: свободного хрома 1,65, свободного бора 1,09, кислорода 3,50, азота 0,82;

- удельная поверхность, м2/кг, 20000-35000;

- средний размер частиц, нм, 40-70;

- форма частиц, близкая к сферической;

- окисленность, кг кислорода/м2 поверхности, не более 12-10-7 ;

- склонен к образованию при хранении микроагрегатов диаметром до 300 нм;

- коррозионностоек при температуре 298-353 К в щелочных и слабокислых электролитах;

- стоек к коагуляции в растворе электролита после обработки ультразвуком частотой не менее 20 кГц в составе электролит-порошковой пасты, содержащей не более 65% мас., диборида хрома, в результате чего легко перемешивается с электролитом и эффективен при относительно низком содержании в электролите.

В отличие от микро- и макропорошков диборида хрома, которые достаточно легко перемешиваются с электролитом, нанопорошок диборида хрома вводится в электролит только при длительном перемешивании в течение 30-50 часов, которое сопровождается усилением процессов коагуляции наночастиц и дальнейшим ростом их микроагрегатов. Поэтому в предлагаемом способе перед введением в электролит осуществляется предварительная подготовка нанопорошка следующим образом. Для расчетного объема ванны и электролита путем тщательного перемешивания до полного смачивания приготавливается электролит-порошковая паста, содержащая не более 65% нанопорошка. Затем приготовленная паста обрабатывается ультразвуком с частотой не менее 20 кГц в течение часа. Затем электролит-порошковая паста постепенно в 5-6 приемов при тщательном перемешивании разбавляется электролитом и переводится в концентрированную электролитную суспензию, содержащую (20-30) % мас., нанопорошка. Далее расчетное количество полученной электролитной суспензии равномерно небольшими порциями при активном барботировании ванны в течение 20-30 минут вводится в электролит. Перед нанесением покрытий свежеприготовленный электролит нагревают до температуры 323-333 К, выдерживают при заданной температуре в течение 6-8 ч, проводят проработку электролита при катодной плотности тока (0,01-0,02) кА/м2, а процесс осаждения проводят при температуре электролита 323-333 К, катодной плотности тока 0,9-1,0 кА/м2, значениях рН электролита 5,0-5,5. Корректировку рН проводят растворами NaOH или H2SO4.

Повышение микротвердости, износостойкости и коррозионной стойкости покрытия происходит за счет совершенствования структуры покрытия в результате комплексного воздействия на него в процессе осаждения нанодисперсных частиц, сочетающего одновременно ее армирование и модифицирование. В результате формируется беспористая субмикрокристаллическая упорядоченная структура с низкими внутренними напряжениями. С увеличением степени совершенства структуры композиционных покрытий повышается их микротвердость, износостойкость и коррозионная стойкость. Повышение прочности сцепления покрытий с основой достигается при их отжиге при температуре 873-1073 К и обусловлено формированием переходного слоя на границе матрица - основа.

Для пояснения изобретения ниже описаны примеры осуществления способа (табл.1).

Таблица 1
Сравнительные характеристики покрытий на основе никеля с нанопорошком (НП) и микропорошком (МП) диборида хрома
Условия подготовки порошков СrВ2, электролитов, электроосаждения покрытий и достигаемые результаты Примеры заявленного технического решения с НП СrВ2 Прото

тип с МП СrВ2
12 34 51
Характеристики диборида хрома СrВ2 Удельная поверхность, м2/кг

Средний размер частиц, нм

Окисленность ×107, кг O 22
29000 29000 29000 2900029000 800
5050 5050 502000
10,0 10,010,0 10,010,0 2,5
Условия подготовки диборида хрома Приготовление электролит-порошковой пасты с содержанием СrВ 2, % масс. 6565 6565 65-
Обработка пасты ультразвуком с частотой, кГц 2020 2020 20-
Продолжительность обработки пасты ультразвуком, мин 6060 6060 60-
Перевод пасты в электролитную суспензию с содержанием СrВ2, % масс. 2525 2525 2550
Состав электролита, кг/м3NiSO 4·7H20 245245 245245 245245
Н3ВО 330 3030 3030 30
NaCl 20 2020 2020 20
NaF 6 66 66 6
НП CrB 24 68 1014 -
МП СrВ 2- -- -- 80
Условия подготовки электролита к осаждению покрытий Проработка свежеприготовленного электролита при температуре, К,318 318318 318318 318
катодной плотности тока, кА/м2 0,020,02 0,020,02 0,020,02
продолжительностью, мин120 120120 120120 120

Продолжение таблицы 1
Условия подготовки порошков СrВ2, электролитов, электроосаждения покрытий и достигаемые результаты Примеры заявленного технического решения с НП СrВ2 Прото

тип с МП СrВ2
12 34 51
Условия электроосажения покрытий Температура, К

Катодная плотность
323 0,9323 0,9 323 0,9 323 0,9323 0,9 333 0,7
тока, кА/м2 0,9 0,90,9 0,90,9 0,7
Условия термообработки покрытий в вакууме Температура, К

Продолжительность
973

60
973

60
973

60
973

60
973

60
1273

120
отжига, мин способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226
способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226
Характеристики покрытий Содержание СrВ2 в покрытии, % масс. Микротвердость, ГПа0,48

5,90
0,62

6,00
0,63

6,00
0,63

5,90
0,63

6,10
2,87

4,80
Внутренние напряжения, МПа 0,270,29 0,280,29 0,300,53
Токи коррозии, мА/м 2

Прочность сцепления с
0,11

46,8
0,12

50,1
0,13

49,4
0,12

50,2
0,14

49,6
0,59

39,6
основой, МПаспособ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226
Износостойкость (убыль массы) х104, кг/м2 42 4039 4139 58
способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226
Жаростойкость (скорость окисления на воздухе при температуре 1173 К через 30 мин х105, кг/м2·с 28 3029 3228 35
способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226
Расход порошка СrВ2 х105, кг/м2 , для покрытия толщиной 100 мкм 0,210,22 0,230,24 0,261,02
способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226

Пример 1. Нанопорошок диборида хрома СrВ2 с удельной поверхностью 29000 м2/кг (средний размер частиц 50 нм) и окисленностью 10,0·10-7 кг O22 вводят в состав электролит-порошковой пасты в количестве 65% мас., которую сначала обрабатывают ультразвуком с частотой 20 кГц в течение 60 мин, а затем путем разбавления превращают в концентрированную электролит-порошковую суспензию с содержанием нанопорошка 25% мас., и вводят в электролит до достижения в нем концентрации нанопорошка 4 кг/м3. Электролит нагревают до температуры 318 К и прорабатывают в течение 120 мин при катодной плотности тока 0,02 кА/м2. Процесс осаждения покрытия на образцы ведут при катодной плотности тока 0,9 кА/м2 и температуре 323 К.

Полученное покрытие имеет характеристики, превышающие аналогичные для прототипа: по микротвердости - в 1,10 раза, прочности сцепления с основой - в 1,18 раза, износостойкости - в 1,35 раза, коррозионной стойкости - в 5,36 раза, жаростойкости - в 1,25 раза. Улучшенные характеристики покрытия достигаются при снижении удельного расхода порошка диборида хрома с 1,02 до 0,21 кг/м2 (в 4,86 раза) и температурно-временных условий термообработки.

Пример 2. Нанопорошок диборида хрома СrВ2 с удельной поверхностью 29000 м2/кг (средний размер частиц 50 нм) и окисленностью 10,0·10-7 кг O22 вводят в состав электролит-порошковой пасты в количестве 65% мас., которую сначала обрабатывают ультразвуком с частотой 20 кГц в течение 60 мин, а затем путем разбавления превращают в концентрированную электролит-порошковую суспензию с содержанием нанопорошка 25% мас., и вводят в электролит до достижения в нем концентрации нанопорошка 6 кг/м3. Электролит нагревают до температуры 318 К и прорабатывают в течение 120 мин при катодной плотности тока 0,02 кА/м2. Процесс осаждения покрытия на образцы ведут при катодной плотности тока 0,9 кА/м2 и температуре 323 К.

Полученное покрытие имеет характеристики, превышающие аналогичные для прототипа: по микротвердости - в 1,25 раза, прочности сцепления с основой - в 1,27 раза, износостойкости - в 1,45 раза, коррозионной стойкости - в 4,92 раза, жаростойкости - в 1,17 раза. Улучшенные характеристики покрытия достигаются при снижении удельного расхода порошка диборида хрома с 1,02 до 0,22 кг/м2 (в 4,54 раза) и температурно-временных условий термообработки.

Пример 3. Нанопорошок диборида хрома СrВ2 с удельной поверхностью 29000 м2/кг (средний размер частиц 50 нм) и окисленностью 10,0·10-7 кг O22 вводят в состав электролит-порошковой пасты в количестве 65% мас., которую сначала обрабатывают ультразвуком с частотой 20 кГц в течение 60 мин, а затем путем разбавления превращают в концентрированную электролит-порошковую суспензию с содержанием нанопорошка 25% мас., и вводят в электролит до достижения в нем концентрации нанопорошка 8 кг/м3. Электролит нагревают до температуры 318 К и прорабатывают в течение 120 мин при катодной плотности тока 0,02 кА/м2. Процесс осаждения покрытия на образцы ведут при катодной плотности тока 0,9 кА/м2 и температуре 323 К.

Полученное покрытие имеет характеристики, превышающие аналогичные для прототипа: по микротвердости - в 1,25 раза, прочности сцепления с основой - в 1,25 раза, износостойкости - в 1,49 раза, коррозионной стойкости - в 4,54 раза, жаростойкости - в 1,21 раза. Улучшенные характеристики покрытия достигаются при снижении удельного расхода порошка диборида хрома с 1,02 до 0,23 кг/м2 (в 4,44 раза) и температурно-временных параметров термообработки.

Пример 4. Нанопорошок диборида хрома СrВ2 с удельной поверхностью 29000 м2/кг (средний размер частиц 50 нм) и окисленностью 10,0·10-7 кг O22 вводят в состав электролит-порошковой пасты в количестве 65% мас., которую сначала обрабатывают ультразвуком с частотой 20 кГц в течение 60 мин, а затем путем разбавления превращают в концентрированную электролит-порошковую суспензию с содержанием нанопорошка 25% мас., и вводят в электролит до достижения в нем концентрации нанопорошка 10 кг/м3. Электролит нагревают до температуры 318 К и прорабатывают в течение 120 мин при катодной плотности тока 0,02 кА/м2. Процесс осаждения покрытия на образцы ведут при катодной плотности тока 0,9 кА/м2 и температуре 323 К.

Полученное покрытие имеет характеристики, превышающие аналогичные для прототипа: по микротвердости - в 1,27 раза, прочности сцепления с основой - в 1,29 раза, износостойкости - в 1,42 раза, коррозионной стойкости - в 4,92 раза, жаростойкости - в 1,10 раза. Улучшенные характеристики покрытия достигаются при снижении удельного расхода порошка диборида хрома с 1,02 до 0,24 кг/м2 (в 4,25 раза) и температурно-временных условий термообработки.

Пример 5. Нанопорошок диборида хрома СrВ2 с удельной поверхностью 29000 м2/кг (средний размер частиц 50 нм) и окисленностью 10,0·10-7 кг O22 вводят в состав электролит-порошковой пасты в количестве 65% мас., которую сначала обрабатывают ультразвуком с частотой 20 кГц в течение 60 мин, а затем путем разбавления превращают в концентрированную электролит-порошковую суспензию с содержанием нанопорошка 25% мас., и вводят в электролит до достижения в нем концентрации нанопорошка 14 кг/м3. Электролит нагревают до температуры 318 К и прорабатывают в течение 120 мин при катодной плотности тока 0,02 кА/м2. Процесс осаждения покрытия на образцы ведут при катодной плотности тока 0,9 кА/м2 и температуре 323 К.

Полученное покрытие имеет характеристики, превышающие аналогичные для прототипа: по микротвердости - в 1,27 раза, прочности сцепления с основой - в 1,25 раза, износостойкости - в 1,49 раза, коррозионной стойкости - в 5,36 раза, жаростойкости - в 1,30 раза. Улучшенные характеристики покрытия достигаются при снижении удельного расхода порошка диборида хрома с 1,02 до 0,25 кг/м2 (в 4,08 раза) и температурно-временных условий термообработки.

Технологическая целесообразность применения нанопорошка диборида хрома с удельной поверхностью 20000 - 35000 м2/кг (средний размер частиц 40-70 нм), ограничения содержания в нем кислорода и проведения его подготовки по схеме «паста - концентрат - электролит» с ультразвуковой обработкой, обоснованность температурно-временных условий термообработки покрытий подтверждаются данными, приведенными в табл.2-7. В табл.2-7 значения износостойкости, коррозионной стойкости и жаростойкости приведены в сравнении с результатами примера 3 табл.1 в относительных единицах.

Таблица 2
Сравнительные характеристики покрытий никель - НП СrВ2 различной крупности (для условий примера 3)
Варианты Средний размер частиц НП СrВ2, нм
Результаты31 40 5270 99
Микротвердость, ГПа5,80 6,106,0 6,105,90
Износостойкость 0,89 1,01,0 1,00,93
Коррозионная стойкость 0,84 1,01,0 1,00,72
Жаростойкость 0,85 1,01,0 1,00,89

Таблица 3
Сравнительные характеристики покрытий никель - НП СrВ2 с различной окисленностью (для условий примера 3)
Варианты Окисленность НП СrВ2×10-7, кг O 2
Результаты7,1 8,9 10,016,3 18,9
Микротвердость, ГПа6,10 6,006,00 5,104,70
Износостойкость 1,0 1,01,0 0,730,64
Коррозионная стойкость 1,0 1,01,0 0,690,61
Жаростойкость 1,0 1,01,0 0,730,76

Таблица 4
Сравнительные характеристики покрытий никель - НП СrВ2 при различной концентрации НП в электролит-порошковой пасте (для условий примера 3)
Варианты Содержание НП СrВ2 в электролит-порошковой пасте, % масс.
Результаты
способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид   хрома, патент № 2482226 45 5565 7580
Микротвердость, ГПа 6,00 5,906,00 4,604,40
Износостойкость 1,0 1,01,0 0,910,79
Коррозионная стойкость 1,0 1,01,0 0,730,68
Жаростойкость 1,0 1,01,0 0,750,72

Таблица 5
Сравнительные характеристики покрытий никель - НП СrВ2 при различной интенсивности ультразвуковой обработки электролит-порошковой пасты (для условий примера 3)
Варианты Частота ультразвука при обработке электролит-порошковой пасты, кГц
Результаты
1618 2022 24
Микротвердость, ГПа4,80 5,206,00 5,906,00
Износостойкость 0,83 0,891,0 1,01,0
Коррозионная стойкость 0,73 0,811,0 1,01,0
Жаростойкость 0,70 0,741,0 1,01,0

Таблица 6
Сравнительные характеристики покрытий никель - НП СrВ2 при различной температуре отжига в вакууме в течение 60 мин (для условий примера 3)
Варианты Гемпература отжига в вакууме, К
Результаты773 873 9731073 1173
Микротвердость, ГПа5,70 6,006,10 5,906,00
Износостойкость 0,86 1,01,0 1,01,0
Коррозионная стойкость 0,72 1,01,0 1,01,0
Жаростойкость 0,70 1,01,0 1,01,0

Таблица 7
Сравнительные характеристики покрытий никель - НП СrВ2 при азличной

продолжительности отжига в вакууме при температуре 973 К (для условий примера 3)
Варианты Продолжительность отжига в вакууме, мин
Результаты35 50 6075 90
Микротвердость, ГПа5,20 5,906,00 6,106,00
Износостойкость 0,88 0,971,0 1,01,0
Коррозионная стойкость 0,76 0,951,0 1,01,0
Жаростойкость 0,72 0,931,0 1,01,0

Во всех примерах толщина никель-боридного покрытия составляла 40 мкм. Содержание диборида хрома в композиционных покрытиях определяли весовым методом после растворения покрытия в 10%-ном растворе HNO3 (ГОСТ 5744-94). Процент включения СrВ2 в матрицу рассчитывался как отношение массы нерастворимого остатка к массе покрытия. Микротвердость покрытий измеряли на микротвердомере ПМТ-3 методом статического вдавливания перпендикулярно слою покрытия при нагрузке 0,49 Н по 5-6 измерениям диагонали отпечатка. Внутренние напряжения покрытий измеряли методом деформации гибкого катода. Прочность сцепления КЭП с основой оценивали методом сдвиговых нагрузок. Защитную способность покрытий оценивали по величине токов коррозии между покрытием и основой в нейтральном электролите и по скорости газовой коррозии образцов при нагревании на воздухе. Коррозионные токи определяли методом Розенфельда. Скорость окисления покрытий определяли непрерывным взвешиванием образцов, помещенных в вертикальную трубчатую печь. Износостойкость покрытий определяли в условиях сухого трения. В качестве контртела использовался стальной шар диаметром 0,014 м, выполненный из стали ШХ-15 и закаленный до твердости 40 HRC, вращающийся под нагрузкой 0,8 Н со скоростью 2 об/с.

Предложенный способ получения покрытий никель-диборид хрома по сравнению с прототипом обеспечивает повышение их микротвердости в 1,25-1,27 раза, прочности сцепления с основой в 1,25 раза, износостойкости в 1,49 раза, коррозионной стойкости в 4,54-5,36 раза, жаростойкости в 1,21-1,30 раза. Улучшенные характеристики покрытий достигаются при снижении удельного расхода порошка диборида хрома с 1,02 до 0,23-0,25 кг/м2, т.е. в 4,08-4,44 раза, и температурно-временных параметров термообработки: температуры отжига с 1273 до 873-1073 К, продолжительности отжига со 120 до 50-75 мин. Способ применим в условиях действующего гальванического производства без дополнительных затрат.

Список источников информации

1. Федорченко И.М. Комбинированные электролитические покрытия никель-бор / И.М.Федорченко, Ю.А.Гуслиенко, А.П.Эпик // Порошковая металлургия. - 1972. - № 8. - С.31-34.

2. Гуслиенко Ю.А. Структура и свойства композиционных электролитических покрытий никель-диборид хрома / Ю.А.Гуслиенко [и др.] // Порошковая металлургия. - 1989. - № 3. - С.54-55.

3. Гуслиенко Ю.А. Структура и свойства композиционных электролитических покрытий никель-диборид хрома / Ю.А.Гуслиенко [и др.] // Порошковая металлургия. - 1989. - № 3. - С.56-59.

Класс C25D15/00 Покрытия с включенными в них материалами, например частицами, спиральными пружинами, проволокой, получаемые электролитическим способом или способом электрофореза

способ и устройство для изготовления твердых покрытий с низкой степенью износа -  патент 2503752 (10.01.2014)
способ нанесения гальванических железных покрытий в проточном электролите с крупными дисперсными частицами -  патент 2503751 (10.01.2014)
состав электролита золочения и способ его приготовления -  патент 2501891 (20.12.2013)
электролит для нанесения покрытия композиционного материала на основе сплава олово-цинк -  патент 2493296 (20.09.2013)
гальванический композиционный материал на основе никеля -  патент 2489531 (10.08.2013)
электролит для осаждения композиционного покрытия никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт -  патент 2489530 (10.08.2013)
гальванический композиционный материал на основе сплава олово-цинк -  патент 2489528 (10.08.2013)
способ получения гальванического композиционного покрытия, содержащего наноалмазные порошки -  патент 2487201 (10.07.2013)
способ получения композитных полимер-оксидных покрытий на вентильных металлах и их сплавах -  патент 2483144 (27.05.2013)
способ нанесения композиционных электрохимических покрытий -  патент 2482225 (20.05.2013)
Наверх