Спосіб електролітичного осадження аморфного сплаву нікель-фосфор

Винахід належить до області отримання покрить з аморфною структурою електролітичним методом, і може бути використаний в гальванічних цеха х практично всіх підприємств. Відомі методи осадження металічних покриттів з нанокристалічною та аморфною структурою перестають задовольняти сучасним потребам виробництва. Вдосконалення способів осадження металічних, особливо аморфних плівок викликано необхідністю подальшого покращення якості плівок, інтенсифікації технологічних процесів, економії електролітичних компонентів, підвищення продуктивності і покращення екологічного стану в гальванічних цеха х. Відомий спосіб отримання аморфних плівок (Chi-Chang Hu, Allen Bai Composition control of electroplated nickelphosphorus deposits // Surface and Coatings Technology. -№137. - 2001. - P.181-187.). В електроліт для отримання плівок нікелю введено аморфізуючий додаток гіпофосфіт натрію. Для досягнення аморфного стану в системі нікель - фосфор підвищується температура електроліту ви ще за 700С, підвищується середня щільність струму та концентрація гіпофосфіту натрію. Осадження призволиться на постійному струмі. Недоліками цього способу є необхідність підвищених енерговитрат та потреба у використанні великої кількості висококоштовних компонентів. Найбільш близьким по технічній сутності і досягнутому позитивному результату являється спосіб електролітичного осадження сплаву нікель - фосфор (Вячеславов П.М. Электролитическое осаждение сплавов. Л.: Ма шиностроение, 1977. - С.54-56), в якому осадження здійснюється постійним струмом густиною 10-15А/дм 2 з електроліту слідуючого складу: г/л : NiSO4 7H2O-150-200; NaCl-20; Н3ВО3-20; NaH2PO2H2O-20-30; Н3РO4-40-50; рН2-2,5; температура 70-800С; вихід по струму металу - 60-80%. В цьому способі аморфний стан в сплаві Ni-P досягається за рахунок введення гіпофосфіту натрію та підвищення температури електроліту вище 70 0С. В залежності від вмісту останнього та температури електроліту, сплав Ni-P може мати кристалічну, аморфну структур у, або стр уктуру, яка складається з аморфної та кристалічної фаз. До недоліків цього способу слід віднести слідуюче : - для отримання аморфної чи нанокристалічної структури в сплавах Ni-P з електроліту температурою близько 70-900С потрібно вводити в електроліт висококоштовну аморфізуючу добавку - гіпофосфіт натрію, не менше 20г/л. Підвищення температури електроліту з однієї сторони приводить до зниження концентрації гіпофосфіту натрію до 15г/л, але з іншої сторони вимагає додаткових витрат на підігрівання ванни, збільшення середньої густини струм у і призводить до погіршення екологічної обстановки в гальванічних цехах підприємств. - використання постійного струму сприяє формуванню в гальванічних плівках Ni-P великих внутрішніх напруг і не дає можливості підвищити середню густин у стр уму, щоб інтенсифікувати процес отримання плівок Ni-P. Технічною задачею, що вирішується винаходом, є покращення фізико-хімічних властивостей за рахунок нерівноважності процесу кристалізації, покращення екологічного стану в гальванічних цехах за рахунок зменшення витрати висококоштовної добавки гіпофосфіту натрію до 7-8г/л та зменшення температури електроліту до 18-200С. Суть способу електролітичного осадження аморфних сплавів нікель - фосфор стр умом із розчину електроліту який містить домішку гіпофосфіту натрію, відрізняється тим, що осадження проводять імпульсним струмом шпаруватістю Q ³ 16 при частотах слідування імпульсів f £ 100 Гц із розчину електроліту при температурі 18 - 20 0 С, що містить гіпофосфіту натрію 7-8г/л. Приклад виконання способу. Для отримання аморфних плівок Ni-P в електроліт вводили домішку -гіпофосфіт натрію, яка є джерелом фосфор у для з'єднання Ni-P. В залежності від концентрації гіпофосфіту натрію структура плівок Ni-P змінюється від кристалічної до аморфної. Застосування імпульсного струму, який характеризується великими густинами струму в імпульсах, великими значеними пересичення і фронта кристалізації і великими швидкостями зміни пересичення на фронті кристалізації сприяє тому, що процес кристалізації проходить в сильно нерівноважних умовах. В результаті імпульсних впливів аморфний стан в сплаві Ni-P досягається при вмісті фосфору 9-10ат.%, (в той час як при осадженні при постійному струмі аморфний стан досягається при вмісті фосфору 12-14ат.%). В залежності від частоти (f) і шпаруватості імпульсів струму (Q) при осадженні з електроліту одного складу на фронті кристалізації досягаються різні значення пересичення і швидкості його зміни. Тому в залежності від частоти і шпаруватості змінюється і структура електролітичних плівок. В таблиці 1 наведені дані про структур у плівок Ni-P, отриманих при різних частота х і шпаруватостях імпульсів стр уму. Таблиця 1 Структура плівок Ni-P отриманих імпульсним струмом Частота імпульсів струму (f), Гц 100 500 2 К к К 16 А+К А+К К 32 А А А+К А+К - спільне існування аморфної та кристалічної фаз Шпаруватість 30 1000 К К А+К Структуру плівок Ni-P досліджували методами рентгеноструктурного аналізу на установці ДРОН-3.0 в монохромагизованому Cu - Ka випроміненні. Мікротвердість вимірювали приладом ПМТ-3 при навантаженні на індентор 10-50гр. Корозійну стійкість оцінювали згідно ГОСТ 9.012-73 в кліматичний камері з вологістю 95±2% при температурі 45-500С. В ролі порівняльного куметра використовували частотний показник С - стандартну характеристику корозійної стійкості. Коефіцієнт дзеркального відбиття визначался на приладі "SPEKOL 11" для довжин хвиль 435нм, 577нм, 644нм, в ультрафіолетовому та інфракрасному диапазоні. В якості еталону використовували алюмінієве дзеркало, напилене у вакуумі. В якості джерела світла використовувалась ртутна лампа. Дані про умови отримання плівок Ni-P та їх властивості наведені в таблиці 2. Таблиця 2 Структура і властивості плівок Ni-P Температура Вміст Внутрішні Мікро Частотний Коефіцієнт електроліту, Структура фосфор у напруги, твердість, показник, % відбиття, % °С ат. % МПа МПа 350А 17 6300 4-5 50 400 300Відомий Постійний 70-90 А+К 14 6500 5-6 40 350 300К 12 6000 10-12 30 350 250А 12 6000 1-2 90 300 250А 10,5 300 6300 1-2 80 Що Імпульсний 18-20 пропонується 350А+К 9 6700 4-5 60 400 200К 7 7000 5-7 50 300 Спосіб осадження Форми струму Таким чином, використання запропонованого способу дозволить отримати аморфні плівки Ni-P із електроліту який містить гіпофосфіту натрію 7-8г/л при температурі 18-200С, що дозволить суттєво зменшити енерговитрати на виробництві.