Спосіб лазерно-стимульованого електролітичного осадження баготошарових сплавів нікель-фосфор

Спосіб електролітичного осадження багатошарових сплавів нікель-фосфор імпульсним струмом із електроліту з гіпофосфітом натрію, що включає осадження групами імпульсного струму, що чергуються, частотою імпульсів струму f=30-50 Гц та шпаруватістю імпульсів струму у непарних групах Q16, який відрізняється тим, що осадження проводять чергуванням режимів електролітичного осадження, причому у непарних групах осадження проводять імпульсним струмом, а у парних групах - постійним струмом зі стимуляцією процесу осадження лазерним випромінюванням. И Корисна модель належить до області нанесення металевих покрить лазерно-стимульованим електролітичним методом, а саме до області отримання багатошарових покриттів сплавами з різними: структурою, фазовим складом і фізикомеханічними властивостями. Вдосконалення способів осадження багатошарових плівок викликано необхідністю подальшого покращення якості плівок, підвищення їх захисно-декоративних і функціональних властивостей. Відомий спосіб отримання багатошарових металевих покрить [Деклараційний Патент на винахід №29691 А. Опублікований 15.11.2000], в якому осадження багатошарових металевих покрить відбувається парними та непарними пачками імпульсного струму зі швидкістю зміни катодної поляризації, що контролюється, причому за час дії непарної пачки імпульсного струму катодна поляризація збільшується до 40% від граничного значення зі швидкістю 20В/С і зменшується до нуля зі швидкістю ЗОВ/с. До недоліків цього способу слід віднести те, що під час дії непарних пачок формуються плівки з великими внутрішніми напруженнями; імпульсний струм зменшує вихід металу за струмом, що зменшує швидкість зростання товщини плівок. Найбільш близьким по технічній сутності і досягнутому позитивному результату являється спосіб електролітичного осадження багатошарових сплавів кобальт-фосфор імпульсним струмом із електроліту, що містить гіпофосфіту натрію [Деклараційний Патент на винахід №70562А. Опублікований 15.10.2004], що полягає в тому, що осадження проводять групами імпульсного струму, що чергуються, частотою імпульсів струму ї=30-50Гц та шпаруватістю імпульсів струму у непарних групах Q : 4 , у парних групах - Q > 16 . Але під час дії парних груп (зі шпаруватістю більше 16) формуються плівки з великими внутрішніми напруженнями, що значно знижує їх функціональні властивості. Крім цього імпульсний струм зменшує вихід металу за струмом, що зменшує швидкість зростання товщини плівок та сприяє виявленню великої кількості мікропор. Технічною задачею, що вирішується корисною моделлю, є: підвищення захисно-декоративних властивостей плівок, за рахунок багатошарової структури; інтенсифікація процесу нанесення плівок. Суть способу електролітичного осадження багатошарових сплавів нікель-фосфор імпульсним струмом із електроліту, що містить гіпофосфіт натрія, полягає у тому, що осадження проводять гру 00 ш 8471 пами імпульсного струму, що чергуються, частотою імпульсів струму f=30-50l~i4 та шпаруватістю імпульсів струму у непарних групах Q: 4 , у парних групах - Q > 1 6 . Новим є те, що осадження проводять чергуванням режимів електролітичного осадження, причому у непарних групах осадження проводять імпульсним струмом, а у парних групах постійним струмом зі стимуляцією процесу осадження лазерним випромінюванням. Приклад виконання способу Для отримання плівок Ni-P, використовували електроліт с добавкою - гіпофосфіт натрію. Склад електроліта, г/л: NiSO4-7H2O - 300; Н3ВО3 - ЗО; Na2SO4 - 50, NaH2PO2 - 9, рН-6. В раніше відомих способах осадження здійснювалося постійним чи імпульсним струмом. Застосування імпульсного струму, який характеризується великими густинами струму в імпульсах, великими значеннями пересичення на фронті кристалізації і великими швидкостями зміни пересичення на фронті кристалізації сприяє тому, що процес кристалізації проходить в сильно нерівноважних умовах. В залежності від частоти (f) і шпаруватості (Q) імпульсів струму 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. Використання лазерної стимуляції електроосадження при постійному струмові сприяє тому, що процес кристалізації проходить у нерівноважних умовах, що призводить до зміни структури та фізикохімічних властивостей плівок. Для одержання багатошарових плівок використовували програмний імпульсний струм. Виконання такої програми досягалося з використанням постійного струму замість парних груп імпульсів і імпульсного струму частоти 30-50Гц зі шпаруватістю менше 4 для непарних груп імпульсів струму. Для зміни умов кристалізації під час дії парних груп імпульсів використовували лазерне випромінювання. Вищевказана програма забезпечувала формування аморфно-кристалічної структури при постійному струмові І дії лазерного випромінювання і кристалічної структури під час дії непарної групи. У результаті формувалися плівки, що складаються із шарів, що чергуються. Товщина кожного шару залежала від часу дії групи імпульсів струму і від швидкості осадження для кожних умов. Для непарних груп швидкість осадження 5-6мкм/ч, для парних- 15-18мкм. Характерною рисою електролітичних металевих плівок є великі внутрішні напруження, що з'являються в результаті перекручування кристалічних ґрат. Останнє викликано великою кількістю крапкових і лінійних дефектів. Великі внутрішні напруження, часто на межі міцності, приводять до руйнування плівок, що робить їх малопридатними для широкого використання. Проведена оцінка внутрішніх напружень рентгенівським методом показала, що мікрошаруваті плівки мають менші значення внутрішніх напружень, при високих значеннях мікротвердості і міцності. Відсутність мікротріщин доводить зниження значення внутрішніх напружень. Крім того, шаруваті плівки володіють підвищеними захиснодекоративними властивостями, тому що в них практично відсутня міжкристалева корозія. Дані про умови отримання плівок Ni-P і їх властивості наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Структура і властивості плівок Спосіб осадження Аналог Прототип Спосіб, що пропонується Структура К А+К Швидкість осадження, мкм/ч А+К 6-7 5-6 Внутрішні напруги, МПа 400-500 200-300 15-18 200-250 Структуру плівок Ni-P досліджували методами рентгеноструктурного аналізу на установці ДРОН-3. Мікротвердість вимірювали приладом ПМТ-3 при навантаженні на Індентор 20гр. Комп'ютерна верстка Д Шеверун Мікротвердість, Частотний показник, % МПа 1 4500-4800 1 4700-5000