Спосіб отримання нікелевих гальванічних покриттів, модифікованих наноалмазами

Реферат: Спосіб отримання нікелевих гальванічних покриттів, модифікованих наноалмазами, що включає введення в електроліт фракцій наноалмазів розмірами менше 200 нм, диспергованих до нанесення покриття і в процесі нанесення покриття шляхом впливу на суспензію електроліту кавітацією, причому електроосадження проводять імпульсним струмом з частотою f=50800 Гц і шпаруватістю Q=250. UA 87842 U (12) UA 87842 U UA 87842 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до області нанесення гальванічних покриттів, зокрема до нанесення композиційних нікелевих покриттів, що містять алмази, і може знайти застосування в машинобудуванні, приладобудуванні та інших галузях промисловості при нанесенні покриттів електролітичним способом. Відомий спосіб одержання композиційного електрохімічного покриття /А.с. СССР 2048573, МКИ С22С 19/03, 26/00, C25D 15/00/, в якому наноалмази вводяться в електроліт як ультрадисперсна алмазна суспензія з концентрацією 0,05-1,2 г/л. Недоліком даного способу є низька концентрація наноалмазів в розчині електроліту, що призводило до одержання нікелевих покриття з низькою мікротвердістю. Найбільш близьким до заявленого способу є спосіб нанесення гальванічних покриттів /Патент РФ 2368709, патентообладатель: Петров Игорь Леонидович (RU), МПК C25D 15/00 (2006.01), B82B 1/00 (2006.01), C25D 5/20 (2006.01)/, вибраний авторами як прототип. Даний спосіб дозволяє отримати покриття з меншою концентрацією наноалмазів, підвищити механічні характеристики даних покриттів і знизити витрати на їх виготовлення. До недоліків прототипу слід віднести, в першу чергу, використання постійного струму при електроосадженні, що негативно позначається на розподілі наноалмазів як по товщині покриття, так і по поверхні. Технічною задачею, що вирішується корисною моделлю, є підвищення фізико-механічних характеристик нікелевих гальванічних покриттів і зниження витрат на виготовлення покриття. Суть способу полягає в тому, що для отримання нікелевих гальванічних покриттів, модифікованих наноалмазами, що включає введення в електроліт фракцій наноалмазів розмірами менше 200 нм, диспергування здійснюють до нанесення покриття і в процесі нанесення покриття шляхом впливу на суспензію електроліту кавітацією, новим є те, що електроосадження проводять імпульсним струмом з частотою f=50800 Гц і шпаруватістю Q=250. Ефективність використання наноалмазів для формування гальванічних покриттів залежить від їх концентрації в покритті, яка в свою чергу залежить від концентрації в суспензії електроліту і форми струму, яким проводять електроосадження. Концентрацію наноалмазів (УДА, ат. %) в покриттях визначали мікрорентгеноспектральним аналізом за допомогою растрового електронного мікроскопа РЕММА-102-02 з роздільною здатністю 5 нм. Аналізу піддавалися поверхні і торцеві шліфи нікелевих плівок, що дозволило досліджувати розподіл наноалмазів в покриттях. Вимірювання мікротвердості (Нμ, ГПа) проводили за допомогою приладу ПМТ-3. Для визначення оптимального процесу були виготовлені електроліти з концентрацією наноалмазів в суспензії (С, г/л): 5 і 20. У таблиці наведено результати дослідження концентрації наноалмазів і мікротвердість нікелевих покриттях, отриманих при різних умовах електроосадження. Таблиця Концентрація наноалмазів і мікротвердість нікелевих покриттів Вид струму 2 Прототип Пропонований спосіб 40 45 Постійний, 3 А/дм Імпульсний, f=800 2 Гц, Q=2, 3 А/дм Імпульсний, f=50 Гц, 2 Q=50, 3 А/дм С, г/л 5 20 5 20 5 20 УДА, ат. % 0,080 0,095 0,125 0,185 0,290 0,400 Нμ, ГПа 2,02,3 2,52,8 3,03,1 3,94,0 4,14,2 5,65,7 З таблиці видно, що застосування імпульсного струму приводить до збільшення мікротвердості покриттів в порівнянні з електроосадженням за допомогою постійного струму (прототип). При цьому, збільшення мікротвердості відбувається при осадженні із суспензії електроліту з меншою концентрацією наноалмазів. Крім того, використання імпульсного струму дозволяє збільшити твердість самої матриці (чистого металу, в нашому випадку - нікелю), в яку вносяться наноалмази, в порівнянні з використанням постійного струму. Застосування імпульсного струму приводить до більш рівномірного розподілу наноалмазів в покритті, у порівнянні з електроосадженням за допомогою постійного струму (прототип). На Фіг. 1 представлені графіки залежності концентрації наноалмазів в нікелевих покриттях, на Фіг. 2 - графіки залежності мікротвердості нікелевих покриттів при скануванні по поверхні покриття з кроком 2 мм. На Фіг. 1 і 2 криві (1) відносяться до нікелевих покриттів, отриманих за способом, описаним у прототипі, та відповідають режиму електроосадження за допомогою 1 UA 87842 U 2 5 постійного струму густиною 3 А/дм і концентрацією УДА в суспензії 5 г/л, криві (2) належать до нікелевих покриттів, отриманих пропонованим способом, та відповідають режиму 2 електроосадження за допомогою імпульсного струму середньою густиною 3 А/дм , частотою (f) 800 Гц, шпаруватістю (Q) 2 і концентрацією УДА в суспензії 5 г/л. Таким чином, використання запропонованого способу дозволить отримати нікелеві покриття з підвищеною твердістю, з меншою концентрацією і більш рівномірним розподілом наноалмазів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб отримання нікелевих гальванічних покриттів, модифікованих наноалмазами, що включає введення в електроліт фракцій наноалмазів розмірами менше 200 нм, диспергованих до нанесення покриття і в процесі нанесення покриття шляхом впливу на суспензію електроліту кавітацією, який відрізняється тим, що електроосадження проводять імпульсним струмом з частотою f=50800 Гц і шпаруватістю Q=250. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2