Спосіб осадження композиційних електролітичних покриттів із заданою структурою

Реферат: Спосіб отримання нікелевих гальванічних покриттів, модифікованих наноалмазами та імпульсним струмом включає введення в електроліт фракцій наноалмазів розмірами менше 200 нм. При цьому концентрацію наноалмазів змінюють у діапазоні 0,515 г/л. UA 106392 U (12) UA 106392 U UA 106392 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гальванотехніки і може бути використана для модифікації металевих покриттів, що осаджуються, та одержання композиційних металоалмазних гальванічних плівок і може знайти застосування в машинобудуванні, приладобудуванні та інших галузях промисловості при нанесенні покриттів електролітичним способом. Відомий спосіб нанесення гальванічних покриттів /Патент РФ 2368709 Способ получения гальванических покрытий, модифицированных наноалмазами/ патентообладатель: Петров Игорь Леонидович (RU), МПК C25D 15/00 (2006.01) В82В 1/00 (2006.01) C25D 5/20 (2006.01). /Даний спосіб дозволяє отримати покриття з меншою концентрацією наноалмазів, підвищити механічні характеристики даних покриттів і знизити витрати на їх виготовлення. До недоліків цього способу слід віднести, в першу чергу, використання постійного струму при електроосадженні, що негативно позначається на розподілі наноалмазів як по товщині покриття, так і по поверхні. Найбільш близьким до заявленого є спосіб отримання композиційних електролітичних покриттів /Пат. 87842, Україна, C25D 15/00 Спосіб отримання нікелевих гальванічних покриттів, модифікованих наноалмазами /Заблудовський В.О., Штапенко Е.П., Дудкіна В.В., Терещенко О.С; заявник і патентовласник ДНУЗТ. - № заявки u201309097, C25D 5/20 від 21.11.2013; опубл. 25.02.2014, бюл. №4/, вибраний як найближчий аналог, в якому електроосадження проводять імпульсним струмом з частотою f=50800 Гц і шпаруватістю Q=250. До недоліків способу можна віднести високу концентрацію добавки наноалмазів у розчині електроліту (від 5 до 20 г/л), що ускладнює процес керування структурою композиційних електролітичних покриттів, що формується, та збільшує витрати на дорогоцінні матеріали. Задачею, що вирішується корисною моделлю, є керування структурою композиційних електролітичних покриттів, що формується, і зниження витрат на виготовлення покриття. Суть способу полягає в тому, що для отримання нікелевих гальванічних покриттів, модифікованих наноалмазами, імпульсним струмом з частотою f=50800 Гц і шпаруватістю Q=250, що включає введення в електроліт фракцій наноалмазів розмірами менше 200 нм, згідно з корисною моделлю, концентрацію наноалмазів змінюють у діапазоні 0,515 г/л. Заявлений спосіб реалізується наступним чином. Осадження композиційних нікелевих покриттів проводили із водного розчину електроліту наступного складу, в г/л: Ni2SO47H2O - 300 г/л, Н3ВО3 - 30 г/л, Na2SO45H2O - 50 г/л, рН-5. Концентрація добавки частинок ультрадисперсного алмазу (УДА) у водному розчині електроліту змінювалась від 0 до 15 г/л. Частота слідування імпульсів струму (f) складала 50 Гц; шпаруватість (Q - відношення періоду до тривалості імпульсу) змінювалась від 2 до 50; середню 2 густину струму (j) залишали незмінною і рівною 100 А/м . 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. Елементний склад поверхні покриття і концентрацію наноалмазів визначали мікрорентгеноспектральним аналізом за допомогою растрового електронного мікроскопа JSM-64901LV (Японія) з енергодисперсійним спектрометром INCA PENTAx3 (OXFORD Instruments). Аналізу піддавалися поверхні і торцеві шліфи нікелевих покриттів, що дозволило досліджувати розподіл наноалмазів в покриттях. Структуру у поперечному перерізі досліджували за допомогою металографічного мікроскопу "МІМ-8М". Вимірювання мікротвердості (Нμ, ГПа) проводили за допомогою приладу ПМТ-3. Корисна модель пояснюється фотографіями структури зразків у поперечному перерізі, де на рис.: а - зразок покриття, отриманого із водного розчину електроліту з добавкою частинок УДА від 0 до 0,4 г/л, б - зразок покриття, отриманого із водного розчину електроліту з добавкою частинок УДА від 0,5 до 2 г/л, в - зразок покриття, отриманого із водного розчину електроліту з добавкою частинок УДА від 2,5 до 15 г/л. Із результатів дослідження структури зразків видно, що у водному розчині електроліту, який не містить частинок УДА, або концентрація добавки складає менше 0,5 г/л, у поперечному перерізі формується стовбчаста структура росту. При збільшені концентрації добавки частинок УДА від 0 до 0,5 г/л структура росту у поперечному перерізі змінюється на мікрошарувату. Товщина мікрошарів покриття зменшується при збільшенні добавки частинок УДА від 0,5 до 15 г/л. Отже, збільшення добавки частинок УДА у водному розчині електроліту від 0 до 15 г/л призводить до збільшення вмісту частинок наноалмазу у покритті. Це змінює структуру росту покриттів від стовбчастої до мікрошаруватої та збільшує протяжність границі мікрошарів і впливає на формування дрібнокристалічних, більш щільноупакованих покриттів, що визначає підвищення механічних характеристик композиційних електролітичних покриттів (таблиця). 1 UA 106392 U Таким чином, використання запропонованого способу керування структурою композиційних електролітичних покриттів, що формується, дозволяє отримувати композиційні покриття на основі нікелю з покращеними властивостями міцності і знизити витрати на їх виготовлення. 5 Таблиця Вплив концентрації добавки частинок УДА в водному розчині електроліту на структуру і механічні властивості композиційних нікелевих покриттів Режим осадження 2 j, A/м f, Гц Q 100 50 50 СУДА, г/л 0 0,5 2 15 СУДА, ваг. % 0 12÷14 40÷43 44÷46 Структура росту у поперечному перерізі стовбчаста мікрошарувата Нμ, ГПа 2,5÷2,8 3,0÷3,1 4,0÷4,2 4,3÷4,4 Середній знос, мг/год. 1,8 1,3 0,6 0,5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб отримання нікелевих гальванічних покриттів, модифікованих наноалмазами, імпульсним струмом з частотою f=50800 Гц і шпаруватістю Q=250, що включає введення в електроліт фракцій наноалмазів розмірами менше 200 нм, який відрізняється тим, що концентрацію наноалмазів змінюють у діапазоні 0,515 г/л. 2 UA 106392 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3