|
|
|
|
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
|
(19)
|
RU
|
(11)
|
2360044
|
(13)
|
C1
|
|
(51) МПК
C25D15/00 (2006.01)
|
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 12.01.2010 - действует
|
|
|
|
|
(21), (22) Заявка: 2008125015/02, 19.06.2008
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
19.06.2008
(46) Опубликовано: 27.06.2009
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: WO 2008000583 A1, 03.01.2008. RU 2048573 C1, 20.11.1995. JP 2006225730 A, 31.08.2006. CH 1098447 A, 08.02.1995.
Адрес для переписки:
346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132, ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ), ОИС
|
(72) Автор(ы):
Балакай Владимир Ильич (RU),
Арзуманова Анна Валерьевна (RU),
Курнакова Наталья Юрьевна (RU),
Балакай Илья Владимирович (RU),
Балакай Ксения Владимировна (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)
|
(54) ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электрохимическому осаждению композиционного материала никель-кобальт-алмаз. Композиционный материал, полученный гальваническим методом, содержит никель, кобальт и алмаз при следующем соотношении компонентов, мас.%: кобальт 2,1-7,3, ультрадисперсный алмазный порошок 0,4-3,2, никель остальное. Технический результат - повышение микротвердости. 2 табл.
Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности с целью увеличения срока службы деталей в узлах машин, механизмов, а также пресс-форм, обладающих повышенной микротвердостью.
В промышленности появилась необходимость увеличения износостойкости различных материалов на основе никеля.
Увеличения микротвердости материалов на основе никеля можно достигнуть за счет легирования их металлами и/или неметаллами.
Известны композиционные материалы на основе никеля с С, Si, SiC, TiC, TaC, ZrC, WC, SiO2, TiO2, BeO, ZrO2, Cr2O3, MoS2, MoSi2 и т.д. (Сайфуллин Р.С. Композиционные покрытия и материалы. М., Химия, 1977), обладающие повышенной микротвердостью по сравнению с чисто никелевыми покрытиями.
Существенным недостатком этих композиционных материалов и сплавов является то, что микротвердость является недостаточной.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является композиционный материал никель-бор-алмаз следующего состава, мас.%:
бор
|
0,2-3,2
|
ультрадисперсный алмазный порошок
|
0,1-2,6
|
никель
|
остальное.
|
Дегтярь Л.Л., Кудрявцева И.Д., Кукоз Ф.И., Сысоев Г.Н. Композиционное электрохимическое покрытие. RU 2048573 С1, МКИ C25D 15/00, опубл. 20.11.1995.
Однако данный композиционный материал имеет недостаточную микротвердость.
Задачей настоящего изобретения является повышение микротвердости и снижение внутренних напряжений материалов на основе никеля с кобальтом, легированных ультрадисперсным алмазным порошком.
Указанная задача достигается получением композиционного материала никель-кобальт-алмаз при следующем соотношении компонентов, мас.%:
кобальт
|
2,1-7,3
|
ультрадисперсный алмазный порошок
|
0,4-3,2
|
никель
|
остальное.
|
Наличие кобальта в композиционном материале никель-кобальт-алмаз приводит к увеличению его микротвердости.
Увеличение содержания кобальта выше верхнего заявляемого предела приводит к увеличению внутренних напряжений, ухудшению качества и снижению микротвердости композиционного материала.
Уменьшение содержания кобальта в композиции ниже нижнего заявляемого предела приводит к снижению микротвердости композиционного материала.
Для апробирования предложенного состава композиционного материала никель-кобальт-алмаз были изготовлены композиции, химический состав которых приведен в табл.1, где 2, 3, 4 - содержание кобальта на нижнем, среднем и верхнем уровнях соответственно, а 1 и 5 - содержание кобальта в композиции за граничными значениями.
Композиционный материал никель-кобальт-алмаз получали электрохимическим способом из электролита следующего состава, г/л:
хлорид никеля шестиводный
|
200-350
|
сульфат кобальта семиводный
|
8-12
|
борная кислота
|
25-40
|
хлорамин Б
|
1,5-3,5
|
ультрадисперсная алмазная суспензия
|
|
(УДА-В ТУ 84.1124-87)
|
0,1-2,3
|
Режимы электролиза: рН 1,0-5,0, температура 18-40°С, катодная плотность тока 0,5-14 А/дм2, перемешивание.
Таблица 1
Химический состав композиционного материала никель-кобальт-алмаз и никель-бор-алмаз - по прототипу
|
|
Композиционный материал
|
Кобальт
|
Ультрадисперсный алмазный порошок
|
Бор
|
Никель
|
1
|
1,4
|
0,1
|
-
|
98,5
|
2
|
2,1
|
0,4
|
|
97,5
|
3
|
5,7
|
1,8
|
-
|
92,5
|
4
|
7,3
|
3,2
|
-
|
89,5
|
5
|
7,6
|
3,6
|
|
87,8
|
По прототипу
|
-
|
1,3
|
1,7
|
97,0
|
Пример 1. Композиционный материал химического состава, мас.%: кобальт 1,4, ультрадисперсный алмазный порошок 0,1, никель остальное, осаждали из электролита состава, г/л: хлорид никеля шестиводный 150, сульфат кобальта семиводный 6, борная кислота 20, хлорамин Б 1,0, ультрадисперсная алмазная суспензия 0,05 при рН 5,7, температуре 16°С и катодной плотности тока 4 А/дм2. Электролит готовили следующим образом. В электролитической ванне, заполненной до 3/4 необходимого объема водопроводной водой, при температуре 60-70°С растворяли борную кислоту, хлорамин Б и хлорид никеля, после того как довели уровень электролита до необходимого объема, вводили ультрадисперсную алмазную суспензию. рН электролита доводили либо соляной кислотой, либо гидроокисью натрия или калия (100-150 г/л).
Пример 2. Композиционный материал химического состава, мас.%: кобальт 2,1, ультрадисперсный алмазный порошок 0,4, никель остальное, осаждали из электролита состава, г/л: хлорид никеля шестиводный 200, сульфат кобальта семиводный 8, борная кислота 25, хлорамин Б 1,5, ультрадисперсная алмазная суспензия 7,0 при рН 5,5, температуре 18°С и катодной плотности тока 6 А/дм2. Электролит готовили по методике, описанной выше.
Пример 3. Композиционный материал химического состава, мас.%: кобальт 5,7, ультрадисперсный алмазный порошок 1,8, никель остальное, осаждали из электролита состава, гл: хлорид никеля шестиводный 280, сульфат кобальта семиводный 10, борная кислота 32, хлорамин Б 3,0, ультрадисперсная алмазная суспензия 1,2 при рН 3,0, температуре 30°С и катодной плотности тока 9 А/дм2. Электролит готовили по методике, описанной выше.
Пример 4. Композиционный материал химического состава, мас.%: кобальт 7,3, ультрадисперсный алмазный порошок 3,2, никель остальное, осаждали из электролита состава, гл: хлорид никеля шестиводный 350, сульфат кобальта семиводный 12, борная кислота 40, хлорамин Б 4,5, ультрадисперсная алмазная суспензия 2,3 при рН 1,1, температуре 40°С и катодной плотности тока 14 А/дм2. Электролит готовили по методике, описанной выше.
Пример 5. Композиционный материал химического состава, мас.%: кобальт 7,6, ультрадисперсный алмазный порошок 3,6, никель остальное осаждали из электролита состава, гл: хлорид никеля шестиводный 370, сульфат кобальта семиводный 15, борная кислота 40, хлорамин Б 5,0, ультрадисперсная алмазная суспензия 2,5 при рН 0,9, температуре 45°С и катодной плотности тока 13 А/дм2. Электролит готовили по методике, описанной выше.
Покрытие по прототипу осаждали из электролита следующего состава, г/л: хлорид никеля шестиводный 200-300, борная кислота 20-25, аммоний сернокислый 10-40, сахарин 0,6-1,5, декагидродекаборан натрия (ТУ 6-02-01-513-86), ультрадисперсная алмазная суспензия (УДА-В ТУ 84.1124-87) 0,05-1,2. Катодная плотность тока 1-5 А/дм2, рН 1,0-4,5, температура 18-25°С.
В табл.2 приведены физико-механические свойства предложенного композиционного материала никель-кобальт-алмаз и по прототипу - никель-бор-алмаз.
Таблица 2
Физико-механические свойства предложенного композиционного материала никель-кобальт-алмаз и по прототипу - никель-бор-алмаз
|
|
Физико-механические свойства композиционного материала
|
Предложенный состав композиции
|
Прототип
|
|
1
|
3
|
2
|
4
|
5
|
|
Микротвердость, ГПа
|
22
|
25
|
29
|
27
|
23
|
23
|
Внутренние напряжения, МПа
|
58,8
|
59,0
|
61,2
|
64,4
|
69,3
|
64,8
|
Как видно из табл.2, износостойкость композиционного материала никель-кобальт-алмаз превышает износостойкость сплава никель-бор-алмаз в 1,1-1,3.
Формула изобретения
Композиционное электрохимическое покрытие на основе никеля, содержащее ультрадисперсный алмазный порошок, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит кобальт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
кобальт
|
2,1-7,3
|
ультрадисперсный алмазный порошок
|
0,4-3,2
|
никель
|
остальное
|
|
|
|
|
| |
