RU2034936C1 - Electrolyte for applying anti-friction nickel-boron based plating - Google Patents

Abstract

FIELD: galvanic plating. SUBSTANCE: invention allows one to produce anti-friction oleopholic plating of low rolling friction coefficient and small wetting angle at increased temperatures at the expense of nickel-boron orthorhombic rhenium dioxide, produced from electrolyte having (g/l): 11 - 15 rhenate sodium, 3 - 5 sodium fluoride, 80 - 140 nickel dichloride, 20 - 60 sodium acetate, 0.05 - 5.0 sodium decahydroborate, 0.1 - 0.2 copper sulfate, 0.05 - 0.15 potassium permanganate, and acetic acid up to 5.0 - 5.2 pH. EFFECT: anti-friction plating for frictionless bearings. 1 tbl

Description

Изобретение относится к нанесению покрытия на основе никель-бор с включением тугоплавкой двуокиси рения, обладающего высоким смазывающим свойством и способностью удерживать жидкие масла и смазки при повышенных температурах, что может быть применено в машиностроении и, в частности, при изготовлении высокотемпературных узлов трения. The invention relates to a coating based on nickel-boron with the inclusion of refractory rhenium dioxide, which has a high lubricating property and the ability to retain liquid oils and lubricants at elevated temperatures, which can be used in mechanical engineering and, in particular, in the manufacture of high-temperature friction units.

Известны электролиты для получения износостойких паяемых покрытий никель-бор [1,2] Недостатком этих электролитов является то, что из них получают покрытия, плохо смачиваемые маслами и смазками. Electrolytes are known for obtaining wear-resistant brazed nickel-boron coatings [1,2] The disadvantage of these electrolytes is that they produce coatings that are poorly wetted by oils and greases.

Известен также электролит для получения износостойкого антифрикционного покрытия никель-бор-двуокись рения [3] Недостатком этого электролита является то, что покрытие, полученное из него, содержит наряду с орторомбической двуокисью рения и моноклинную двуокись рения, что ухудшает смачиваемость (олеофильность) этого покрытия жидкими маслами и смазками. An electrolyte is also known for obtaining a wear-resistant antifriction coating nickel-boron-rhenium dioxide [3] The disadvantage of this electrolyte is that the coating obtained from it contains along with orthorhombic rhenium dioxide and monoclinic rhenium dioxide, which impairs the wettability (oleophilicity) of this coating with liquid oils and greases.

Целью изобретения является создание такого электролита, который позволил бы получить покрытие никель-бор-двуокись рения с повышенной антифрикционностью и олеофильностью при повышенных температурах. The aim of the invention is the creation of such an electrolyte that would make it possible to obtain a nickel-boron-rhenium dioxide coating with increased antifriction and oleophilicity at elevated temperatures.

Достигается это тем, что в известный электролит для получения антифрикционного покрытия никель-бор-двуокись рения дополнительно вводят марганцовокислый калий при следующем соотношении компонентов, г/л: Натрий рениевокислый 11-15 Натрий фтористый 3-5 Никель двухлористый 80-140 Натрий уксуснокислый 20-60 Декагидроборат натрия 0,05-5,0 Медь сернокислая 0,1-0,2 Уксусная кислота до рН 5,0-5,2 Калий марганцево- кислый 0,05-0,15
(электролит 1)
Каждый компонент электролита последовательно растворяют в дистиллированной воде, затем растворы сливают и доводят до рабочего объема. Электроосаждение ведут с никелевыми анодами без перемешивания при рН 5,0-5,2, температуре 40-55^оС, катодной плотности тока малого импульса 0,1-0,15 А/дм², большого импульса 5-20 А/дм².This is achieved by the fact that in order to obtain a nickel-boron-rhenium dioxide antifriction coating, potassium permanganate is additionally introduced into the known electrolyte in the following ratio of components, g / l: Rhenium sodium 11-15 Sodium fluoride 3-5 Nickel dichloride 80-140 Sodium acetic acid 20- 60 Sodium decahydroborate 0.05-5.0 Copper sulfate 0.1-0.2 Acetic acid up to pH 5.0-5.2 Potassium manganese acid 0.05-0.15
(electrolyte 1)
Each component of the electrolyte is successively dissolved in distilled water, then the solutions are drained and adjusted to the working volume. Electrodeposition of nickel with lead anodes without stirring at pH 5.0-5.2, temperature 40-55 ^{° C,} cathode current density of small pulse 0.1-0.15 A / dm ^2, a large pulse of 5-20 A / dm ² .

Для получения покрытия никель-бор-двуокись рения, содержащего только орторомбическую двуокись рения, дополнительно вводят марганцевокислый калий в количестве 0,05-0,15 г/л. Введение добавки менее 0,05 г/л не дает эффекта, а более 0,15 г/л приводит к окислению декагидробората натрия в электролите, что вызывает ухудшение качества покрытия. To obtain a nickel-boron-rhenium dioxide coating containing only orthorhombic rhenium dioxide, potassium permanganate is additionally added in an amount of 0.05-0.15 g / l. The introduction of an additive of less than 0.05 g / l does not give an effect, and more than 0.15 g / l leads to the oxidation of sodium decahydroborate in the electrolyte, which causes a deterioration in the quality of the coating.

Состав покрытия определяли рентгеноструктурным анализом на образцах, предварительно прогретых при 800-1300^оС.The coating composition was determined by x-ray diffraction analysis on samples preheated at 800-1300 ^about C.

Олеофильность полученного покрытия определялась по значению краевого угла смачивания, который определялся измерением протяженности или высоты капли масла или смазки, нанесенных на полученные покрытия из электролитов: примеры 1-7, при помощи микроскопа МБС и вычислялся по формуле:
tgθ

где 2R протяженность капли; h высота капли.The oleophilicity of the obtained coating was determined by the value of the contact angle, which was determined by measuring the length or height of a drop of oil or grease applied to the obtained coatings from electrolytes: examples 1-7, using an MBS microscope and calculated by the formula:
tgθ

where 2R is the drop length; h drop height.

Определение коэффициента трения качения проводилось на установке "ПИИТ" (методика АО ВНИПП). Исследуемое покрытие, нанесенное на два внутренних кольца подшипника, приводилось в контакт с шариком диаметром около 8 мм без покрытия. Величина коэффициента трения качения выставлялась на приборе и соответствовала следующим значениям коэффициентов трения: 0,001, 0,0015, 0,0020, 0,0025, 0,0030, 0,0035, 0,0040. The determination of the rolling friction coefficient was carried out at the PIIT installation (methodology of AO VNIPP). The test coating applied to the two inner rings of the bearing was brought into contact with a ball with a diameter of about 8 mm without coating. The value of the rolling friction coefficient was set on the device and corresponded to the following values of the friction coefficients: 0.001, 0.0015, 0.0020, 0.0025, 0.0030, 0.0035, 0.0040.

В качестве рабочего раствора был выбран электролит следующего состава, г/л: Натрий рениевокислый 15 г/л Натрий фтористый 3 Никель двухлористый 120 Натрий уксуснокислый 40 Декагидроборат натрия 1,0 Медь сернокислая 0,1 Уксусная кислота до рН 5,1. An electrolyte of the following composition was chosen as the working solution, g / l: Sodium rhenium acid 15 g / l Sodium fluoride 3 Nickel dichloride 120 Sodium acetic acid 40 Sodium decahydroborate 1.0 Copper sulfate 0.1 Acetic acid to pH 5.1.

(электролит 2)
Исследовались следующие растворы для осаждения покрытия никель-бор-двуокись рения.(electrolyte 2)
The following solutions were investigated for the deposition of a nickel-boron-rhenium dioxide coating.

П р и м е р 1. Электролит-прототип. PRI me R 1. Electrolyte prototype.

П р и м е р 2. Электролит 2 без содержания марганцевокислого калия. PRI me R 2. Electrolyte 2 without potassium permanganate.

П р и м е р 3. Электролит 2 с содержанием марганцевокислого калия 0,03 г/л. PRI me R 3. Electrolyte 2 with a potassium permanganate content of 0.03 g / l.

П р и м е р 4. Электролит 2 с содержанием марганцевокислого калия 0,05 г/л. PRI me R 4. Electrolyte 2 with a potassium permanganate content of 0.05 g / l.

П р и м е р 5. Электролит 2 с содержанием марганцевокислого калия 0,15 г/л. PRI me R 5. Electrolyte 2 with a potassium permanganate content of 0.15 g / l.

П р и м е р 6. Электролит 2 с содержанием марганцевокислого калия 0,20 г/л. PRI me R 6. Electrolyte 2 with a potassium permanganate content of 0.20 g / l.

П р и м е р 7. Электролит 2 с содержанием марганцевокислого калия 0,10 г/л. PRI me R 7. Electrolyte 2 with a potassium permanganate content of 0.10 g / l.

В таблице приведены результаты испытаний полученного покрытия из исследуемых растворов на олеофильность при 150^оС и антифрикционность при 150^оС.The table shows the test results of the obtained coating solutions studied on oil receptivity at ¹⁵⁰ ° C and antifriction at 150 ° ^C.

Claims (1)

ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЬ-БОР, содержащий, г/л
Натрий рениевокислый 11 15
Натрий фтористый 3 5
Никель двухлористый 80 140
Натрий уксуснокислый 20 60
Декагидроборат натрия 0,05 5,0
Медь сернокислая 0,1 0,2
Уксусная кислота До pH 5,0 5,2,
отличающийся тем, что он дополнительно содержит калий марганцевокислый 0,05 0,15 г/л.ELECTROLYTE FOR APPLICATION OF ANTIFRICTION COATING BASED ON NICKEL-BOR, containing, g / l
Rhenium Acid Sodium 11 15
Sodium fluoride 3 5
Nickel dichloride 80 140
Sodium acetic acid 20 60
Sodium Decahydroborate 0.05 5.0
Copper sulfate 0.1 0.2
Acetic acid Up to pH 5.0 5.2,
characterized in that it further comprises potassium permanganate 0.05 0.15 g / l.

Images