RU2761573C1 - Method for deposition of composite coating - Google Patents
Method for deposition of composite coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2761573C1 RU2761573C1 RU2021105261A RU2021105261A RU2761573C1 RU 2761573 C1 RU2761573 C1 RU 2761573C1 RU 2021105261 A RU2021105261 A RU 2021105261A RU 2021105261 A RU2021105261 A RU 2021105261A RU 2761573 C1 RU2761573 C1 RU 2761573C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- nickel
- phosphorus
- particles
- alternating current
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам нанесения композиционных твердых покрытий сплавами никель-фосфор-углерод с повышенной микротвердостью и износостойкостью и может быть использовано при восстановлении в размер изношенных деталей в машиностроении гальваническими покрытиями. The invention relates to methods for applying composite hard coatings with nickel-phosphorus-carbon alloys with increased microhardness and wear resistance and can be used when restoring worn parts to size in mechanical engineering with galvanic coatings.
Для упрочнения поверхности ремонтируемых деталей гальванопокрытиями необходим электролит, обеспечивающий высокую твердость в сочетании с высокой рассеивающей и кроющей способностью. Решение подобных задачи предлагается в изобретениях (1-3). Наиболее близким по решаемой задаче и технической сущности является способ, предлагаемый в (3), включающий электроосаждение из электролита, содержащего, г/л: сульфат никеля семиводный 120-170, аминоуксусную кислоту 12-20, хлорид ион 4-7, гипофосфит натрия одноводный 4-7, сахарин 1,5-2,5, лаурил сульфат натрия 0,05-1,0, при рН=2,2-2,6, температуре 48-53°С и катодной плотности тока 2-7 А/дм2 с применением реверса тока, при котором длительность анодных импульсов составляет 1-6 с, катодных 3-10 с, а соотношение их длительностей 0,20-0,75, причем средняя плотность тока катодных и анодных импульсов одинакова. To harden the surface of repaired parts with electroplated coatings, an electrolyte is required that provides high hardness in combination with high scattering and hiding power. The solution to such problems is proposed in the inventions (1-3). The closest in terms of the problem to be solved and the technical essence is the method proposed in (3), including electrodeposition from an electrolyte containing, g / l: nickel sulfate heptahydrate 120-170, aminoacetic acid 12-20, chloride ion 4-7, sodium hypophosphite monohydrate 4-7, saccharin 1.5-2.5, sodium lauryl sulfate 0.05-1.0, at pH = 2.2-2.6, temperature 48-53 ° C and cathode current density 2-7 A / dm 2 using a reverse current, in which the duration of the anode pulses is 1-6 s, cathodic pulses 3-10 s, and the ratio of their durations is 0.20-0.75, and the average current density of the cathode and anode pulses is the same.
Недостатком прототипа является невысокая рассеивающая способность для обработки деталей сложной формы, небольшая концентрация фосфора в покрытии 4,2-6,4%, уменьшающаяся с ростом катодной плотности тока, колебания концентрации фосфора в покрытии приводят к неравномерности величины микротвердости по поверхности и толщине покрытия. The disadvantage of the prototype is a low scattering ability for processing parts of complex shapes, a small concentration of phosphorus in the coating 4.2-6.4%, decreasing with an increase in the cathode current density, fluctuations in the concentration of phosphorus in the coating lead to uneven microhardness values over the surface and thickness of the coating.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение одинакового содержания фосфора и частиц многослойных углеродных нанотрубок в никелевой матрице, а следовательно, микротвердости покрытия, повышенной коррозионной стойкости, сцепляемости покрытия с основой, рассеивающей способности электролита, маслоемкости. The technical objective of the present invention is to provide the same content of phosphorus and particles of multilayer carbon nanotubes in the nickel matrix, and therefore, the microhardness of the coating, increased corrosion resistance, adhesion of the coating to the base, the scattering ability of the electrolyte, oil absorption.
Поставленная задача решается путем электроосаждения покрытия никель-фосфор-многослойные углеродные нанотрубки из электролита, содержащего, г/л: никель хлористый шестиводный 20-30, гипофосфит натрия одноводный 15-20, аминоуксусная кислота 12-17, ацетат натрия 8-12, сульфаниловая кислота 2-3, частицы многослойных нанотрубок 0,4-1,6 при рН=5,5, температуре 25-35°С, плотности асимметричного переменного тока 7-15 А/дм2 с коэффициентом асимметрии 6-8. The problem is solved by electrodeposition of a nickel-phosphorus-multilayer carbon nanotube coating from an electrolyte containing, g / l: nickel chloride hexahydrate 20-30, sodium hypophosphite monohydrate 15-20, aminoacetic acid 12-17, sodium acetate 8-12, sulfanilic acid 2-3, particles of multilayer nanotubes 0.4-1.6 at pH = 5.5, temperature 25-35 ° C, asymmetric alternating current density 7-15 A / dm 2 with an asymmetry coefficient of 6-8.
Покрытия никель-фосфор-многослойные углеродные нанотрубки, полученные согласно предлагаемому способу, характеризуются постоянством химического состава по фосфору и углероду в диапазоне плотностей тока 7-15 А/дм2, постоянством значений микротвердости 7,0-8,1 ГПа (измерения на микротвердомере ПМТ-3 и нагрузке на индентор 200 кгс/мм2). Применение асимметричного переменного тока является одним из преимуществ предлагаемого способа.Nickel-phosphorus-multilayer carbon nanotube coatings obtained according to the proposed method are characterized by the constancy of the chemical composition for phosphorus and carbon in the range of current densities of 7-15 A / dm 2 , the constancy of the microhardness values of 7.0-8.1 GPa (measurements on the PMT microhardness tester -3 and the load on the indenter 200 kgf / mm 2 ). The use of asymmetric alternating current is one of the advantages of the proposed method.
ПримерExample
Электроосаждение сплава никель-фосфор-многослойные наноуглеродные частицы вели из предлагаемого выше состава электролита до толщины 20 мкм, при этом при коэффициенте асимметрии 7 и плотности катодного асимметричного тока 7 А/дм2 содержание фосфора составило 8,5%, углерода 0,85% при концентрации наноуглеродных частиц в электролите 0,4 г/л (и 1,29% при 1,6 г/л); аналогично при плотности тока 15 А/дм2 соответственно, фосфора 15%, углерода от 1,56% (до 2,12%). По данным растрового микроанализа все полученные осадки никель-фосфор наноуглеродные трубки представляют собой никель с включениями фосфора и углерода. При введении в состав никель фосфорного покрытия многослойных углеродных наночастиц заметно меняется морфология поверхности. Если на поверхности Ni-P покрытия наблюдаются скопления крупных сферолитов правильной формы размером 220-280 ангстрем, то включение частиц многослойных углеродных нанотрубок приводит к измельчению сферолитов. Анализ дифрактограмм модифицированных углеродом покрытий показал, что преимущественной кристаллографической ориентацией осадка является никель (111), т.к. относительный текстурный коэффициент составил 80%. Кристаллиты состоят из более мелких частиц размером 35-42 нанометра, что и обуславливает повышенную микротвердость. Отжиг образцов с покрытиями никель-фосфор-углерод в вакууме при 400°С в течение 1 часа приводит к повышению микротвердости из-за уменьшения размеров сферолитов до 20-25 нанометров до 9,5-10 ГПа, что сопоставимо с твердостью износостойких хромовых покрытий.The electrodeposition of the nickel-phosphorus-multilayer nanocarbon particles was carried out from the proposed above electrolyte composition to a thickness of 20 μm, while with an asymmetry coefficient of 7 and a cathodic asymmetric current density of 7 A / dm 2, the phosphorus content was 8.5%, carbon 0.85% at the concentration of nanocarbon particles in the electrolyte is 0.4 g / l (and 1.29% at 1.6 g / l); similarly, at a current density of 15 A / dm 2, respectively, phosphorus 15%, carbon from 1.56% (up to 2.12%). According to the raster microanalysis data, all the obtained precipitates of nickel-phosphorus nanocarbon tubes are nickel with inclusions of phosphorus and carbon. When multilayer carbon nanoparticles are added to the nickel-phosphorus coating, the surface morphology noticeably changes. If on the surface of the Ni-P coating there are accumulations of large spherulites of regular shape with a size of 220-280 angstroms, then the inclusion of particles of multilayer carbon nanotubes leads to grinding of the spherulites. An analysis of the diffraction patterns of the carbon-modified coatings showed that the preferred crystallographic orientation of the deposit is nickel (111), since the relative texture coefficient was 80%. Crystallites consist of smaller particles 35-42 nanometers in size, which causes increased microhardness. Annealing of samples with nickel-phosphorus-carbon coatings in vacuum at 400 ° C for 1 hour leads to an increase in microhardness due to a decrease in the size of spherulites to 20-25 nanometers to 9.5-10 GPa, which is comparable to the hardness of wear-resistant chromium coatings.
Источники информацииSources of information
1. AС CCCP 1803480 (1993).1. AC CCCP 1803480 (1993).
2. АС СССР 1807093 (1993).2. USSR AS 1807093 (1993).
3. Пат. РФ 2617440 (2015).3. Pat. RF 2617440 (2015).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021105261A RU2761573C1 (en) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | Method for deposition of composite coating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021105261A RU2761573C1 (en) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | Method for deposition of composite coating |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2761573C1 true RU2761573C1 (en) | 2021-12-10 |
Family
ID=79174379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021105261A RU2761573C1 (en) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | Method for deposition of composite coating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2761573C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2437967C1 (en) * | 2010-07-01 | 2011-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Procedure for sedimentation of composite coating nickel-vanadium-phosphorus-boron nitride |
CN103266340B (en) * | 2013-05-07 | 2016-01-20 | 常州市洋士纺织机械科技有限公司 | Ni-P-nano-diamond powder compound wear resistant coatings plating solution and application thereof |
RU2617470C1 (en) * | 2015-12-28 | 2017-04-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университе имени Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Method for nickel-phosphorus coating electrodeposition |
CN108251870A (en) * | 2018-01-16 | 2018-07-06 | 中国科学院金属研究所 | A kind of Ni-P crystalline alloys coating and its application in diamond enhances During Welding Alumimium Matrix Composites |
-
2021
- 2021-03-01 RU RU2021105261A patent/RU2761573C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2437967C1 (en) * | 2010-07-01 | 2011-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Procedure for sedimentation of composite coating nickel-vanadium-phosphorus-boron nitride |
CN103266340B (en) * | 2013-05-07 | 2016-01-20 | 常州市洋士纺织机械科技有限公司 | Ni-P-nano-diamond powder compound wear resistant coatings plating solution and application thereof |
RU2617470C1 (en) * | 2015-12-28 | 2017-04-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университе имени Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Method for nickel-phosphorus coating electrodeposition |
CN108251870A (en) * | 2018-01-16 | 2018-07-06 | 中国科学院金属研究所 | A kind of Ni-P crystalline alloys coating and its application in diamond enhances During Welding Alumimium Matrix Composites |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Beltowska-Lehman et al. | Optimisation of the electrodeposition process of Ni-W/ZrO2 nanocomposites | |
Tsyntsaru et al. | Tribological and corrosive characteristics of electrochemical coatings based on cobalt and iron superalloys | |
Su et al. | A comparative study of electrodeposition techniques on the microstructure and property of nanocrystalline cobalt deposit | |
Su et al. | Characterizations of nanocrystalline Co and Co/MWCNT coatings produced by different electrodeposition techniques | |
Lv et al. | Electrodeposition of nanocrystalline nickel assisted by flexible friction from an additive-free Watts bath | |
Su et al. | Establishing relationships between electrodeposition techniques, microstructure and properties of nanocrystalline Co–W alloy coatings | |
Lajevardi et al. | Characterization of the microstructure and texture of functionally graded nickel-Al2O3 nano composite coating produced by pulse deposition | |
Xiong et al. | The effects of Cr2O3 particles on the microstructure and wear-resistant properties of electrodeposited CoNiP coatings | |
Huang et al. | Characterization of Cr–Ni multilayers electroplated from a chromium (III)–nickel (II) bath using pulse current | |
Xing et al. | Investigation on microstructure and tribological performances of electrodeposited Ni-W-Y2O3 composite coatings | |
CN104862764A (en) | Strengthened and toughened nickel-nanometer diamond composite electrodeposition plating solution, and manufacturing method of plating layer | |
RU2761573C1 (en) | Method for deposition of composite coating | |
Antihovich et al. | Electrodeposition of nickel and composite nickel-fullerenol coatings from low-temperature sulphate-chloride-isobutyrate electrolyte | |
Aruna et al. | Comparative study on the effect of current density on Ni and Ni–Al2O3 nanocomposite coatings produced by electrolytic deposition | |
Sivasakthi et al. | Pulse electrodeposited nickel using sulphamate electrolyte for hardness and corrosion resistance | |
Bostani et al. | Fabrication and properties evaluation of functionally graded Ni-NCZ composite coating | |
JP2002146588A (en) | Metal plating method | |
US4388379A (en) | Electrodeposition of low stress, hard iron alloy and article so produced | |
CN109252147A (en) | Prepare method, chemical plating fluid and the plating liquid and preparation method thereof of copper-graphite alkene composite deposite | |
Liu et al. | Influence of current density on nano-Al2O3/Ni+ Co bionic gradient composite coatings by electrodeposition | |
Hu et al. | Effect of current density and cobalt concentration on the characteristics of NiCo coatings prepared by electrodesposition with a supergravity field | |
Martínez-Hernández et al. | Electrodeposition of Ni-P/SiC composite films with high hardness | |
Ledwig et al. | Microstructure and corrosion resistance of composite nc-TiO2/Ni coating on 316L steel | |
Rudnik et al. | Codeposition of SiC particles with cobalt matrix | |
JPH06316789A (en) | Composite chromium plating and plating method |