Физико-химические свойства никелевых покрытий, полученных из электролитов с наноуглеродными добавками
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ности тока.
.7 Никелевые КЭП
Для получения КЭП на основе никеля в производстве в основном используют два электролита: сульфатхлоридный и сульфаматный. Сульфаматный электролит рекомендуется применять для осаждения покрытий с низкими внутренними напряжениями и для быстрого наращивания слоев покрытия. Перемешивание суспензий может осуществляться пропеллером, продуванием воздуха или инертного газа осцилляцией, циркуляцией или многими другими способами. КЭП с матрицей из Ni по назначению подразделяются на многие виды.
Износостойкие и жаропрочные покрытия:
такие КЭП содержат тугоплавкие частицы. Так покрытие Ni-SiC с содержанием 35-50% SiC может кратковременно работать вплоть до 2600 С. Многократное погружение изделия с покрытием в воду после нагрева его до 650 С не приводит к образованию трещин (хромовое покрытие при этом растрескивается и отслаивается). Покрытие эффективно и для защиты изделий из алюминиевых сплавов. КЭП Ni-А1203 выдерживает 2000 циклов нагрева до 1100С с последующим охлаждением до 150 С. Различные КЭП обладают также повышенным сопротивлением к износу.
КЭП Ni-SiC рекомендовано применять вместо хромового покрытия при изготовлении различных ножей, метчиков и лезвий; срок службы изделий при этом повышается в несколько раз. Описаны детали, изготовляемые гальваническим наращиванием покрытия никелем, содержащего карбиды, оксиды и алмаз, которые могут эксплуатироваться при высоких температурах.
Получены данные о свойствах износостойких Ni-КЭП с высоким содержанием II фазы [25-50% (об.)]: боридов, карбидов, нитридов и оксидов (d = 0,5-3 мкм). Твердость их составляет от 4,2 до 5,6 ГПа, сцепление с поверхностью стали - 18-65 МПа, износостойкость равна износостойкости азотированной поверхности стали. Износостойкие КЭП широко применяются в судостроительной, химической и других отраслях промышленности. Покрытия Ni-SiC, в частности, рекомендуются для нанесения на пресс-формы, применяемые при изготовлении изделий из пластмасс.
Для получения КЭП с сильным блеском дисперсные частицы должны быть достаточно мелкими и не обладать адсорбирующей способностью к блескообразователю. Кроме того, дисперсные частицы должны быть хорошо очищены или предварительно обработаны в электролите (длительной выдержкой или кипячением в отдельной порции электролита) или растворе кислоты или щелочи. Ослабление блеска наблюдается и при высокой концентрации макровключений.
Для защиты корпусов и деталей двигателей внутреннего сгорания, изготовленных из алюминиевого сплава, применяют покрытия Ni-SiC под названием никасил.
Испытание покрытия никасил в работе двух- и четырехтактных двигателей показали его преимущество перед твердым хромом благодаря большей эластичности и способности удерживать смазку. Последнее обусловлено более высокой шероховатостью покрытия (для данного покрытия составляет 1 - 2 мкм). [9]
.8 Применение ультрадисперсных алмазов
В начале 80-х годов ХХ столетия была обнаружена возможность соосаждения ультрадисперсных алмазов с металлами при их химическом или электрохимическом восстановлении из водных растворов. Используемые УДА представляют собой частицы, близкие по форме к сферическим или овальным. Такие частицы могут образовывать седиментационно и коагуляционно устойчивые системы в электролитах. При этом УДА сочетают в себе свойства одного из самых твердых веществ в природе с химически активной оболочкой в виде функциональных групп, способных, как оказалось, участвовать в химических и электрохимических циклах. Во время осаждения взвешенные частицы УДА взаимодействуют с поверхностью растущего покрытия благодаря гидродинамическим, электростатическим и молекулярным силам. Этот цикл приводит к созданию композиционного покрытия. Методами ОЖЕ- и ИК-спектроскопии удалось выяснить, что частицы УДА внедряются в металлическую матрицу. Частицы УДА, в отличие от обычных мелкодисперсных порошков, являются не наполнителями, а скорее специфическими стуктурообразующими элементами. В связи с тем, что размеры их чрезвычайно малы (от 4 до 6 нм), содержание их в покрытии обычно невелико - от 0,1 до 1,5 %.
Любым металл-алмазным покрытиям в большей или меньшей степени свойственны общие характеристики: существенное увеличение адгезии и когезии, повышение микротвердости и износостойкости, уменьшение пористости, повышение антикоррозионных свойств и увеличение рассеивающей способности электролитов.
Ультрадисперсные алмазы (УДА), являющиеся продуктом взрывного разложения мощных взрывчатых веществ, представляют собой новый тип углеродного материала, обладающего уникальным сочетанием микроструктуры алмаза в ядре отдельной частицы со специфической надструктурной организацией периферийной оболочки. Промышленный синтез УДА был освоен в 1982 г. Его основные свойства: плотность 3,3 г/см , размер частиц 2-20 нм, удельная поверхность 150 - 450 м /г, химический состав (%): С - 93,2 - 100; О - 0 - 6,8; Si - следы, величина несгораемого остатка (масс. %) < 2, электросопротивление 7,7-109 Омм.
На поверхности частиц УДА присутствуют карбонильные, карбоксильные, метильные и хиноидные группы. Частицы УДА обладают высокой сорбционной емкостью и высокой химической активностью.
В настоящее время УДА находят применение в гальванике, исключительные физико-химические свойства определяют возможность применения их в качестве модификаторов полимерных композиций (резины, каучука и т. д.), в абразивных и полировальных составах, в системах м