Способ получения антифрикционного композиционного покрытия

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Свиридова Татьяна Викторовна Степанова Лариса Ивановна Свиридов Дмитрий Вадимович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Способ получения композиционного антифрикционного покрытия, включающий электрохимическое соосаждение никеля и частиц дисперсной фазы из суспензионного электролита, отличающийся тем, что в качестве дисперсной фазы используют пластинчатые микрокристаллы триоксида молибдена. Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для нанесения антифрикционных покрытий на трущиеся детали машин и механизмов, эксплуатирующиеся при высоких температурах в окислительных условиях. Одним из способов придания антифрикционных свойств поверхности трущихся пар,функционирующих в режиме сухого трения, является нанесение композиционных покрытий в виде пленки металла с инкорпорированными частицами графита, фторированного графита, сульфидов вольфрама или молибдена, а также других соединений со слоистой структурой, придающих композиту самосмазывающие свойства 1. Для нанесения антифрикционных покрытий такого рода используют как методы порошковой металлургии 2,3 и химического осаждения металлов 4, так и различные варианты электрохимического осаждения из суспензионных электролитов 1, 5-7. Последний подход представляется наиболее предпочтительным в силу его высокой технологичности и возможности нанесения покрытий на детали сложной формы. В качестве матричного металла при электрохимическом осаждении композиционных покрытий как правило используется никель 1. В качестве прототипа 8 выбран способ получения антифрикционных покрытий за счет электрохимического соосаждения никеля с дисперсным дисульфидом молибдена(размер частиц 0,75-20 мкм). Покрытия такого рода характеризуются рекордно низкими значениями коэффициента трения (0,05-0,2 1). В то же время композит -2 теряет свои антифрикционные свойства при повышенных температурах из-за окисления дисульфида молибдена и его сублимации, вследствие чего верхняя граница рабочих температур для покрытий -2 не превышает 300-350 С при работе на воздухе 8. Указанное об 13026 1 2010.04.30 стоятельство сужает круг возможных практических применений антифрикционных покрытий -2. Задача изобретения - разработка способа получения гальванических антифрикционных покрытий, способных функционировать при повышенных температурах и в окислительных условиях. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения композиционного антифрикционного покрытия, включающего электрохимическое соосаждение никеля и частиц дисперсной фазы из суспензионного электролита, в качестве дисперсной фазы используют пластинчатые микрокристаллы триоксида молибдена. Сущность изобретения заключается в том, что используются в качестве дисперсной фазы при получении композиционных покрытий пластинчатые микрокристаллы слоистого триоксида молибдена. Указанные микрокристаллы со средним размером 3 мкм получаются гидротермальным методом путем поликонденсации 0,5 М молибденовой кислоты 9. Для получения композитного антифрикционного покрытия частицы Мо 3 диспергируются в стандартном сульфатном электролите никелирования, после чего из полученного суспензионного электролита осуществляется электрохимическое осаждение композита МоО 3. Оптимальными с точки зрения достижения низких значений коэффициента трения являются следующие условия осаждения концентрация МоО 3 в суспензии 3 г/л, плотность тока 2 А/дм 2, толщина пленки осажденного композита 20 мкм. Предполагаемое изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения. Пример 1 Композитное покрытие осаждается электрохимически на поверхность стали из суспензионного электролита следующего состава, г/л 4 200 г/л 2 50 г/л Н 3 ВО 3 35 г/л МоО 3 3 г/л. Плотность тока осаждения 2 А/дм 2, толщина пленки электроосажденного композита 20 мкм. Среднее содержание МоО 3 в композите, осажденном в указанных условиях, составляет 6,5 мас. . Коэффициент трения для полученного композиционного покрытия -МоО 3 составляет 0,06, что в 5 раз меньше, чем в случае гальванического никелевого покрытия, осажденного в тех же условиях (коэффициент трения определен с использованием машины трения СМТ-1 в условиях, соответствующих стандарту 77). Пример 2 Композиционное покрытие получено в тех же условиях, что и в примере 1, но содержание МоО 3 в суспензионном электролите составляет 0,1 г/л. Величина коэффициента трения составляет 0,08. Пример 3 Композиционное покрытие получено в тех же условиях, что и в примере 1, но содержание МоО 3 в суспензионном электролите составляет 6 г/л. Величина коэффициента трения для полученного покрытия составляет 0,2. Пример 4 Композиционное покрытие получено в тех же условиях, что и в примере 1, но плотность тока осаждения составляет 1 А/дм 2. Величина коэффициента трения для полученного покрытия составляет 0,2. Пример 5 Композиционное покрытие получено в тех же условиях, что и в примере 1, но плотность тока осаждения составляет 3 А/дм 2. Величина коэффициента трения для полученного покрытия составляет 0,3. 13026 1 2010.04.30 Пример 6 Композиционное покрытие получено в тех же условиях, что и в примере 1, после чего подвергается термообработке при 500 С в течение 1 ч. Величина коэффициента трения составляет 0,05. Заявляемый способ электрохимического осаждения композита в виде пленки никеля с инкорпорированными микрокристаллами МоО 3 определенной структуры и габитуса позволяет получать функциональные покрытия для деталей трущихся пар (в том числе,сложной формы), которые сохраняют антифрикционные свойства при повышенных температурах (верхнее значение рабочих температур 500 С ограничивается окислительной устойчивостью матричного металла). В отличие от используемых в случае прототипа частиц дисульфида молибдена, частицы МоО 3 не подвержены паразитному восстановлению водородом, выделяющемся в процессе осаждения гальванического никеля, а также деградации сублимационной либо окислительной природы в ходе длительной эксплуатации полученного композиционного покрытия, а присущая им собственная электрохимическая активность обеспечивает эффективный захват инкорпорируемых частиц растущим осадком гальванического никеля даже при относительно низких концентрациях дисперсной фазы в электролите (концентрация МоО 3 при получении композита в 10-20 раз меньше,чем концентрация 2 в электролите осаждения в случае прототипа). Наличие у дисперсной фазы электрохимической активности в свою очередь обеспечивает быстрое зарастание инкорпорируемых частиц гальваническим осадком и их надежную фиксацию в никелевой матрице. Таким образом, заявляемый способ в сравнении с прототипом позволяет получать антифрикционные гальванические покрытия, расширяющие возможность их практического применения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3