Состав для получения композиционных алмазсодержащих гальванических покрытий

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ АЛМАЗСОДЕРЖАЩИХ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ(71) Заявитель Учреждение Белорусского государственного университета Научно-исследовательский институт физико-химических проблем(72) Авторы Гаевская Татьяна Васильевна Цыбульская Людмила Сергеевна Бекиш Юлия Николаевна(73) Патентообладатель Учреждение Белорусского государственного университета Научно-исследовательский институт физико-химических проблем(57) Состав для получения композиционных алмазсодержащих гальванических покрытий на основе никеля, содержащий никель сернокислый семиводный, никель хлористый шестиводный, борную кислоту, алмазный порошок и воду, отличающийся тем, что содержит алмазный порошок с размером частиц 7-10 мкм и дополнительно сахарин и декагидроборат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л никель сернокислый семиводный 150-400 никель хлористый шестиводный 15-80 борная кислота 20-40 алмазный порошок 1-10 сахарин 0,1-4,0 декагидроборат натрия 0,1-2,0 вода остальное. Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к композиционным покрытиям на основе никеля, содержащим дисперсные частицы алмаза и может быть использовано при изготовлении алмазоабразивного инструмента. Известен 1 состав для получения композиционных гальванических покрытий на основе металлов группы железа, в который входят (г/л) 10423 1 2008.04.30 никель хлористый (или железо хлористое, или кобальт хлористый) 300 борная кислота 40 аморфный бор 10-40 ультрадисперсный углеродистый конденсат 2-140 вода остальное. Причем ультрадисперсный углеродистый конденсат имеет следующий состав (мас. ) карбин 2-5 графит 1-15 некристаллический углерод 3-50 алмаз остальное. Недостатком известного состава является низкое алмазоудержание, обусловленное агломерированием ультрадисперсного углеродного конденсата, а также низкая абразивная способность покрытия. Наиболее близким 2 к предлагаемому составу для получения композиционных гальванических покрытий является следующий состав (г/л) никель сернокислый семиводный 350 никель хлористый шестиводный 20 борная кислота 20 алмазный порошок 5 вода остальное. Недостатком данного состава является то, что образующееся из него покрытие имеет низкое содержание дисперсных частиц алмаза и низкую твердость. Низкое содержание частиц алмаза в композиционном гальваническом покрытии обусловлено тем, что значительная часть алмазных частиц не внедряется в покрытие при его электрокристаллизации,а выталкивается с поверхности растущими плоскими зернами никеля. Изготовленный инструмент имеет низкую производительность шлифования и достаточно высокую дефектность обработки природного алмаза. Задачей изобретения является повышение объемного содержания алмаза и твердости композиционного гальванического покрытия, а также увеличение производительности шлифования и качества обработки природного алмаза. Поставленная задача достигается тем, что состав для получения композиционных алмазсодержащих гальванических покрытий на основе никеля, содержащий никель сернокислый семиводный, никель хлористый шестиводный, борную кислоту, алмазный порошок и воду, содержит алмазный порошок с размером частиц 7-10 мкм и дополнительно сахарин и декагидроборат натрия (2 В 10 Н 10) при следующем соотношении компонентов, г/л никель сернокислый семиводный 150-400 никель хлористый шестиводный 15-80 борная кислота 20-40 алмазный порошок 1-10 сахарин 0,1-4,0 декагидроборат натрия 0,1-2,0 вода остальное. Совместное введение в электролит декагидробората натрия и сахарина приводит к изменению микроструктуры покрытия вместо плоских слоистых зерен образуются округлые глобулярные зерна размером 0,1-6 мкм. Это приводит к повышению концентрации частиц алмаза в композиционном гальваническом покрытии. В процессе шлифования алмаза инструментом с покрытием, полученным из заявляемого состава, частицы алмаза 2 10423 1 2008.04.30 удерживаются в покрытии, не перемещаются по поверхности и не выкрашиваются из покрытия. В результате увеличивается производительность шлифования, повышается качество обработки поверхности алмаза. Снижение концентрации декагидробората натрия в растворе менее 0,1 г/л приводит к уменьшению микротвердости покрытия и концентрации алмаза в поверхностном слое, а также к формированию глобулярной микроструктуры. Повышение концентрации декагидробората натрия более 2 г/л к дальнейшему росту микротвердости, объемной концентрации алмаза в покрытии и изменению элементов структуры практически не приводит,однако снижает пластичность покрытия и приводит к излишнему расходу реактива. Снижение концентрации сахарина в заявляемом составе менее 0,1 г/л и увеличение более 4 г/л ухудшает качество покрытия. Повышение концентрации никеля сернокислого (472) более 400 г/л приводит к дестабилизации процесса электрокристаллизации покрытия, осаждению кристаллов соли на корпусе инструмента. Повышение концентрации никеля хлористого (262) более 80 г/л способствует повышению скорости растворения анодов, снижает буферную емкость прикатодного слоя и ухудшает прочность сцепления покрытия с корпусом. Снижение концентрации никеля хлористого менее 15 г/л дестабилизирует режим электрокристаллизации, результатом чего является снижение твердости покрытия, из-за включений основных солей никеля. Снижение концентрации никеля сернокислого менее 150 г/л,снижает скорость электрокристаллизации, способствует формированию рыхлого, с низкой твердостью и прочностью покрытия. Снижение концентрации алмазного порошка в электролите-суспензии менее 1 г/л снижает эксплуатационные характеристики покрытия, а повышение его концентрации более 10 г/л приводит к формированию пористого, с низкой прочностью покрытия. Борная кислота (Н 3 ВО 3) стабилизирует рН электролита, при повышении ее концентрации более 40 г/л она выделяется на технологической оснастке и в объеме электролита,ухудшая качество покрытия. При концентрациях борной кислоты менее 20 г/л снижается буферная емкость электролита, а также прочность, твердость покрытий из-за включений основных солей никеля. Пример конкретного выполнения. Композиционное гальваническое покрытие на основе никеля наносили на поверхность стального корпуса ограночного диска. Температура электролита 18-20 С, время осаждения 30 мин. Размер частиц алмазного порошка 7-10 мкм. Плотность тока 0,8-1,1 А/дм 2. Ограночные диски с композиционным гальваническим покрытием на основе никеля, осажденные из различных по составу электролитов, использовали при огранке алмазов размерно-весовой группы 0,3-0,2 карат. Характеристика полученных покрытий представлена в таблице. Как следует из приведенных данных таблицы, техническое решение по изобретению обеспечивает получение композиционного гальванического покрытия на основе никеля с более высоким объемным содержанием в нем алмаза и большей микротвердостью. Ограночные диски, изготовленные из заявляемого состава, характеризуются более высокой производительностью шлифования и меньшей обработки природного алмаза. входящие компоненты 472 262 Н 3 ВО 3 Алмазный порошок Сахарин 21010 Вода 472 262 Н 3 ВО 3 Алмазный порошок Сахарин 21010 Вода 472 262 Н 3 ВО 3 Алмазный порошок Сахарин 21010 Вода 472 С 26 Н 2 О Н 3 ВО 3 Алмазный порошок Сахарин 21010 Вода 472 262 Н 3 ВО 3 Алмазный порошок Сахарин 21010 Вода 472 262 33 Алмазный порошок Сахарин 21010 Вода 472 262 Н 3 ВО 3 Алмазный порошок Вода (прототип) КонценЭксплуатационные характериститрация Микро- ки композиционного гальваничеалмаза в тверского покрытия дость,покрыпроизводитель дефектов тии,ГПа ность шлифоваобработки об. ния, карат/час. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5