ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Покрытия с матрицей из никеля из "Неорганические композиционные материалы " 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 (см. раздел 6.8). [c.163] КЭП с матрицей из Ni по назначению подразделяются на многие виды. [c.163] Износостойкие и жаропрочные покрытия. КЭП, содержащие тугоплавкие частицы [1, 2, 5, 26, 28, 130, 147, 224, 257 и др.]. Эти покрытия отличаются высокой термической и механической стойкостью. Так, покрытие Ni—Si с содержанием 35—50% (об.) Si 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. [c.163] КЭП Ni—Si 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. Отмечаются их преимущества перед покрытиями, получаемыми плазменным напылением больший выбор по составу, равномерная толщина, возможность покрытия профилированных изделий, более тонкая отделка поверхности. [c.164] В работе [2] обобщены некоторые свойства износостойких Ni-КЭП с высоким содержанием П фазы [25—50% (об.)] боридов, карбидов, нитридов и оксидов ( =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 Wi—Si , в частности, рекомендуются для нанесения на пресс-формы, применяемые при изготовлении изделий из пластмасс. [c.164] 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. [c.164] В работе [258] описаны технология и устройство для нанесения износостойкого покрытия на внутренних поверхностях двигателей внутреннего сгорания, эксплуатируемых в жестких условиях. Покрытие наносится последовательно, в несколько стадий осаждают слой цинка толщиной около 1 мкм наносят первый слой никеля толщиной 10—20 мкм из суспензии, содержащей частицы с d l мкм и концентрацией до 100 г/л (электролит не перемешивается, а частицы седиментируют) затем наносят второй слой никеля толщиной 300—320 мкм из той же ванны при непрерывном перемешивании. Плотность тока при нанесении первого слоя никеля составляет 2—9 А/дм , при нанесении второго слоя — около 20 А/дм . Использовался сульфаматный электролит, в который добавлен сахарин. Температура электролита 50—70 °С, pH 5—6. [c.164] Покрытия никелем обычно заращивают частицы любой природы. Аморфные частицы силикагеля в сульфатхлоридном электролите включаются в покрытия незначительно (доли процента). Макрочастицы кремнезема включаются в большей степени— 1—2%. Достаточно легко соосаждается с никелем силикагель марки КСМ-6п из аммонийного электролита. При pH электролита 2,4, температуре 60 °С и к=5—10 А/дм содержание включений достигало 1,5—3,5%. Покрытия с высоким содержанием силикагеля или подобных ему адсорбентов перспективны при создании приборов, работающих по принципу адсорбции, а также для оценки физико-химических свойств жидкостей и газов. [c.165] Множество публикаций содержит сведения по износостойкости Ni-КЭП. Представленная в них обширная информация индивидуализирована по методам исследований и оценке результатов, дисперсности и чистоте веществ П фазы, составам суспензии и условиям проведения опытов и практическим рекомендациям. Поэтому при оценке конкретных результатов отдельных работ целесообразно исходить из общих характеристик КЭП, рассмотренных ранее (см. гл. 3 и 4), поскольку ряд обобщений сделан по Ni-КЭП. [c.165] Отмечается высокая жаропрочность металлургического КМ нихром — АЬОз (3%) при 900 °С, составляющая 265 ч (жаропрочность нихрома равна 2 ч). Жаропрочность никеля может быть повышена за счет частиц TIO2. Так, дисперсно-отвержден-ный сплав (5% ТЮг), полученный спеканием при 1000 °С, превосходит по прочности при растяжении ковкие и стойкие к ползучести сплавы Сг—Ni, содержащие Ti и А1. Однако по устойчивости к окислению эти сплавы сходны с никелем. [c.166] Для защиты корпусов и деталей двигателей внутреннего сгорания, изготовленных из алюминиевого сплава, применяют покрытия Ni—Si под названием никасил i[236]. [c.166] Для получения покрытий используют сульфаматный электролит и внутренние аноды. Скорость осаждения при 1к = 80 А/дм составляет 16 мкм/мин, толщина покрытий б = 90 5 мкм. Размеры частиц Si 1—3 мкм, =35—90 г/л, flm = 2,3—4,0%. По толщине слоя покрытия частицы распределены равномерно. Высота шероховатостей 5—7 мкм. Алюминиевый сплав содержит 12% Si, 1% Сг и Mg. Для улучшения сцепления с основой вначале осаждают слой никеля толщиной 4—6 мкм. Это так называемая зона сцепления , [218]. Твердость слоя никасил составляет обычно 5,7—5,9 ГПа и мало зависит от плотности тока и скорости движения цилиндра. Величины внутренних напряжений покрытий низки. Предел прочности при растяжении фольги из образца покрытия, отожженного в течение 200 ч при 250 °С, уменьшается с 280 до 125 МПа. Коэффициент линейного термического расширения покрытий лежит в пределах (12,8—14,7)-10- /К при росте температуры от 20 до 300 °С, что близко к тому же показателю чистых покрытий никелем — (13,4—13,9) 10 /К. Износ покрытия при увеличении И фазы с 0,8 до 3% уменьшается в 2,8 раза. [c.166] Испытание покрытия никасил в работе двух- и четырехтактных двигателей показали его преимущество перед твердым хромом благодаря большей эластичности и способности удержи-зать смазку. Последнее обусловлено более высокой шероховатостью покрытия (шероховатость покрытия никасил составляет 1—2 мкм). [c.166] Прочностные характеристики и микроструктура КЭП Ni—AI2O3 и Ni—Si приведены в работе [2], а процесс заращивания частиц Si рассмотрен в работе [259]. [c.166] На рис. 5.1 приведены механические и структурные характеристики КЭП Ni—Si iAbOs), полученных из сульфатного электролита [211]. Как видно из рисунка, внутренние напряжения снижаются пропорционально количеству включений, причем более значительно при внедрении частиц Si . При изменении толщины слоя от 10 до 70 мкм ВН снижаются на 15—20%. Повышение твердости КЭП обусловлено не только наличием сверхтвердых частиц, но также и изменением микроструктуры матрицы. За размеры зерен здесь принимаются когерентно рассеянные неискаженные области кристаллической решетки в микрообластях матрицы. Диапазон размеров использованных частиц AI2O3 и Si в основном находился от 1 —1,2 до 4—5 мкм. Достаточно высокое заполнение частицами всего объема матрицы видно из рис. 5.2. [c.167] Механические свойства КЭП Ni—TiN, содержащие 1—3% частиц размером 40—70 нм приведены в работе [46]. Дисперсная фаза была получена в плазме азота. [c.167] Следует отметить, что значительная часть работ по КЭП посвящена исследованию прочностных свойств покрытий никелем, диспергированными частицами — главным образом, а-АЬОз и Si [1—3, 28, 223, 257, 260]. [c.167] Вернуться к основной статье