Способ получения покрытий сплавом медь-никель

Изобретение относится к способам получения покрытий сплавом медь-никель и может быть использовано в химическом машиностроении для повышения коррозионной стойкости конструкций.Известен способ получения покрытий сплавами медь-никель гальваническим осаждением из пирофосфатных электролитов, которые содержат ионы меди и никеля. При электролизе на катоде диокрваемом изделии) ионы меди и никеля одновременно восстанавливаются и кристаллизуются в общую кристаллическую решетку, т.е. образуют сплав. Электролиз ведут при катодной плотности токаи меди в сплаве регулируют соотношением ионов этих компонентов в электролите /ТЖ.Недостатком способа является нестабильность электролита,т.к. изза разного анодного и катодного выходов по току соотношение меди и никеля постоянно изменяется, иследовательноме няется состав медноникелевого покрытия.Известен также способ получения покрытий сплавом медьни кель, включающий гальваническое осаждение никеля из сернокислого электролита и меди и последующий диффузионный отжиг при температуре 80 О 1 ОООоС /2/. По этому способу на покрываемое изделие наносят последовательно никель и медь. Для этого используют хорошо известные электролиты никелирования и меднения широко применяемые в гальванотехнике. После никелирования до заданной толщины никелевого покрытия изделия переносят в электролит меднения, и наращивают на полученное ранее никелевое покрытие слои меди заданной толщины, затем изделие переносят опять в электролит никелирования и снова теперь уже на слой меди наносят еще одно никелевое покрытие и т.д. Последовательность чередования слоев можно изменять, т.е. получать двух-трехчи четырехслойные покрытия.Никелирование и меднение проводят из расчета, чтобы суммар 2133 5 6 ная толщина покрытия равнялась требуемой толщине покрытия спла вом медь-никель. После получения многослойного покрытия никелем и медью изделие помещают в печь с температурой 8 ОО 1 ОООС и выдерживают в течение 3-25 ч. В процессе выдержки при указанных температурах происходит взаимная диффузия атомов меди и никеля в слоях покрытия, т.е. в конечном счете вместо многослойного покрытия получается покрытие медно-никелевым сплавом. Соотношение меди и никеля в сплаве регулируют толщиной слоев этих металлов в многослойном покытии.Недостатком этого способа является низкая интенсивность процесса получения покрытия, поскольку требуемый для этого диффузионный отжиг имеет большую длительность не менее 3 ч при температуре 100000, т.к. поверхность соприкосновения двух взаимодиффундирующих фаз (никеля и меди) мала.Пелью изобретения является интенсификация процесса.Поставленная цель достигается тем, что в способе получения покрытий сплавом медьникель включающем гальваническое 0 сажде ние никеля из сернокислого электролита и меди и последующий диффузионный отжиг при температуре 8 О 01000 С, согласно изобретению осаждение никеля и меди ведут одновременно из никелевого электролита, содержащего дисперсную медь в количестве 1 О 100 г/л.Подвергаемое отжигу для взаимной диффузии компонентов покрытие представляет собой никелевую матрицу со внедренными в нее частицами порошкообразной меди. Такое композиционное покрытие получают гальваническим осаждением из известного электролита никелирования, например, из электролита, содержащегог/л никель сернокислый 300, никель хлористый 45, борная кислота 38,3, алектролит никелирования дополнительно содержит диспероную медь с размерами частиц до ЕО мкм в количесве 10-100 г/л. В процессе электролиза частицы меди поддерживают во взешенном состояниинепрерывным перемешиванием одним из известных способов. Из таг2133 7 8 КОГО электролита суспензии ВЕДУТ ОСЕЖДВНИВ покрытия ПРИ КВВ процессе электролиза на изделии, которое является катодом,происходит кристаллизация никелевого слон так же, как и при обыче ком гальваническом никелировании с тем отличием, что одновременм но с кристаллизацией никеля на катод попадают за счет адсорбции и механического захвата дисперсные частицы металлической меди,которе зарабатываются растущими кристаллами никеля. В результате такого катодного процесса на поверхности покрываемого изделия получается композиционное покрытие, состоящее из матриы слоя гальванического никеля, по всему объему которого равномер но распределены дисперсные частицы порошообразнои металлической меди.Содержание меди в покрытии зависит от концентрации медного порошка в электролите. При увеличении дисперсной меди в электролите от 10 до 100 г/л, содержание меди в покрытии возрастает от 5 до 50 мас..Осаждение композиционного покрытия никель дисперсная медь з технологическом и аппаратурном оформлении проще, чем осаждение многослойных последовательных покрытии никеля и меди, т.к. оно осуществляется в одной ванне и отсутствует необходимость периодически переносить изделие из ванны никелирования в ванну медненил и наоборот.Толщину композиционного покрытии регулируют временем электролиза и плотностью тока, т.е. так же, как ипри осакцении многослоиных никельмедных покрытии. В многослойном покрытии медь находится в компактном, т.е. медиспергированном состоянии, поэтому диффузионное взаимодействие происходит только через границу раздела слоя никеля и слоя меди. В композипионном покрытии в никелевьпслой попадает такое же количество меди, но эта медь по рошкообразная, т.е. диспергированная. Следовательно, В этом слу чае ТО же самое КОЛИГВСТВО МЕДИ ИМЭВТ В ДЭСЯТКИ раз ОЛЬЩУЮ ПО 2133Например, согласно прототипу имеется трехслойное покрытие никельмедЬникель размером 50 х 50 мм. Тогда при отжиге взаимная диффузия осуществляется через границу раздела фаз никельмедь площадью 10 смг. Общая толщина покрытия по прототипу оосп тавляет 200 мкм. Чтобы получить сплав типа монель-металл Соколо 30 меди, остальное никель) толщина медного слоя должна быть 60 мкм. При такой толщине слои меди размером 50210 мм иметт массу 0,43 г. Если принять, что используемая для получения композиционного покрытия по предлагаемому решению дисперсная медь представляет собой шаровидные частицы диаметром 10 мкм, тоцца 0,48 внедренных в никелевую матрицу частиц должны иметь поверхность около Збосмг. Следовательно, при одинаковой массе меди в покрытии по предлагаемому решению граница раздела фаз, т.е. площадь, через которую осуществляется взаимная диффузия, по крайней мере в 36 раз больше, чем по прототипу. В действительности эта разница еще больше, т.к. частицы меди имеют не шаровидную, а дендритнув форму, икроме того, часть частиц имеют размер не О мм, а меньше.Поэтому отжиг композиционного покрытия при температурах 8001000 С приводит к полной взаимной диффузии меди и никеля по всей толщине покрытия и к созданию по всей толщине покрытия однофазного слоя с одинаковым соотношением компонентов за меньшее время выдержки - 02505 ч. Поскольку необходимое время выдержки при температуре отжига уменьшается,значит имеет место интенсификация процесса, т.е. достигается цель изобретения.Предлагаемый способ полупения покрытий сплавами-и медь-ни кель осуществляется следующим образом.Номпозипионное покртие наносят на образцы из стали 10 размером5 х 10 х 1 мм из известного электролита никелирования содержащего,