Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
СЭМ- изображения поверхности NiB Gen4

Химическое никель-бор покрытие (часто называемое NiB покрытием ) представляет собой металлическое покрытие процесс , который может создать слой никеля - бора сплав на поверхности твердой подложки, как металл или пластмассу . Процесс включает погружение субстрата в водный раствор, содержащий соль никеля и борсодержащий восстановитель , такой как алкиламинборан или боргидрид натрия . Это вид химического никелирования . Аналогичный процесс , который использует гипофосфитв качестве восстановителя образует никель- фосфорное покрытие.

В отличие от гальваники , процессы химического нанесения покрытия обычно не требуют пропускания электрического тока через ванну и подложку; снижение металлических катионов в растворе до металлического достигается за счет чисто химическим путем, через автокаталитической реакции. Таким образом, химическое нанесение покрытия создает ровный слой металла независимо от геометрии поверхности - в отличие от гальванического покрытия, которое страдает от неравномерной плотности тока из-за влияния формы подложки на электрическое поле на ее поверхности. Кроме того, химическое покрытие можно наносить на непроводящие поверхности. [1]

Гальваническая ванна обычно содержит также буферы, комплексообразователи и другие контрольные химические вещества.

История [ править ]

Никель-борное покрытие методом химического восстановления было разработано как вариант аналогичного никель-фосфорного процесса, случайно открытого Чарльзом Адольфом Вюрцем в 1844 году [2].

В 1969 году Гарольд Эдвард Беллис из DuPont подал патент на общий класс процессов химического нанесения покрытия с использованием боргидрида натрия , диметиламинборана или гипофосфита натрия в присутствии солей таллия , в результате чего был получен металл-таллий-бор или металл-таллий-металл. фосфор; где металл мог быть никелем или кобальтом . Заявленное содержание бора или фосфора варьировалось от 0,1 до 12%, а содержание таллия - от 0,5 до 6%. Покрытия были заявлены как «однородная дисперсия твердого борида триникеля ( Ni
3B ) или фосфид никеля ( Ni
3П ) в мягкой матрице из никеля и таллия ». [3]

Несколько версий процесса были запатентованы Чарльзом Эдвардом МакКомасом в следующие годы:

  • Формулировка Беллиса [3] была модифицирована путем добавления более сильных хелатирующих агентов («поколение 1»). Метод нанесения никель-таллий-бор на титан без утомления титановой подложки также был разработан и реализован компанией Purecoat International под торговой маркой «NiBRON». [4] [5]
  • В 1986 году McComas запатентовал улучшенный состав («Поколение 2») никель-кобальт-таллий-борного покрытия, что еще больше повысило стабильность и воспроизводимость процесса. В патенте утверждается, что покрытие состояло из «конкреций твердого аморфного сплава с высоким содержанием никеля, диспергированных или укорененных в более мягком сплаве с высоким содержанием кобальта». [6]
  • В 1994 году McComas разработал другую формулу («Поколение 3»), запатентованную в 1998 году, которая позволяла восполнять потребленные химикаты во время нанесения покрытия, превращая его в непрерывный процесс, а не в периодический. [7]
  • В еще одном усовершенствовании, запатентованном McComas в 2000 году («поколение 4»), в качестве стабилизатора вместо сульфата таллия использовался вольфрамат свинца при pH от 10 до 14. Этот состав был коммерциализирован UCT Coatings под различными торговыми марками, включая UltraCem. и FailZero. [8] [9]

Типы [ править ]

Самые ранние варианты нанесения никель-борного покрытия химическим способом включали соли таллия в электролитической ванне и фактически создавали никель-таллий-борные покрытия («Тип 1» по классификации AMS ). В конце концов были разработаны составы, не содержащие токсичных ингредиентов таллия, что привело к образованию настоящих никель-борных покрытий («Тип 2»). [5]

Характеристики [ править ]

Зерна аморфного никель-бора после покрытия осаждаются в виде столбчатой ​​структуры, при этом столбцы перпендикулярны поверхности подложки и образуют узловую топографию на поверхности. [10] Покрытие будет содержать 2,5–8% бора по весу. [5]

Узловатая структура уменьшает контакт между двумя сопрягаемыми / скользящими поверхностями, тем самым уменьшая трение и улучшая отвод тепла . [11] Также утверждается, что он снижает сопротивление как в потоках газа, так и жидкости . [12]

Приложения [ править ]

Актуальные и потенциальные применения никель-борного покрытия без химического восстановления включают пильные диски, [11] судовые гребные винты, [12] забойное оборудование для перекачки сырой нефти, втулки, упорные шайбы, бумажные направляющие пластины и пистолеты без смазки. [13]

Ссылки [ править ]

  1. ^ ASTM B607. «Стандартные технические условия на автокаталитические никель-борные покрытия для инженерных целей - 91 (2009)» .
  2. ^ = Георгий Г. Гаврилов (1979), Химическое (химическое) никелирование . Перевод Джона Э. Гудмана. Проверено 08.09.2018. ISBN 9780861080236 
  3. ^ a b Гарольд Эдвард Беллис (1969): «Никелевые или кобальтовые износостойкие композиции и покрытия». Патент США 3674447. Выдан 4 июля 1972 г., переуступлен DuPont , срок действия истек 4 июля 1989 г.
  4. ^ PWA-259. «Процессы и спецификации» .
  5. ^ a b c SAE. "AMS 2433B-1994 Покрытие никель-таллий-бор или никель-бор" . Архивировано из оригинала на 2014-01-01 . Проверено 31 декабря 2013 .
  6. ^ Чарльз Эдвард МакКомас (1986): «Коррозионно-износостойкие покрытия из металлических сплавов». Срок действия патента США 5019163, выданного 23 мая 1989 г., переуступленного компании Anchor Glass, истек 30 мая 2006 г.
  7. ^ Чарльз Эдвард МакКомас (1998): «Покрытия, содержащие никель и бор». Патент США 6183546. Выдан 06.02.2001, переуступлен McComas Industries International, срок действия истек 02.11.2018.
  8. ^ "UCT Coatings, Inc" .
  9. ^ Чарльз Эдвард МакКомас (1998): «Покрытия, содержащие никель и бор». Патент США 6066406. Выдан 23 мая 2000 г., переуступлен Universal Chemical Technologies (UCT), срок действия истек 8 мая 2018 г.
  10. ^ YW Загадка; TO Bailer (апрель 2005 г.). «Снижение трения и износа с помощью химического покрытия Ni-B для металлических сплавов». Журнал материалов . 57 (4): 40–45. DOI : 10.1007 / s11837-005-0080-7 .
  11. ^ a b Чарльз Эдвард МакКомас и Деннис Хэнлен (2008 г.): «Направляющая подушка с покрытием для пильных полотен». Заявка на патент США 20090205470-A1. Подана 15.02.2008, передана в UCT Coatings, заброшена.
  12. ^ a b Чарльз Эдвард МакКомас (2007): «Метод улучшения характеристик гидродинамической поверхности». Заявка на патент США 20090123777-A1. Подана 14.11.2007, передана в UCT Coatings, заброшена.
  13. ^ Чарльз Эдвард МакКомас (2004): «Покрытие из никеля и бора с шаровидным графитом». Патент США 6782650. Выдан 31 августа 2004 г., переуступлен Universal Chemical Technologies.