3.5Методика измерения износостойкости покрытия

Испытание на износостойкость проводятся на установке, обеспечивающей возвратно-поступательное движение образца. Трущаяся пара представляет собой латунный диск диаметром ~ 15 мм, с нанесенным на него гальваническим покрытием. Толщина осажденного покрытия составляет 5 мкм. Диск перемещается по неподвижной плоскопараллельной стальной пластине, покрытой твердым хромом. В качестве нагрузки на образец используется съемная гиря. Одновременно на установке истираются 3 образца. Износоустойчивость покрытия определяется по убыли массы образца за время испытания, которое составляет 20 часов. Во избежание втирания частиц стертого покрытия в образец раз в полтора часа поверхности трущихся пар протирались спиртом. Во всех случаях проводился параллельный опыт.

Установка для проведения испытания на износостойкость приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Прибор для определения износостойкости электролитических покрытий:

1 – плоскопараллельная пластина, закрепленная неподвижно; 2 – подвижный диск; 3 – съемная гиря; 4 – коромысло с поводковым пальцем и противовесом.

4. Исследование свойств электролита никелирования

4.1 Исследование микротвердости никелевых осадков.

Микротвердость осадков связана со структурой осадка. Твёрдость металлов не является физической постоянной, а представляет собой сложное свойство, зависящее от прочности и пластичности покрытия, состава электролита, режима электролиза. В данной работе исследовалось влияние состава электролита и плотности тока на величину микротвердости никелевого покрытия.

Присутствие в электролите никелирования наноуглеродных добавок влияет на структуру получаемого покрытия. Частицы добавки, внедряясь в покрытие, нарушают его кристаллическую структуру и образуют в решетке особые дислокации, что приводит к изменению прочностных свойств металлов. По-видимому, включенные в покрытие наноуглеродные частицы являются макробарьерами на пути появления микротрещин, что так же способствует упрочнению покрытия.

Результаты эксперимента представлены в таблице 2 и в виде графических данных на рисунках 5, 6, 7.

Таблица 2 – Результаты измерения микротвердости

Электролит	С доб, г/л	I, А/дм²	Hµ, в ед. по Бринеллю
без добавок	-	1	244
	-	1,5	253
	-	2	242
УДА-ТАН	1	1	277
	1	1,5	374
	1	2	381
УДА-ТАН	2	1	392
	2	1,5	360
	2	2	367
УДА-ТАН	5	1	409
	5	1,5	399
	5	2	396
УДА-ТАН	7	1	440
	7	1,5	443
	7	2	402
УДА-ТАН	10	1	419
	10	1,5	458
	10	2	451
АСМ	1	1	387
	5	1	422
УДА-ТАН+АСМ	2+1	1	419
	2+5	1	447
АШ	0,5	1	393
	0,5	1,5	433
	0,5	2	384
АШ	1	1	372
	1	1,5	406
	1	2	406
	2	1	387
	2	1,5	426
	2	2	393
	3	1	317
	3	1,5	346
	3	2	504
	5	1	361
	5	1,5	500
	5	2	523

Продолжение таблицы 2 – результаты измерения микротвердости

АСМ+АШ	1+2	1	426
	1+2	1,5	443
	1+2	2	440
Аллил.сп.+АШ+сахарин	2+3+0,1	1	664

Таблица 2 наглядно демонстрирует увеличение микротвёрдости никелевого покрытия, полученного из электролитов с наноуглеродными добавками. Более внушительные результаты показала алмазная шихта, причём с увеличением концентрации, рост микротвёрдости всё более заметен. Интересно резкое увеличение микротвёрдости (по сравнению с чистым никелем) покрытия, полученного из раствора с аллиловым спиртом (2мл/л), алмазной шихтой (3г/л) и небольшим количеством сахарина, используемого в качестве стабилизирующей добавки. Однако такой результат не может быть принят во внимание из-за крайне плохого качества получающегося покрытия (см. Приложение 1).

Рис 5 Зависимость микротвёрдости покрытия от плотности тока для электролитов с наноуглеродными добавками и базового электролита.

Анализ графических данных:

• Введение в электролит никелирования базового состава:

Состав электролита:

NiSO₄-7 водный – 200 г/л,

NaCl – 10 г/л,

H₃BO₃ – 25 г/л,

добавок УДА-ТАН и АСМ повышает микротвердость осажденного покрытия, что соответствует теории использования наноуглеродных добавок при получении гальванических покрытий.

• Изменение микротвердости покрытия в интервале плотностей тока для одной и той же добавки подчиняется определенной зависимости. Микротвердость покрытий, осажденных их электролитов с добавкой УДА-ТАН, уменьшается от плотности тока в 1 А/дм² до плотности тока в 1,5 А/дм², а затем снова возрастает к плотности тока в 2 А/дм².

• Повышение микротвердости покрытия для электролитов с добавками составляет от 35 до 60 % для различных электролитов и плотностей тока.

• Наибольшие значения микротвердости в диапазоне плотностей тока были получены для электролитов с введением алмазной шихты в высокой концентрации.

• Рис 6 - Зависимость микротвёрдости никелевого покрытия от концентрации УДА

• Рис 7 - Зависимость микротвёрдости никелевого покрытия от концентрации алмазной шихты

Анализ графических данных позволяет сделать следующие выводы:

• Наблюдается повышение микротвердости покрытия с увеличением концентрации добавки, что можно связать с увеличением числа частиц наноалмазов в растворе. Наиболее чётко такая зависимость прослеживается для добавки УДА-ТАН.

Таким образом, наиболее выгодными условиями для получения никелевых осадков с большей твердостью при использовании добавки УДА-ТАН являются: i = 1,5 А/дм² и С_доб = 7 или 10 г/л;

для добавки АШ: i = 2 А/дм² и С_доб = 3 или 5 г/л;

при совместном введении добавок предпочтительными могут быть любые плотности тока в диапазоне от 1 до 2 А/дм², при этом микротвёрдость полученных покрытий не самая высокая, но всё же в 1,5-2 раза выше, чем у чистого никеля.