Электролит для хромирования титановых сплавов

 

ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХРОМИРОВАНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, подвергнутых предварительной гидридной обработке, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту и поверхностно-активное перфторорганическое соединение, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления хромового покрытия и уменьшения уноса электролита, в качестве поверхностно-активного перфторорганического соединения он содержит соль щелочных металлов или аммония 4-трифторметил-3 ,6-диоксаперфтороктансульфокислоты при следующем соотношении компонентов , г/л: Хромовый ангидрид 125-250 Серная кислота 1,25-2,50 Соль щелочных металлов или аммония 4-трифторметил-З,6-диоксаперфторокСП тансульфокислоты 0,15-0,25

С01ОЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И2 з15п С 25 D 3/04

1! г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTI44 (21) 3304125/22-02 (22) 22.06.8 1 (46) 23.09.84. Бюл. - 35 (72) Е.В.Пласкеев, Л.В.Овсянникова, Е.А.Курдюкова, В.П.Батраков, Л.С.Герман, И.Л.Кнунянц, С.Р.Стерлин, Ю.А.Паздерский, А.Л.Бельферман и В.М. Гида (53) 621.357.7:669.268(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 850754, кл. С 25 D 5/42, 1979.

2. Патент Голландии Р 6511839, кл. С 23 Ь, опублик. 1966. (54)(57) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХРОМИРОВАНИЯ

ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, подвергнутых пред" варительной гидридной обработке, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту и поверхностно-активное перфторорганическое соединение, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления хромо" вого покрытия и уменьшения уноса электролита, в качестве поверхностно-активного перфторорганического соединения он содержит соль щелочных металлов или аммония 4-трифторметил-3,6-диоксаперфтороктансульфокислоты при следующем соотношении компонентов, г/л:

Хромовый ангидрид 125-250

Серная кислота 1,25-2,50

Соль щелочных металлов или аммония

4-трифторметил-3,6-диоксаперфтороктансульфокислоты О, 15-0,25

1 114712

Изобретение относится к гальванастегии, в частности к электролитическому хромированию титановых сплавов.

Известен способ нанесения хромовых покрытий на титан и его сплавы, включающий травление в смеси плавиковой и азотной кислот, последующую обработку в растворе, содержащем бихромат щелочного металла или аммония, плавиковую кислоту и силикат натрия, 1О и хромирование в хромовокислом электролите i11.

Недостатком укаэанного способа является сравнительно невысокая прочность сцепления хромового покрытия с t5 титановой основой, многостадийность процесса и значительный унос хромового электролита в процессе работы ванны.

Наиболее близким к изобретению яв- 20 ляется электролит хромирования, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту и перфторорганическое соединение — хромин 2,!.

Однако присутствие хромина в,элек 25 тролите не оказывает существенного, влияния на повышение прочности сцепления покрытия с титанавыми сплавами

При добавлении хромина в электролит наблюдается незначительное (до

0,5 кгс/мм ) увеличение адгезионной прочности. Малоэффективно его значение и как поверхностно-активной добавки, препятствующей уносу электролита в атмосферу, Для предотвращения 35 уноса хромового ангидрида в атмосферу необходимо добавлять значительные количества хромина — до 2 г/л. При этом защитный эффект хромина снижается после прохождения 5 A.÷/ë.

Цель изобретения — повьппение прочности сцепления хромового покрытия и уменьшение уноса электролита.

Указанная цель достигается тем, что электролит для хромирования титановых сплавов, подвергнутых предва" рительной гидридной обработке, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту и поверхностно-активное перфтор.50 органическое соединение, в качестве последнего содержит соль щелочных металлов или аммония 4-трифторметил-З,б-диоксаперфтороктансульфокислоты при следующем соотношении компонентов, г/л:

Хромовый ангидрид 125-250

Серная кислота 1,25-2 50

Соль щелочных металлов или аммония 4-трифторметил-З,б-диаксаперфтарактансульфакислаты 0,15-0,25

Процесс храмирования может осуществляться в два этапа: путем паследовательнога нанесения сначала подслоя мягкого хрома, а затем — основного изнасастойкога слоя хрома, который мажет осаждаться из электролита, не содержащего поверхностно-активнаго вещества. При этом для храмиравания изделий из титановых сплавов непосредственно перед хромированием рекомендуют проводить гидридную обработку поверхности в растворе, содержащем, г/л: серная кислота 430-1250; соляная кислота 0,2-225; при 18-25 С в течение

30-90 мин.

Изделия, прошедшие гидридную обработку, погружают в ванну хромирования и предварительно выдерживают в электролите без тока в течение 23 мин, после чего дают толчок тока при плотности тока 100-150 А/см в течение 3-5 мин с последующим снижением плотности тока до 30-35 А/дм2 и ведут процесс хромирования при

70 С до образования хромового покры6 тия толщиной 5-10 мкм, после чего производят осаждение твердого хрома при 55 С и плотности тока 50 А/дм в течение 5 ч.

В результате осаждения подслоя мягкого хрома из электролита, содержащего используемое перфторорганическое соединение (хромоксан), обеспечивается высокая прочность сцепления хромового покрытия с титановой основой, что позволяет наносить на него слой основного износостойкого хрома и обеспечить высокую надежность работы изделий в узлах трения. !

Повьппение прочности сцепления хромового покрытия с титановыми сплавами достигается за счет проявления высокой адсорбционной способности хромоксана по отношению к титану.

Добавка, адсорбируясь на поверхности гидридного слоя, затрудняет окисление титана хроматами, способствует более длительному сохранению активно.

ro состояния! титановых сплавов с гидридной пленкой в электролите храмирования.

Указанные пределы количественного содержания хромоксана являются опти11147 мальными. Снижение концентрации добавки ниже 0,15 г/л недостаточно для образования на поверхности титановых сплавов, подвергнутых гидридной обработке, сплошной адсорбционной 5 пленки, защищающей поверхность от окисления, что отрицательно сказывается на прочности сцепления хрома с основой.

Пример 1. Образцы, изготов- 10 ленные из сплава ВТ3-1 и ВТ-22, проходят гидридную обработку в течение

1 ч при 25 С в растворе, содержащем, г/л: серная кислота 1175; соляная кислота 5. 15

На подготовленные образцы осаждают промежуточный подслой мягкого хрома в течение 1 ч при плотности тока

30 А/дм и температуре 750С из электролита, содержащего, г/л: хромовый. 20 ангидрид 200; серная кислота 2,0 хромоксан О, 15.

Последующее износостойкое хромирование ведут из обычного электролита хромирования, содержащего.г/л: хромо-25 вый ангидрид 25; серная кислота 2,5," при плотности. тока 50 А/см и температуре электролиза 55 С в течение

Ф

5 ч.

Испытание полученных образцов на прочность сцепления, осуществляемое путем последовательного сошлифовывания хромового покрытия и визуальной оценки состояния поверхности, после снятия каждых 20-25 мкм металла, на наличие сколов и выкрашивание показали удовлетворительную прочность сцепления при сошпифовывании хрома вплоть до поверхности основы. Прочность сцепления, определенная по методу 40 сдвига, составила для сплава ВТЗ-1 и ВТ-22 соответственно 18 и

15 кгс/мм .

Пример 2. Образцы, изготовленные из сплава ВТЗ-1 и ВТ-22 про-.

45 ходят гидридную обработку в течение

1 ч при 25 С в растворе, содержащем, д

12 4 г/л: серная кислота 1100; соляная кислота 0,2.

На подготовленные образцы осаждают промежуточный подслой мягкого хрома в течение 1 ч при плотности тока 30 А/дм и температуре 75 С из б электролита, содержащего, г/л: хромовый ангидрид 200, серная кислота 2,0; хромоксан 0,25.

Последующее износостойкое хромирование ведут в электролите того же состава при плотности тока 50 А/дм и о температуре 55 С в течение 5 ч.

Испытания образцов на прочность сцепления по методу последовательного сошлифования показали удовлетворительную прочность сцепления хромового покрытия с основой. Прочность сцепления, определенная по методу сдвига, составила для сплава ВТЗ-1 и ВТ-22 соответственно 16 и 18 кгс/мм . Элек тролит по изобретению может быть использован для получения хромовых покрытий не только на титановых, но и на стальных деталях. При этом вводимая в электролит добавка снижает поверхностное натяжение электролита и существенно уменьшает унос хромового ангидрида в процессе хромирования, не оказывая влияния на качество хромового Покрытия, позволяя получать светлые и блестящие осадки хрома с микротвердостью 942-1030 кгс/см .

Защитные свойства хромоксана проявляются в широком температурном диа" пазоне (50-70 С), при высоких удельных токовых нагрузках (до 150 А/дм в расчете на единицу поверхности зеркала ванны) и не снижаются в течение более 70 ч работы ванны при прохождении до 200 А.ч/л электрического.

Данные а защитной способности хромоксана при хромировании титановых и стальных деталей в зависимости от его концентрации в электролите представлены в таблице.

1114712

C)

C)

О ) Ю

Ю

С 4

C) о л л Ю Щ с4 1 сч Щ Щ с 4

C) о

Ю

C) Ю о

Ю Ю л о сч I сч

Г 4 л

C) о х

Щ

Щ ь

C) сч о Ю

Ю л о с! I с 4 О 1

C)

Ю о

C)

О1 сч л

Ю о о сч

C) Ю

A Ю сч 1 Щ

C)

Ю о о о о о л л Ю с I Щ

С !

Щ

Щ о о о о о л о сч ° О 1

Ul о сч л а C) с! о Щ

Ю

Ю

Щ

Ю

C)

Щ о х

1 о х! l

Щ

Щ о сч л л о о

C)

C) о о

CV о х о Щ

1 Щ Щ

О1

Ю сЧ л л сч O

Ю о с 4

У

C)

Ю

Ю о х

О

О1

О 1 о л в сч о

Ю

Ю сч о о

Щ о

Ю

Щ а ( х ю о

1 о

Щ о л л о о о о о о о

Щ

Щ о л л о Щ с 4 Ю Щ Щ

% о х

Ю

C) с»4 о о

О 1

1 о о о о

Р \ о

C) 1 Ю В ° о о Щ

Щ

Ch о л о о о о о о с 4

Ю л л Ю Щ сч о Щ Щ

СО с 4

C) л о

Ю

Ю с»!

C) л с»4 о

Ю

65 х

Ю

Щ о

Е 1 !

»

Ф 1 1

1 ео

1 М

Р

Р е о

6! 5 о е

М х оц ац а фw и 4 U I»

Ц !

»

Ц л с4

v м х а а м х л л, и

f»

v ccj о а х и э о ц д сц Ю

Ф о сч о Z !

»

5.

Х cd

А Х

Лй

I 1 о

z охи а о

Х cd Р

Ц х е

И t(е

cd Х Э !

» с6 ххах э и аое о о 1и а о

Е о

Е

Ф

О!

Щ

v с4 о

i» о

Ц

Р

)g о

11147

Составитель В.Игнатьев

Редактор С.Пекарь Техред С.Легеза Корректор Л.Пилипенко

Заказ 6738/18 Тираш 632 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.ушгород, ул.Проектная, 4

Дпя сравнения приведены данные, полученные при введении в электролит не хромоксанов, а хроминов.

Таким образом, как следует из приведенных данных, использование в качестве поверхностно-активного вещества в электролите хромирования соли щелочных металлов или аммония 412 8

-трифторметил-3 Ь-диоксоперфтороктан-, сульфокислоты (хромоксана) поэволяет получить на титановых сплавах прочно сцепленное хромовое покрытие и значительно снизить унос хромового электролита, что позволит широко ис" пользовать изобретение при хромировании титановых и стальных изделий.