Электролит хромирования и способ его приготовления

 

Изобретение относится к гальваностегии , в частности к электролитическому хромированию, и может быть использовано в машиностроительной авиационной, судостроительной и др. отраслях промышленности для получения износостойких хромовых покрытий большой толщины. Целью изобретения является повьшгение стабильности электролита на основе хромового ангидрида. серной кислоты и технического криолита . Для этого в электролит дополнительно вводят карбоновую кислоту, выбранную из группы, включающей щавелевую , лимонную и винную кислоты, причем при приготовлении электролита сначала к раствору хромового ангидрида вводят исрсугственный технический криолит и карбоновую кислоту порциями по 1-2 и 0,1-0,5 г/л соответственно с проработкой электролита током из расчета 1,0-1,5 ч/л после введения каждой порции обоих компонентов, после чего в электролит вводят расчетное количество серной кислоты.Электролит имеет следующий состав, г/л: хромовый ангидрид 150-250;серная кислота 0,5-2,0; искусственньй технический криолит 4,0-9,0; карбоновая кислота 0,5-2,0. Введение .в электролит карбоновой кислоты и определенный способ его приготовления повышают стабильность электролита и позволямт осуществлять процесс хромирования с одним и тем же выходом по току в течение года, 2 с.г(.ф-лы,1 табл. ю (Л со о 00 а 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 25 И 3 04

h 3,., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3881037/22-02 (22) 09.04.85 (46) 07.05.87. Бюл № 17 (71) Институт физической химии

АН СССР (72) Л.Н.Солодкова, З.А.Соловьева (SU), С.С.Рашков, Ц.M.Äoáðåâ., N.Х.Монев и . С.П. Николова (BG) (53) 621. 357. 7: 669. 268 (088. 8) (56) Коррозия и защита от коррозии, 1972, ¹ 7, реф. 7 К 255П.

Авторское свидетельство СССР № 692913, кл. С 25 D 3/04, 1976. (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ХРОИИРОВАНИЯ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электролитическому хромированию, и может быть использовано в машиностроительной, авиационной, суДостроительной и др. отраслях промышленности для получения износостойких хромовых покрытий большой толщины. Целью изобретения является повышение стабильности электролита на основе хромового ангидрида, .SU 1308648 А 1 серной кислоты и технического криолита. Для этого в электролит дополнительно вводят карбоновую кислоту, выбранную из группы, включающей щавелевую,лимонную и винную кислоты, причем при приготовлении электролита сначала к раствору хромового ангидрида вводят искусственный технический криолит и карбоновую кислоту порциями по 1-2 и 0,1-0,5 г/л соответственно с проработкой электролита током из расчета 1,0-1,5 ч/л после введения каждой порции обоих компонентов, после чего в электролит вводят расчетное количество серной кислоты.Электролит имеет следующий состав, г/л: хромовый ангидрид 150-250;серная кислота 0,5-2,0; искусственньй технический криолит 4,0-9,0; карбоновая кислота 0 5-2,0. Введение в электролит карбоновой кислоты и определенньй способ его приготовления повышают стабильность электролита и позволяют осуществлять процесс хромирования с одним и тем же выходом по току в течение года. 2 с.п.ф-лы,1 табл.

1308648

Изобретение относится к гальвановтегии, в частности к нанесению электролитических хромовых покрытий, Цель изобретения — повышение стабильности электролита. 5

Предлагаемый электролит хромирования содержит хромовый ангидрид, серную кислоту, искусственный технический криолит и карбоновую кислоту, выбранную из группы, включающей ща- >0 ,велевую, винную, лимонную кислоты при следующем соотношении компонентов, г/л:

Хромовый ангидрид 150-250

1-3

Серчая кислота

Искусственный технический криолит (в пересчете на

20 фтор) 4-9

Карбоновая кислота 0 5-2,0

При этом электролит готовят растворением хромового ангидрида в воде, после чего в него вводят криолит и карбоновую кислоту, причем вводят порциями 1-2 и 0,1-0,5 г/л соответственно и после введения каждой порции криолита и карбоновой кислоты электролит прорабатывают током из расчета

1-1,5 А ч/л. Завершающей операцией является выделение в электролит серной кислоты. Электроосаждение ведут

35 при плотности тока 50-70 А/дм и а температуре 45-50 С.

Исследования показывают, что если при приготовлении электролита, не содержащего серной кислоты, сочетать 40 дозированное введение криолита в хро— мово-кислый раствор с пропусканием количества электричества 1 — 1,5 А ч/л, то удается стабилизировать свойства электролита, что выражается в постоянстве выхода хрома по току, Осуществление только одной операции — порционного введения криолита практически не дает положительного эффекта даже на начальной стадии эксплуатации криолитного электролита. И только сочетание порционного введения

cQBMpcTHo криолита и карбоновой кислоты с последующим пропусканием количества электричества, равного 1 — t,5 А ч/л, после введения порций обоих компонентов приводит к достижению положительного эффекта — выход по току остается постоянным в течение года испытаний, Проработку электролита проводят в интервале плотностей тока 5-7,5А/дм, пропуская количество электричества

1 — 1,5 A.ч/л. Пропускание количества электричества меньше 1 А ч/л недостаточно для стабилизации свойств электролита, а увеличение свыше

1,5 А ч/л нецелесообразно, так как уже достигнуто постоянство выхода по току, качество же осадков при пропускании большего количества электричества может ухудшиться °

Снижение вводимых порций криолита меньше 1,0 г/л (на фторион) нецелесообразно из-за увеличения времени приготовления электролита. Введение же порций больших чем 2,0 г/л не дает положительного эффекта — выход по току в процессе эксплуатации падает.

Уменьшение порции карбоновой кис-. лоты ниже 0,1 г/л не повышает стабильности электролита, а выход по току не достигает оптимального значения. Увеличение же порции более

0,5 г/л практически не оказывает вли— яния на выход по току, а качество осадка может ухудшаться, Содержание криолита в электролите хромирования необходимо поддерживать в интервале от 4 до 9 г/л. При содержании криолита выше и ниже указанных концентраций выход хрома по току падает.

Кроме того,, высокий выход хрома по току, постоянныи в течение длительного времени испытаний, а также высокое качество пскрытий достигается при содержании карбоновой кислоты в электролите хромирования только в интервале 0„5 — 2,0 г/л, При концентрации кислоты ниже 0,5 г/л выход металла по току падает уже через несколько дней работы свежеприготовленного электролита. При увеличении концентрации карбоновой кислоты выше

2,0 г/л выход по току продолжительное время сохраняет свое высокое значение, однако нри этом качество хромовых покрытий ухудшается.

Положительный эффект, имеющий место при реализации изобретения, обуславливается тем, что фторалюминат вступает в реакцию взаимодействия с ионами трехвалентного хрома и продуктами окислительно-восстановительной реакции хромовой и карбоновай кисло150-250

0 5-2,0

Хромовый ангидрид

Серная кислота

Искусственный технический криолит (в пересчете на F ) 4,9-9,0

0>5 2>0

Карбоновая кислота

Состав электролита, г/л,режи мы и результаты электролиза

Показатели для примеров

1 2

Хромовый ангидрид

150 200 250 250 150 250

Серная кислота

0,5

0 75 1,2 2,0 1,0 3,0

Искусственный криолит

4,0

6,5 9,0 8,0 2,5 9,0

Щавелевая кислота

0,5

Лимонная кислота

Винная кислота

2,0 2,0

Порции криолита

1,0 1,75 1,8 2,0

Порции карбоновой кислоты

0,1

0,27 О, 4 0,5

3 3086 ты, что приводит к изменению свойств электролита и, в частности, повышает стабильность электролита.

Электролиты готовят следующим образом.

В раствор хромового ангидрида с концентрацией 150-250 г/л и темпео ратурой 45-50 С вводят криолит порциями по 1,0-2,0 г/л и карбоновую кислоту (щавелевую, лимонную, винную) 10 порциями по О, 1-0,5 г/л до концентрации

4,0-9,0 и 0 5-2,0 соответственно.

После введения каждой порции обоих компонентов электролит прорабатывают током плотностью 5-7 А/дм из расче- 15 та 1,0-1,5 А ч/л.

Составы электролитов, режимы осаждения и свойства электролитов и покрытий представлены в таблице.

Как видно из представленны данных,20 электролит, приготовленный согласно предлагаемому способу., является устойчивым в работе и после длительного хранения выход металла по току сохраняется постоянным весьма продолжи- 25 тельное время.

Предлагаемый электролит, а также способ его приготовления могут быть испольЗованы в технологии нанесения толстослойных износостойких хромо- 30 вых покрытий, широко применяемых для повышения долговечности стальных деталей в машиностроительной, авиационной,. судостроительной и других отраслях промышленности.

48 4

Формула изобретения

1. Электролит хромирования, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту и искусственный технический криолит, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности электролита, он дополнительно содержит карбоновую кислоту, выбранную из группы, включающей щавелевую, лимонную, винную кислоты при следующем соотношении компонентов, г/л:

2. Способ приготовления электролита хромирования, включающий растворение хромового ангидрида с последующим добавлением серной кислоты и технического криолита, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения стабильности электролита, перед добавлением серной кислоты в электролит вводят технический криолит и карбоновую кислоту порциями по

1-2 и 0,1-0,5 г/л соответственно и после введения каждой порции прорабатывают током из расчета 1,0-1,5 А ч/л.

1308648

Продолжение таблицы

Плкаэатели для примеров

Состав электролита, г/л режимы и результаты электролиза

Количество пропущенного электричества, А ч о

Температура, С

1,3 1,5 1,5

1,0

45 50

50 50

Плотность тока, A/дм

60 50

70 50

Продолжительность, ч

0,87 0,71 0,89 0,65 0,87 0,71

50 50 50 50 50 50

Толщина, мкм

Скорость осаждения, мкм/ч 57

56 77

25 26

Выход по току,7. 25

26

Качество осадков

Блест

Микротвердость, кг/мм

1050 1180 1240 1296 1080 1060

Внутренние напряжения для

10 мкм.кг/cM

1700 2000 2050 2000 1800 2030

840

Износостойкость (в паре с бронзой при нагрузке

60 кг/см ),г/м ч 0,003

80 79 78 80 80 70

Подтравливание стали Ст3 при катодной поляризации 20 MA/см, мг/см

0,25 0,4 0,8 0,85 0,18 1,2

Пористость, чис- 950 ло площадок на

1 мм2

Наводораживание для 10 мкм> см /100г хрома 6,8

Рассеивающая способность электролита, коэффициент равномерности распределения тока

К (ячейки Хулла) 4, 2

Кроющая способность в ячейке

Хулла,10 А, 3 мин), мм

650 600 900 630

0,004 0,008 0,007 0,006 0,007

6,4 6,65 6,3 6,0

4,6 4,85 4,77 3,8