Способ электролитического железнения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИИ (19) (11) yI) 4 С 25 D 3/20, 21/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4295115/23-02 (22) 10.08.87 (46) 30.03.89. Бюл. 12 (71) Кишиневское научно-производственное объединение технологии электробытового машиностроения Технология" (72) О,В.Ковалева, Н.Т.Окопная и В.В.Ковалев (53) 621.357.7.669.13(088.8)

I (56) Бобанова Ж,И. и др. Исследование влияния добавок на процесс стабилизации электролитов железнения, Электронная обработка материалов, 1983, У 1 (109), с.32-35, Авторское свидетельство СССР

9 346388, кл. С 25 D 3/20, 1970, (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИ 1ЕСКОГО ЖЕЛЕЗНЕНИЯ (57) Изобретение относится к нанесе1

Изобретение относится к нанесению железных покрытий электролитическим способом и регенерации электролитов и может быть использовано при восстановлении изношенных деталей манин.

Целью изобретения является повышение стабильности электролита.

Способ электролитического железнения включает введение в хлористый электролит в процессе осаждения сернистого ангидрида путем барботажа его через нижнюю зону электролита, содержащую ожиженные переменным магнитным полем сферические магнитотвердые частицы, покрытие слоем полимерного материала. нию железных покрытий электролитическим способом и регенерации электролита, может быть использовано при восстановлении изношенных деталей машин. Цель изобретения — повышение стабильности электролита. По изобретению способ электролитического железнения включает введение в хлористый электролит в процессе осаждения . сернистого ангидрида путем барботажа

его через нижнюю зону электролита, содержащую ожиженные переменным магнитным полем сферические магнитотвердые частицы, покрытые слоем полимер.ного материала. Способ улучшает стабильность электролита в 2-3 раза по сравнению с известйым и позволяет поддерживать концентрацию трехвалентного железа в хлористом электролите не выше 0,2 г/л при длительном электролизе ° 1 табл.

При добавлении сернистого ангидрида в зону магнитно-ожиженного слоя происходит комплексная обработка электролита, которая способствует его стабилизации и улучшению качества гальванопокрытий.

Сернистый ангидрид в водной среде эффективно восстанавливает ионы

Fe (III) до двухвалентного состояния и одновременно способствует обескислороживанию электролита. Продукты . его растворения в воде, обладая кислой реакцией, взаимодействуют с гидролизовавшимися ионами Fe (III) которые из-за низких значений рНгидраФообраэования находятся в раст1468979 воре электролита в виде гидроксидов в коллоидном состоянии. Кроме того, при введении в электролит сернистого ангидрида образу>ощаяся сернистая кислота и продукты ее окисления поддерживает рН электролита в заданных пределах кислотности, поскольку электролит в процессе эксплуатации имеет тенденцию к защелачиванию. Продукты

его окисления в виде сульфат-ионов обладают дополнительным стабилизирующим действием благодаря образованию в растворе электролита более устойчивых координационных валентных связей с ионами Ге (II).

Введение сернистого ангидрида производится прежде всего для прямого восстановления окислившейся части

Fe до Fe . Кооичество 1 е J3 окис 4- 2+ 3+ лившемся электролите может составлять до 5 г/л и более, в то время как растворимость кислорода находится в пределах от 0,0045 до 0,0014 г/л (в зависимости от температуры). 25

При введении сернистого ангидрида в дозируемых количествах для протекания направленного взаимодействия его с ионами Fe + и перевода в

Ге -ионы контроль проводится, напри- 30

2+ мер, по изменению величины потенциа2 ла для исключения избытка SO -ионов

3 в электролите.

В переменном электромагнитном поле сферические частицы магнитотвердого материала приобретают интенсивное

35 хаотическое поступательное и вращательное движение и способствует турбулизации электролита за счет сталкивания частиц между собой.и стенками ванны. Это приводит к образованию однородной структуры псевдоожиженного слоя и создаются гидродинамические условия, обеспечивающие равномерность распределения химического взаимодействия в объеме электролита и снижение локализации протекающих при этом процессов.

3а счет больших скоростей движения частиц в объеме электролита образуются эоны с повышенным и пониженным давлением, что способствует разрушению коллоидных частиц гидроксида железа (ТХТ). При этом создаются условия для более равномер>1ого

55 и ускоренного взаимодействия сернистого ангидрида или прбдукта его растворения в воде с ионами Fe (ХХТ) и кислородом, Постоянное магнитное поле, создаваемое самой сферической магнитной загрузкой, также способствует пептизации коллоидов и проявлению компонентами в растворе более высокой химической активности.

Сернистый ангидрид вводят в магнитоожиженный слой в нижней части электролита имеющей объем, равный

1 : (200-30 ) к объему электролита, при наложении переменного тока на магнитную загрузку эффективной величины индукции 0,1-0,25 Тл.

Магнитоожижение в отличие от механической вибрации способствует интенсивному обезгаживанию, в том числе обескислороживан>по электролита. Кратковременное на 0,3-0,5 мин магнитоо>ки>кение приводит I; обильному газовыделению из годных сред, которое со временем затухаег вследствие почти полного удаления растворенных газов из электролита.

Сферические частицы нетокопроводны и имеют защитную пластмассовую или гуимирован<ную оболочку, которая обладает демпфирующими свойствами при соударениях в условиях магнитоожнжения и предотвраща.ет осаждение покрытия на них.

Действие магнитоожижения направлено на непрерывную стабилизацию электролита и процесса электроосаждения в целом путем обескислороживания электролита, устранения локальных зон повьш>енной концентрации вводимого сернистого ангидрида и обеспечения равномерности его распределения в объеме электролита для протекания процесса его взаимодействия с Г<е в контролируемых условиях, не допускающих избытка сернистого ангидрида в электролите. Кроме того, положительное воздействие оказывает магнитная обработка электролита на качество железных покрытий, Покрытия, получаемые по предложенному способу, не включают в своем составе гидрооксиды или продукты окисления добавок, что способствует повьппению качества гальванических железных покрытий. !

Электролитическое осаждение покрытий осуществляют в ванне, включающей корпус с коническим дном, бункер, в который помещают сферическую магнитную загрузку, и па>трубок ввода сернистого ангидрида, изготавливае5 14689 мых из немагнитных материалов. С наружной стороны бункера устанавливают устройство для создания переменного . электромагнитного поля, представляю5 щее собой соленоид, В ванну помещены аноды и катод, располагаемые над зоной магнитоожижения.

При подаче газообразного БО через патрубок включают уст юйства для 1р создания колебательных двюкений магнитной загрузки и образования магнитоожиженного слоя. За счет конусности дна . сферическая загрузка вновь поступает в бункер для непре- 15 рывности процесса магнитоожижения, Применяемый по данному способу сернистый ангидрид вводят в газообразном состоянии или в ниде гаэоводяной смеси от отходов производства ви- 20 нодельческой промьппленности, образующейся при удалении из емкостей

"мокрым" способам остатков газа, применяемого в технологии обработки вин.

В качестве элементов сферической магнитной загрузки применяют гранулы диаметром 2-10 мм из керамики, спеченной совместна с гексаферритом бария, покрытых оболочкой из полимер- 30 ного материала, например фторопласта, или гумированы и затем намагничечы до состояния магнитного насыщения в поле постоянного магнитного поля.

Электролитическое асаждение проводили в электролите., содержащем, г/л:

)Келезо хлористое (гидрат) 300 †5

Соляная кислота 1,5-2,0, при рН 0,8, температуре 30 С и катод- 4р ной плотностью тока 40 А/дм по предложенному способу и параллельно по известному для сопоставления полученных результатов.

После приготовления электролит 45 содержал примесные ионы Fe (III) в количестве 3,2 г/л.

В бункер вводят сферическую маг нитную загр -3K@ с диаметром гранул

10 мм при соотношении объемов элек- 5О тралита и час..иц загрузки 50:i. Далее на них воздействовали переменным

79 6 электромагнитным полем с различной величиной индукции, О степени стабилизации электролита судили па количеству ионов Fe (Ш), накапливающихся с течением времени работы . электролита, Их концентрация в электролите считалась удовлетворительной не более 0,2 г/л, которая не оказывает заметного влияния на качества осадков, Результаты испытаний приведены в таблице, Из таблицы видно, что стабилизация электролита по предлагаемому способу 2-3 вьш1е, чем в известном.

При этом лучшие результаты получаются при введении газоводяной смеси сернистого ангидрида (в пересчете на газ при нормальных условиях) в количестве 1,0-5,0 г/л и величине элекромагнитной индукции 0,1-0,25 Тл, которые оптимальны для данного конструкторского оформления.

Предложенный способ позволяет также снизить затраты на материалы, в частности, путем исключения дорогого и дефицитного реактива гидразина из технологического процесса осаждения покрытий, уменьщить непроизводительные затраты рабочего времени при проработке электролита в процессе подготовки ега к работе на 25-30Х, повысить качество гальванических покрытий за счет снижения включаемости в состав таких покрытий гидросксидных соединений или продуктов деструкции органических веществ типа гидразина.

Формул а изобретения

Способ электролитического железнения, включающий введение восстановителя в хлористый электролит в процессе осаждения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью павьппения стабильности электролита, в качестве восстановителя вводят сернистый ангидрид путем барботажа его через нижнюю зону электролита, содержащую сфе рические магнитотвердые частицы, покрытие полимерным материалом и ожиженные переменным магнитным полем.

1468979

Концентрация Fe (ТХ1) в электролите, г/л

Бремя провеКоличество SO вводимого в электролит, г/л (по предложенному способу)

0,5 1,0 3,0 5 0 5,5 способу

Величина электромагнитной индукции, Тл

0,30 0,08 0,10 0,25 0,10 0,25 0,10 0,25 0,30 0,10

Составитель 10.Ипатов

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Редактор М.Бандура

Заказ 1321/28 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комите-а по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101

/ дения процесса, 0

30 . 50

100

По из вестному

0,05

0,20

0,52

0,70

0,85

0,25 0,25 0,18 0,12 0,12 0,1.0

0,30 0,25 0,18 0,12 0,15 0,12

0,35 0,28 0,18 0,15 0,15 0,25

0,40 0,30 0,20 0 ° 15 0,16 0 15

0 45 0 35 0 20 Оэ18 Ов18 Ое18

010 005 О 0

0,10 0,10 О .О

О 15 0 12 О О

0,17 О 15 0,03 0

0,20 0,17 0,05 0