Электролит для осаждения сплава железо-хром
Владельцы патента RU 2248415:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет (RU)
Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению сплава железо-хром. Электролит для осаждения сплава железо-хром содержит сернокислое железо 30-50 г/л, сернокислый хром 60-80 г/л, уксуснокислый аммоний 50-60 г/л, комплексообразователь трилон Б 40-50 г/л, сернокислый алюминий 40-50 г/л, аскорбиновую кислоту 20-30 г/л, сорбит 3-5 г/л и дистиллированную воду. Технический результат - улучшение качества покрытий за счет увеличения выхода сплава по току и повышения коррозионной стойкости покрытии. 1 табл.
Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению сплава железо-хром.
Известен электролит для осаждения сплава железо-хром, содержащий сернокислые соли хрома, железа и аммония, трилон Б и борную кислоту [Ефимов Е.А., Черных В.В. // Защита металлов. - 1992. - Т.28. №3. - С.481-485]. Однако из данного электролита осаждаются покрытия с малым выходом сплава по току (6-24%) и с низкой коррозионной стойкостью (0,15-0,20 г/м2·ч).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение гальванических покрытий с улучшенными свойствами.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в улучшении качества покрытий за счет увеличения выхода сплава по току и повышения коррозионной стойкости покрытий.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном электролите для осаждения сплава железо-хром, содержащем сернокислое железо, сернокислый хром, соединение аммония, комплексообразователь трилон Б (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты) и дистиллированную воду, особенностью является то, что он дополнительно содержит сернокислый алюминий, аскорбиновую кислоту и сорбит, а в качестве соединения аммония он содержит уксуснокислый аммоний при следующем соотношении компонентов, г/л: сернокислое железо - 30-50, сернокислый хром - 60-80, уксуснокислый аммоний - 50-60, трилон Б - 40-50, сернокислый алюминий - 40-50, аскорбиновая кислота - 20-30, сорбит - 3-5, дистиллированная вода - до рабочего объема.
Дополнительное введение сернокислого алюминия способствует увеличению электропроводности раствора электролита и его буферных свойств, а также улучшает равномерность распределения металла на катоде.
Аскорбиновая кислота ингибирует процесс окисления ионов двухвалентного железа кислородом и препятствует накоплению в электролите трехвалентного железа и продуктов его гидролиза, которые ухудшают качество покрытий и снижают выход сплава по току. Добавка этой кислоты стабилизирует состав электролита и повышает его устойчивость в процессе электролиза.
Сорбит, адсорбируясь на катоде, увеличивает катодную поляризацию при выделении железа, измельчает структуру и улучшает качество покрытий, снижая в них уровень внутренних напряжений.
Замена сернокислого аммония на уксуснокислый повышает буферные свойства и стабильность электролита, а также равномерность распределения металла на катоде.
Электролит готовят растворением в отдельных порциях дистиллированной воды сернокислого железа, сернокислого хрома и трилона Б. Одну часть раствора трилона Б добавляют при перемешивании в раствор сернокислого железа, а - другую в раствор сернокислого хрома. Смеси растворов оставляют на 10-15 минут для полного комплексообразования, а затем медленно при непрерывном перемешивании к раствору комплексоната железа добавляют раствор комплексоната хрома. К полученной смеси последовательно добавляют уксуснокислый аммоний, сернокислый алюминий, водные растворы аскорбиновой кислоты и сорбита и доводят объем электролита до рабочего водой.
Электроосаждение покрытий ведут при катодной плотности тока 10 - 50 А/дм2, при температуре 20-25° С, рН 1,5-3, при непрерывном перемешивании с использованием растворимых анодов.
Конкретные примеры использования электролита и некоторые свойства покрытий приведены в таблице.
Выход сплава по току из предлагаемого электролита увеличивается на 20-25% по сравнению с известным электролитом.
Скорость коррозии покрытий, полученных из заявляемого электролита в 1,5-2,0 раза меньше, чем и известного электролита.
Использование предлагаемого электролита позволяет осаждать светлые блестящие покрытия с низким уровнем внутренних напряжений (0,08-0,12 гПа). Осадки имеют хорошее сцепление с основой и не отслаиваются от основы после нагрева при 250° С в течение часа и последующего резкого охлаждения.
| Таблица | |||
| Компоненты электролита, г/л и результаты исследований | Состав по примерам | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Сернокислое железо | 30 | 40 | 50 |
| Сернокислый хром | 60 | 70 | 80 |
| Уксуснокислый аммоний | 50 | 55 | 60 |
| Трилон Б | 40 | 45 | 50 |
| Сернокислый алюминий | 40 | 45 | 50 |
| Аскорбиновая кислота | 20 | 25 | 30 |
| Сорбит | 3 | 4 | 5 |
| Плотность тока, А/дм2 | 10 | 30 | 50 |
| Температура, ° С | 20 | 35 | 50 |
| рН | 1,5 | 2,5 | 3,5 |
| Перемешивание, об/мин | 60 | 60 | 60 |
| Выход по току, % | 15 | 32 | 39 |
| Содержание хрома, % | 14 | 23 | 26 |
| Скорость коррозии, г/м2·ч | 0,11 | 0,09 | 0,04 |
| Внешний вид покрытий | Светло-серые блестящие | Светлые блестящие | Светлые полублестящие |
Электролит для осаждения сплава железо-хром, содержащий серно-кислое железо, серно-кислый хром, соль аммония, комплексообразователь трилон Б и дистиллированную воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит серно-кислый алюминий, аскорбиновую кислоту и сорбит, а в качестве соли аммония он содержит уксусно-кислый аммоний при следующем соотношении компонентов, г/л:
серно-кислое железо 30-50
серно-кислый хром 60-80
уксусно-кислый аммоний 50-60
трилон Б 40-50
серно-кислый алюминий 40-50
аскорбиновая кислота 20-30
сорбит 3-5
дистиллированная вода до рабочего объема.
