Водный электролит для осаждения сплава железо-марганец
Владельцы патента RU 2256010:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет (RU)
Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в машиностроении для получения покрытий с повышенными износостойкостью и твердостью. Водный электролит содержит, г/л: хлористое железо 350-450, хлористый марганец 35-45, хлористый алюминий 30-50, трилон Б 5-15, йодистый калий 20-30, йод 10-20. Технический результат: повышение твердости, коррозионной стойкости, износостойкости и сцепления покрытия со стальной основой. 1 табл.
Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению сплава железо-марганец.
Известен электролит для осаждения сплава железо-марганец, содержащий хлориды железа, марганца и алюминия [ Поветкин В.В., Жихарев А.И., Жихарева И.Г., Захаров М.С. // Электрохимия. - 1974. - Т. 10. - №3. - С.446-448] . Из указанного электролита формируются покрытия с низкой твердостью (380-460 МПа) и невысокими износостойкостью (0,0038-0,0042 кг/м2·ч) и коррозионной стойкостью (0,22-0,26 кг/м2·ч). Коррозионная стойкость определялась в 0,1 Н растворе серной кислоты в течение 58 часов, а скорость износа в условиях сухого трения по контртелу из чугуна после 20 часов испытаний.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является приготовление водного электролита, позволяющего осаждать твердые, стойкие к износу и коррозии покрытия сплавом железо-марганец, предназначенные для восстановления изношенных деталей машин.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в улучшении свойств и качества покрытий.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном водном электролите для осаждения сплава железо-марганец, содержащем хлористое железо, хлористый марганец и хлористый алюминий, особенностью является то, что он дополнительно содержит комплексообразователь трилон Б (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты), йодистый калий и йод при следующем соотношении компонентов, г/л: хлористое железо - 350-450, хлористый марганец - 35-45, хлористый алюминий - 30-50, йодистый калий - 20-30, трилон Б - 5-15, йод - 10-20.
Дополнительное введение трилона Б связывает образующиеся в процессе электролиза ионы трехвалентного железа в очень прочные трилонатные комплексы (lgβ Fe +2/ЭДТА=25,1), что снижает окисляемость растворов и улучшает стабильность электролита.
Йодид калия в электролите повышает электропроводность и ингибирует процесс осаждения сплава, способствуя тем самым повышению применяемых плотностей тока.
Введение йода в электролит измельчает структуру получаемых осадков, увеличивает твердость, износостойкость покрытий и прочность их сцепления с основой.
Водный электролит готовят растворением в отдельных порциях дистиллированной воды хлористого железа, хлористого марганца и трилона Б. Одну часть раствора трилона Б добавляют при перемешивании в раствор хлористого железа, а другую - в раствор хлористого марганца. Смеси растворов оставляют на 10-15 минут до полного комплексообразования, а затем медленно при непрерывном помешивании к раствору комплексоната железа добавляют раствор комплексоната марганца. К полученной смеси последовательно добавляют растворы хлористого алюминия, йодистого калия и йода.
Процесс осаждения проводят при рН электролита 0,5-1,5, катодной плотности тока 10,0-30,0 А/дм2 и температуре 30-40° С при непрерывном помешивании с использованием железных анодов.
Конкретные примеры использования электролита и некоторые свойства покрытий приведены в таблице.
Твердость и коррозионная стойкость получаемых покрытий из предлагаемого электролита увеличивается на 15-20% и на 20-35% соответственно по сравнению с осадками сплава железо-марганец, полученными из известного электролита. Износостойкость осадков сплава, полученных из предлагаемого электролита в 1,5-2,0 раза выше, чем осажденных из известного.
Использование предлагаемого электролита позволяет осаждать прочно сцепленные со стальной подложкой покрытия, которые не отслаиваются от основы после нагрева при 250° С в течение 1 ч и последующего резкого охлаждения.
| Таблица | ||||
| №п/п | Компоненты электролита, г/л и результаты исследований | Состав по примерам | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 1. | Хлористое железо | 350,0 | 400,0 | 450,0 |
| 2. | Хлористый марганец | 35,0 | 40,0 | 45,0 |
| 3. | Хлористый алюминий | 30,0 | 40,0 | 50,0 |
| 4. | Йодистый калий | 20,0 | 25,0 | 30,0 |
| 5. | Иод | 10,0 | 15,0 | 20,0 |
| 6. | Трилон Б | 5,0 | 10,0 | 15,0 |
| 7. | Плотность тока, А/дм2 | 10,0 | 20,0 | 30,0 |
| 8. | Температура,° С | 30,0 | 35,0 | 40,0 |
| 9. | рН | 0,5 | 1,0 | 1.5 |
| 10. | Содержание марганца в осадках | 0,6 | 1,4 | 2,1 |
| 11. | Выход по току | 84,0 | 91,0 | 96,0 |
| 12. | Микротвердость, кг/мм2 | 690 | 700 | 705 |
| 13. | Скорость коррозии, г/м2·ч | 0,19 | 0,18 | 0,12 |
| 14. | Скорость износа, кг/м2·ч | 0,0021 | 0,0023 | 0,0025 |
| 15. | Внешний вид покрытий | светлое | светло-серый | темно-серый |
Водный электролит для осаждения сплава железо-марганец, содержащий хлористое железо, хлористый марганец и хлористый алюминий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит комплексообразователь трилон Б, йодистый калий и йод при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хлористое железо 350-450
Хлористый марганец 35-45
Хлористый алюминий 30-50
Трилон Б 5-15
Йодистый калий 20-30
Йод 10-20
