Способ получения электролита для нанесения композиционных гальванических покрытий с использованием дисперсных порошков

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано при приготовлении электролитов-суспензий для композиционных гальванических покрытий в условиях массового, серийного и единичного производства. Способ включает получение из электропроводного материала порошка требуемого гранулометрического состава путем электрической эрозии в дистиллированной воде, затем без осушения на основе полученной суспензии приготовление электролита, в который добавляют необходимые реактивы. Технический результат: способ позволяет получить суспензию, состоящую из дистиллированной воды и частиц порошка, по химическому составу близкого к исходным материалам; частицы порошка обладают более высокой твердостью, чем исходный материал, хорошей смачиваемостью, малой склонностью к слипанию и образованию конгломератов.

 

Предлагаемое изобретение относится к области гальванического нанесения металлических покрытий и может быть использовано при приготовлении электролитов-суспензий для композиционных гальванических покрытий в условиях массового, серийного и единичного производства.

При приготовлении электролитов, необходимых для осаждения композиционных покрытий, используют существующие электролиты с добавками различных порошковых материалов (чистых металлов, оксидов, нитридов, карбидов, боридов) [1]. Если степень дисперсности порошков удовлетворяет требованиям процесса, то их просто вводят в электролит известного состава небольшими порциями, тщательно перемешивая.

Недостатком этого способа является то, что получение таких порошков и приготовление суспензий, как в лабораторных условиях, так и в промышленных, трудоемко и дорого.

Результаты теоретических и практических изысканий [2] показывают, что значительное улучшение физико-механических свойств композиционных покрытий достигается при использовании порошков с размером частиц 0,01...0,4 мкм. В этом случае процесс приготовления электролита-суспензии усложняется, так как необходимо дополнительно измельчить частицы. Часто измельчение частиц производится в жидкости, на основе которой будет приготовлен электролит, или непосредственно в электролите.

Недостатки способа:

1. Происходит загрязнение порошка продуктами изнашивания механических частей измельчителя; необходимость очищать полученный порошок от примесей.

2. В связи с получением и использованием ультрадисперсных порошков серьезной проблемой является их агрегативная устойчивость, так как склонность порошков к слипанию обусловлена действием ван-дер-ваальсовых сил.

Задача предлагаемого изобретения состоит в упрощении способа приготовления электролита для нанесения композиционных гальванических покрытий путем использования процесса электрической эрозии.

Технический результат: способ позволяет получать суспензию, состоящую из дистиллированной воды и частиц порошка, по химическому составу близкого к исходным материалам. Частицы порошка обладают более высокой твердостью, чем исходный материал, хорошей смачиваемостью, малой склонностью к слипанию и образованию конгломератов.

Указанный технический результат достигается тем, что сначала в дистиллированной воде путем электрической эрозии получают порошок требуемого гранулометрического состава, затем без осушения на основе полученной суспензии готовится электролит, в который добавляют необходимые реактивы.

Особенностью электроэрозионного диспергирования электропроводных материалов является возможность получения частиц различной дисперсности путем изменения энергии разряда.

Технологическая установка для получения порошков электропроводных материалов состоит из источника питания искровыми разрядами, реактора и системы управления. В реакторе между электродами находятся гранулы - куски металла или сплава произвольной формы и размеров. Электроды изготавливаются из диспергируемого материала. Межэлектродный промежуток заполняется дистиллированной водой так, что слой гранул погружен в эту жидкость.

Соприкасаясь, гранулы образуют множество электрических контактов, соединенных в межэлектродном промежутке последовательно-параллельно. Один разрядный импульс между электродами вызывает в слое гранул, погруженных рабочую жидкость, искрение во многих местах. В местах контакта материал гранул может быть не только расплавлен, но и доведен до более высоких температур, при которых возможно испарение и взрывное удаление материала. При этом частицы вещества отрываются от поверхности гранул и мгновенно охлаждаются жидкостью.

В результате электрической эрозии возникают частицы преимущественно сферической формы при их размерах до 7 мкм и неправильной формы при размерах выше 7 мкм.

Пример.

На экспериментальной установке института электродинамики АН УССР диспергировали твердый сплав марки ВК8 в дистиллированной воде при режимах U=100 B, I=1 А, частотой следования импульсов f=80 Гц. Продукты электрической эрозии представляют собой дисперсную смесь частиц карбида вольфрама: 83% размером менее 1 микрона и 17% частиц сферической формы размером до 12 мкм. На базе суспензии был приготовлен электролит для хромирования следующего состава: CrO₃ - 120 г/л, серная кислота - 1,8 г/л. Хромирование проводилось при плотности тока 170 А/дм² при температуре 68±1°С. Содержание УДП изменялось в пределах от 2 до 80 г/л. Материал анодов - свинцовосурьмянистый сплав, материал подложки - сталь 3. Измерения микротвердости образцов, полученных с добавлением порошка, показали, что твердость поверхности повышается в среднем на 9% (с 9,2 ГПа у образцов без добавления порошка до 10,1 ГПа у образцов с добавлением порошка).

Источники информации.

1. И.Н. Бородин. Порошковая гальванотехника. М.: Машиностроение, 1990. - 240 с.

2. Гальванотехника: справочник. Ажогин Ф.Ф., Беленький М.А., Галь И.Н. и др. М.: Металлургия, 1987. - 736 с.

Способ получения электролита для нанесения композиционных гальванических покрытий с использованием дисперсных порошков, отличающийся тем, что вначале в дистиллированной воде путем электрической эрозии из электропроводного материала получают порошок требуемого гранулометрического состава, а затем без осушения на основе полученной суспензии готовят электролит.