Способ электролитического осаждения покрытия железо-дисульфид молибдена

Авторы патента:

Серебровский Вадим Владимирович (RU)

C25D15/00 - Покрытия с включенными в них материалами, например частицами, спиральными пружинами, проволокой, получаемые электролитическим способом или способом электрофореза

Владельцы патента RU 2537686:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова Министерства сельского хозяйства Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых, износостойких покрытий, в частности железо-дисульфид молибденовых покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей. Способ включает осаждение из электролита, содержащего, кг/м³: сернокислое железо 400-600, дисульфид молибдена 100-200, соляную кислоту 0,5-1,5, на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии β=1,2-6,0 и катодной плотностью 20-80 А/дм² при механическом перемешивании электролита с температурой 20-40°C и кислотностью pH 0,8-1,0. Технический результат: повышение производительности процесса за счет использования переменного ассиметричного тока и повышение износостойкости покрытия за счет увеличения композитного компонента дисульфида молибдена в покрытии до 5%.

Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых, износостойких покрытий, в частности композитных железо-дисульфид молибденовых покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей.

Известен способ электролитического осаждения сплавов на основе железа из хлористого электролита, содержащего 200-250 г/л хлористого железа и 2-3 г/л соляной кислоты, легирующие элементы (Мелков М.П. Твердое осталивание автотракторных деталей. М., «Транспорт», 1971, с.19-20). Электролит работает при температуре 60-80°C и обеспечивает получение покрытий со значением микротвердости 4000-6500 МПа.

Недостатками данного способа являются высокая температура и получение покрытия с низкой микротвердостью и износостойкостью поверхности.

За прототип взят известный способ электролитического осаждения покрытия из электролита, содержащего: хлорид железа 200 кг/м³, йодистый калий 20 кг/м³, серная кислота 0,6 кг/м³ и дисульфид молибдена. Процесс ведут на постоянном токе при катодной плотности тока 10 А/дм², при кислотности электролита pH 3,0 и температуре электролита 40°C (Бородин И.Н. Упрочнение деталей композиционными покрытиями. М., «МАШИНОСТРОЕНИЕ», 1982, с.7-13).

Недостатками данного способа являются низкая производительность и низкое содержание композитного компонента-дисульфида молибдена 1,2-1,5%, что влечет за собой увеличение коэффициента трения и, как следствие, уменьшение износостойкости.

Технической задачей изобретения является:

- увеличение производительности способа, что достигается применением переменного ассиметричного тока. Это позволяет вести процесс на более высоких плотностях тока, что по закону Фарадея повышает производительность процесса;

- повышение износостойкости покрытия за счет увеличения содержания композитного компонента дисульфида молибдена до 5%. Это связано с тем, что на поверхности появляется слой твердой смазки, что, в свою очередь, снижает коэффициент трения и увеличивает износостойкость.

Технический результат: повышение производительности процесса, за счет использования переменного асимметричного тока; повышение износостойкости покрытия, за счет увеличения композитного компонента дисульфида молибдена в покрытии до 5%.

Предлагается способ электролитического осаждения покрытия железо-дисульфид молибдена, который имеет в своем составе до 5% дисульфида молибдена. Получаемые покрытия обладают высокой прочностью сцепления с основой, высокой микротвердостью и износостойкостью. Осаждение происходит из электролита, содержащего железо хлористое (II), соляную кислоту при следующем соотношении компонентов, кг/м³:

железо сернокислое	400-600
соляная кислота	0,5-1,5
дисульфид молибдена	100-200

Использование сернокислого железа обусловлено большей стабильностью электролита при процессе осаждения.

Электроосаждение ведут при температуре 20-40°C на переменном асимметричном токе с интервалом катодных плотностей тока 20-80 А/дм² при коэффициенте асимметрии β=1,2-6 и механическом перемешивании электролита. Кислотность электролита находится в пределах pH 0,8-1,0.

Электролит получают соединением водного раствора хлорида железа и композитного порошка дисульфида молибдена.

Дисульфид молибдена находится в пределах 100-200 кг/м³. Нижний предел обусловлен тем, что при содержании менее 100 кг/м³ дисульфида молибдена не происходит заметного изменения физико-механических свойств покрытия. Верхний предел ограничивается содержанием дисульфида молибдена 200 кг/м³. При содержании композита более 200 кг/м³ не происходит значительного повышения его в самом покрытии, что делает его применение экономически невыгодным.

Концентрация железа сернокислого находится в пределах 400-600 кг/м³. Нижний предел показывает зону минимальной вязкости. Верхний предел показывает зону максимальной электропроводности. Концентрация сернокислого железа находится в пределах 400-600 кг/м³. Нижний предел показывает зону минимальной вязкости. Верхний предел показывает зону максимальной смачиваемости поверхности электроосаждения и максимальной растворимости сернокислого железа.

Содержание соляной кислоты находится в пределах 0,5-1,5 кг/м³. Верхний предел установлен из экономических соображений, электроосаждение железа на катоде происходит с одновременным разрядом водорода. С повышением содержания соляной кислоты резко увеличивается количество разряжающегося водорода и падает выход по току. Нижний предел выбран по качественным характеристикам структур электролитического железа. При содержании соляной кислоты меньше 0,5 кг/м³ происходит сильное защелачивание прикатодного слоя. Гидроокись, образующаяся в прикатодном слое, включается в покрытие и этим ухудшает его структуру.

Температурный интервал находится в пределах 20-40°C. Нижний предел ограничен диффузионными свойствами электролита. Движение ионов замедленное и скорость осаждения покрытия низкая. Выше 40°C использование электролита невыгодно с экономической точки зрения.

Качественного изменения покрытия не происходит, однако увеличиваются затраты на подогрев электролита.

Катодная плотность тока находится в пределах 20-80 А/дм². Ниже 20 А/дм² плотность тока использовать не целесообразно, т.к. процесс электролиза имеет низкую скорость осаждения покрытия. При катодной плотности тока выше 80 А/дм² происходит сильное дендритообразование и резко снижается выход по току.

Начало осаждения покрытия проходит при коэффициенте асимметрии β=1,2, который обеспечивает высокую сцепляемость покрытия с основой, Gсц=350 МПа. Если коэффициент асимметрии ниже 1,2, осаждение не происходит. В процессе электроосаждения коэффициент асимметрии постепенно повышают до β=6, который характеризуется высокой и стабильной скоростью осаждения покрытия. Дальнейшее повышение коэффициента асимметрии не рекомендуется, т.к. с дальнейшим снижением анодной составляющей процесс переходит на режим, близкий к постоянному току, и качество покрытий ухудшается. Благодаря разным значениям коэффициента асимметрии можно получать покрытия с различными физико-механическими свойствами.

Для того чтобы композит постоянно находился во взвешенном состоянии применяется непрерывное перемешивание электролита мешалкой с нижним расположением.

На основе проведенных испытаний рациональными условиями способа электроосаждения сплава железо-дисульфид молибдена являются условия, приведенные в примере:

Электролит состоит из следующих компонентов в количестве, кг/м³:

железо сернокислое	500
дисульфид молибдена	150
соляная кислота	1,0

Процесс электролитического осаждения покрытия ведут при температуре 40°С и катодной плотности тока 50 А/дм². Процесс осаждения начинают с β=1,2 и постепенно в течение 3-5 минут повышают до β=6. Перемешивание электролита происходит мешалкой с нижним расположением. Покрытие имеет Gсц=350 МПа, микротвердость Hµ=7000 МПа, скорость осаждения 0,45 мм/ч, содержание дисульфида молибдена в покрытии 5%, коэффициент трения, по сравнению с электролитическим железом снизился с 0,2 до 0,14.

Предлагаемый способ имеет высокую производительность за счет применения переменного асимметричного тока. Он экономически эффективен, т.к. осаждение покрытия происходит при высокой катодной плотности тока и имеет высокую скорость осаждения покрытия. Покрытия, полученные предлагаемым способом, обладают высокой микротвердостью и износостойкостью, что позволяет их использовать в народном хозяйстве для восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин.

Способ электролитического осаждения покрытия железо-дисульфид молибдена, включающий осаждение из электролита, содержащего сернокислое железо и соляную кислоту, отличающийся тем, что используют электролит, содержащий дополнительно дисульфид молибдена, при следующем соотношении компонентов, кг/м³:

железо сернокислое	400-600
дисульфид молибдена	100-200
соляная кислота	0,5-1,5

на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии β=1,2-6,0 и катодной плотностью 20-80 А/дм² при механическом перемешивании электролита с температурой 20-40°C и кислотностью pH 0,8-1,0.

Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей машин и механизмов путем нанесения на их поверхность гальванических железных покрытий в проточном электролите.

Состав электролита золочения и способ его приготовления // 2501891

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в ювелирной, часовой, медицинской, радио- и электронно-технической промышленности, а также в производстве сувениров и бижутерии.

Электролит для нанесения покрытия композиционного материала на основе сплава олово-цинк // 2493296

Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано в условиях воздействия агрессивных сред, в том числе в условиях морского и тропического климата.

Гальванический композиционный материал на основе никеля // 2489531

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных областях промышленности. .

Электролит для осаждения композиционного покрытия никель-кобальт-оксид кремния-фторопласт // 2489530

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных отраслях промышленности. .

Гальванический композиционный материал на основе сплава олово-цинк // 2489528

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и в других отраслях промышленности для увеличения коррозионной стойкости покрытий на основе сплава олово-цинк.

Способ получения гальванического композиционного покрытия, содержащего наноалмазные порошки // 2487201

Изобретение относится к получению гальванических композиционных покрытий, в частности на основе никеля с дисперсной фазой в виде наноалмазных порошков. .

Способ получения композитных полимер-оксидных покрытий на вентильных металлах и их сплавах // 2483144

Изобретение относится к области электрохимической обработки поверхности изделий из вентильных металлов и их сплавов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для получения гидрофобных покрытий, обладающих высокой износостойкостью, а также антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью.

Способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид хрома // 2482226

Изобретение относится к области гальванотехники, а именно к получению покрытий из электролитов никелирования с использованием в качестве второй фазы нанодисперсного порошка диборида хрома.

Способ нанесения композиционных электрохимических покрытий // 2482225

Изобретение относится к электролитическому осаждению твердых износостойких покрытий, а именно композиционных электрохимических покрытий на основе железа с металлокерамическими частицами, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей.

Самосмазывающееся покрытие и способ производства самосмазывающегося покрытия // 2542189

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения композиционных износостойких покрытий. Самосмазывающееся покрытие (7) состоит из металлического слоя (8), в который включен смазочный материал (1), способный высвобождаться при износе, при этом смазочный материал (1) состоит по меньшей мере из одного однократно разветвленного органического соединения (2), имеющего по меньшей мере одну функциональную группу (5), обладающую аффинностью к металлическому слою (8) и представляющую собой тиоловую группу (6). Способ нанесения самосмазывающегося покрытия (7) включает добавление по меньшей мере одного смазочного материала (1), состоящего из по меньшей мере одного однократно разветвленного органического соединения (2), в раствор электролита, содержащий металл (9) по меньшей мере одного вида, растворенный в виде иона или комплекса, и осаждение растворенного металла (9) и смазочного материала (1) из раствора электролита в виде покрытия (7) на детали (11). Технический результат: увеличение износостойкости на более длительное время. 4 н.п. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ изготовления алмазно-абразивной проволоки // 2545956

Изобретение относится к алмазно-абразивному инструменту, используемому для обработки особо твердых и хрупких материалов, преимущественно кремния, сапфира, гранатов, кварца, керамики, стекла и т.п., в частности к алмазному проволочному инструменту. Способ включает изолирование от электролита части электропроводящей основы и гальваническое нанесение на неизолированные части основы алмазно-абразивного режущего слоя. Изолирование части основы от электролита осуществляют путем прикрепления к основе нерастворимого в электролите неэлектропроводящего материала в виде последовательно расположенных дискретных кольцеобразных элементов или спирали, соосных с основой, а после гальванического нанесения на неизолированные части основы алмазно-абразивного режущего слоя изолирующий неэлектропроводящий материал удаляют. Технический результат: повышение ресурса работоспособности инструмента и улучшение качества обработки. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 пр.

Модифицированное гальваническое серебряное покрытие и способ его изготовления // 2551327

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в радиотехнике и электротехнике. Покрытие равномерно по всему объему серебра содержит астралены в количестве от 0,005 мас % до 0,5 мас %. Способ включает электрохимическое осаждение серебра из электролита серебрения в виде водной суспензии, содержащей астралены в количестве 0,15-0,5 г/л, и поддержание их во взвешенном состоянии в электролите во время электрохимического осаждения путем воздействия на электролит ультразвуковыми колебаниями. Технический результат: повышение эксплуатационных характеристик покрытия - износостойкости и коррозионной стойкости. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Способ создания композитных покрытий // 2557188

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для создания композиционных электрохимических покрытий различного назначения. Способ получения композиционного покрытия включает осаждение металлического покрытия из водного электролита-суспензии с ультрадисперсными частицами алмаза. Осаждение проводят при постоянном восстановлении отработанной суспензии по размерам ультрадисперсных частиц воздействием ультразвуковых колебаний путем замены отработанной суспензии на восстановленную каждые 15-20 минут принудительной циркуляцией между сообщающимися ваннами гальванического осаждения и восстановления электролита. Технический результат: способ позволяет поддерживать электролит-суспензию в рабочем состоянии в течение всего срока эксплуатации электролита без седиментации частиц. 2 пр.

Способ получения композиционных покрытий на основе цинка // 2558327

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных областях промышленности, в частности в машиностроении, производстве монет, столовых приборов, дорожных ограждений и других изделий, подверженных истиранию, коррозии и эрозии. Способ включает электрохимическое осаждение из цинкатного электролита, содержащего твердые частицы ультрадисперсных алмазов в количестве 10,0-15,0 г/л, при этом электролит содержит твердые частицы ультрадисперсных алмазов с размером частиц 0,0005÷0,0009 мкм и с удельной поверхностью 250-550 м2/г, при этом в качестве электролита используют цинкатный электролит, в который добавляют поверхностно-активное вещество в количестве 0,2-3,0 г/л. Техническим результатом является повышение антикоррозионных свойств, микротвердости, износоустойчивости покрытия с ровным матовым цветом. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

Способ и устройство для электролитического осаждения покрытия // 2567143

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для ремонта лопаток соплового аппарата газовой турбины. Согласно изобретению обеспечивают лопатку (120, 130), образующую катод и имеющую покрываемую поверхность, ограничивающую критическую зону (21), анод (19), электролитическую ванну, содержащую нерастворимые частицы, и опору (12), на которой устанавливают упомянутую лопатку в рабочем положении относительно опорной стенки (14), помещают опору (12) в упомянутую ванну и осуществляют соосаждение частиц и металла анода (19), образуя покрытие (20) на покрываемой поверхности, при этом образом упомянутый анод (19) размещен обращенным к критической зоне (21), а упомянутая опора (12) снабжена средством контроля линий тока таким образом, чтобы получить покрытие (20) с толщиной, заданной и относительно постоянной для критической зоны (21) и постепенно уменьшающейся до практически нулевого значения вдоль краев упомянутого покрытия (20). Технический результат: изготовление покрытия, стойкого к окислению и коррозии и имеющего такие толщину и форму, которые предотвращают любое возмущение аэродинамических потоков без необходимости последующей обработки, например, резанием. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ нанесения композиционных хромовых покрытий // 2576797

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическим способам нанесения композиционных хромовых покрытий на металлические изделия, и может быть использовано в металлургии и машиностроении для получения коррозионно-стойких твердых хромовых покрытий. Способ включает электрохимическое осаждение покрытия из электролита на основе хромовой кислоты, при этом используют электролит, содержащий хромовый ангидрид CrO3 - 250 г/л, сульфат кальция CaSO4 - 20 г/л и дисперсный графит - 10-20 г/л, полученный из углеродсодержащих твердых отходов алюминиевого производства в виде хвостов флотации угольной пены. Технический результат: повышение электропроводности и коррозионной стойкости получаемого покрытия за счет применения частиц углерода, полученных из отходов производства алюминия, с размерами частиц менее 200 нм. 2 ил., 1 табл.

Способ получения электрохимического хром-алмазного покрытия // 2585608

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных областях промышленности для повышения износостойкости режущего инструмента деталей, машин и механизмов. Способ включает электроосаждение покрытия из электролита хромирования, содержащего взвесь частиц алмаза, при этом частицы алмаза представляют собой смесь нанодисперсных алмазов детонационного синтеза с размером монокристалла 2÷20 нм и алмазов статического синтеза с размером монокристалла 2÷250 нм при весовом соотношении нанодисперсный алмаз детонационного синтеза : алмаз статического синтеза = (10:90) : (90:10), а электроосаждение проводят при суммарной концентрации смеси алмазов в электролите равной 2÷30 г/л. Технический результат: повышение микротвердости, износостойкости и коррозионной стойкости покрытия при малом расходе алмазов. 10 табл., 3 пр.

Способ электроосаждения композиционных покрытий на основе никеля и наноразмерного диоксида циркония // 2586371

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения на детали, работающие под нагрузкой в агрессивных средах, для повышения надежности работы изделий. Способ включает электроосаждение композиционного покрытия на основе никеля и наноразмерного диоксида циркония из электролита, содержащего соли никеля и частицы диоксида циркония, при этом в качестве солей никеля используют тетрагидрат ацетата никеля в количестве 60-90 г/л и гексагидрат хлорида никеля в количестве 7-15 г/л при рН 4,3-4,7, в которые добавляют золь диоксида циркония, содержащий хлороводородную кислоту 1,3-1,7 моль/л и частицы диоксида циркония с размерами 2-6 нм и концентрацией 15-18 г/л, в количестве 6-56 мл/л, причем процесс электроосаждения проводят при температуре электролита 45-55 °С и плотности тока 2-12 А/дм2. Технический результат: получение покрытий на основе никеля без питтинга с высокими значениями микротвердости, обеспечивающими высокую износостойкость и коррозионную стойкость, в частности, в хлоридных средах. 3 пр.

Способ получения электрохимического серебряного покрытия // 2599471

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в электронной, электротехнической, ювелирной и других отраслях промышленности. Способ включает электрохимическое осаждение из дицианаргентатного электролита, содержащего ионы серебра и модифицированные (т.е. обработанные аммиачной водой при высокой температуре и давлении) детонационные наноалмазы, состава (г/л): K[Ag(CN)2] (в расчете на Ag) - 20-35; K2CO3 - 40-50; KCNS - 150-200; модифицированные детонационные наноалмазы - 0,2-2,0 при температуре 18-25°С и плотности тока 0,3-2,0 А/дм2. Технический результат: повышение износостойкости, коррозионной стойкости, снижение пористости покрытий при малом расходе алмазов по простой технологии, что значительно увеличивает ресурс изделий. 2 табл., 11 табл., 1 пр.