Способ электролитического осаждения сплава железо-кобальт


 


Владельцы патента RU 2634555:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова" (RU)

Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых износостойких покрытий, в частности железо-кобальтовых покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей. Способ включает осаждение покрытия из электролита, содержащего хлорид железа 350-400 кг/м3, хлорид кобальта 5-50 кг/м3, соляную кислоту 0,5-2,0 кг/м3 и воду, на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии тока 1,2-6,0 при температуре электролита 30-50°C, при этом в состав электролита вводят хлорид натрия в количестве 5-20 кг/м3, а осаждение ведут в интервале катодных плотностей тока 60-100 А/дм2. Технический результат: повышение стабильности электролита, предотвращение быстрого его окисления, увеличение электропроводности электролита и скорости осаждения покрытия.

 

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

Известен способ электролитического осаждения сплава железо-кобальт из электролита, содержащего хлорид железа 350-400 кг/м3, хлорид кобальта 5-50 кг/м3, соляную кислоту 0,5-2 кг/м3. Процесс осаждения ведут на переменном асимметричном токе, начиная с коэффициента асимметрии 1,2 и повышая до 6, катодной плотности тока 30-60 А/дм2, при температуре электролита 30-50°C (Патент РФ №2230836, 2004 г.).

Недостатком данного способа является быстрое окисление электролита на воздухе, его нестабильность и низкие электропроводность электролита и скорость электроосаждения. В настоящее время на предприятиях при восстановлении изношенных деталей машин из-за небольших программ ремонта происходит простой оборудования. В связи с этим происходит окисление электролита на воздухе и появление окислов трехвалентного железа. Дальнейшее восстановление изношенных деталей машин в таком электролите невозможно и в данном случае необходима его проработка с затратами дополнительной электроэнергии.

Для повышения стабильности электролита, предотвращения быстрого его окисления, а также увеличения электропроводности и скорости электроосаждения, предлагается способ электролитического осаждения сплава железо-кобальт из электролита, содержащего, кг/м3:

Хлорид железа 350-400
Хлорид кобальта 5-50
Хлорид натрия 5-20
Соляная кислота 0,5-2,0

Процесс осаждения ведут на переменном асимметричном токе, начиная с коэффициента асимметрии 1,2 и повышая до 6, катодной плотности тока 60-100 А/дм2, температуре электролита 30-50°C.

Данный электролит получают соединением водных растворов хлорида железа, хлорида кобальта и хлорида натрия. Для поддержания кислотности добавляется соляная кислота.

Концентрация хлорида железа находится в пределах 350-400 кг/м3. Нижний предел показывает зону минимальной вязкости. Верхний предел показывает зону максимальной электропроводности (Швецов А.Н. Основы восстановления деталей осталиванием. - Омск, 1977. С. 77-79).

Содержание соляной кислоты находится в пределах 0,5-2,0 кг/м3. Верхний предел установлен из экономических соображений, электроосаждение железа на катоде происходит с одновременным разряжением 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 покрытия и этим ухудшает их структуру.

Содержание хлорида кобальта находится в интервале 5-50 кг/м3. Ниже 5 кг/м3 применение хлорида кобальта нецелесообразно, т.к. получаемое покрытие по твердости близко к покрытию твердым железом. Выше концентрации 50 кг/м3 применение хлорида кобальта приводит к изменению физико-механических свойств покрытия, резко увеличивается хрупкость, что отрицательно сказывается на износостойкости покрытия.

Содержание хлорида натрия находится в интервале 5-20 кг/м3. Ниже 5 кг/м3 применение хлорида натрия нецелесообразно, т.к. электролит нестабилен, происходит окисление электролита, получаемые покрытия имеют повышенную шероховатость. Выше концентрации 20 кг/м3 применение хлорида натрия приводит к повышенному выделению водорода и снижению выхода металла по току.

Переменный асимметричный ток дает возможность вести процесс при пониженной температуре 30-50°C. Нижний предел ограничен диффузионными свойствами электролита. Движение ионов замедленное и скорость осаждения низкая. Выше 50°C использовать осаждение покрытий невыгодно, т.к. получаемые покрытия имеют низкую микротвердость.

Катодная плотность тока находится в пределах 60-100 А/дм2. Ниже 60 А/дм2 плотность тока использовать нецелесообразно, т.к. процесс электролиза имеет низкую скорость осаждения покрытия. При катодной плотности тока больше 100 А/дм2 происходит интенсивное дендритообразование и резко снижается выход по току.

Процесс осаждения покрытия происходит на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии 1,2-6,0. Начало осаждения проходит 2-3 минуты при коэффициенте асимметрии β=1,2-1,5. При этом образуется покрытие пониженной твердости, которое имеет высокую сцепляемость с основой Gсц=350 МПа. Потом происходит постепенное уменьшение анодной составляющей до коэффициента асимметрии β=6, который характеризуется стабильной скоростью осаждения и высокой микротвердостью покрытия. Дальнейшее повышение β не рекомендуется, т.к. процесс не отличается от осаждения на постоянном токе.

На основе проведенных испытаний оптимальными условиями способа являются условия, приведенные в качестве примера:

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

Хлорид железа 350
Хлорид кобальта 40
Хлорид натрия 15
Соляная кислота 1,5

Процесс электролитического покрытия ведут при температуре 40°C и катодной плотности тока 80 А/дм2. Анодом служит малоуглеродистая сталь. Предварительно деталь подвергается обезжириванию венской известью и анодной обработке в растворе 30% серной кислоты. Процесс осаждения начинается при коэффициенте асимметрии 1,2, который повышают до 6. В дальнейшем осаждение идет при коэффициенте асимметрии 6. Покрытие имеет сцепляемость Gсц=350 МПа, микротвердость 8500 МПа. Состав покрытия: железо - 88%, кобальт - 12%. Скорость осаждения равна 0,7 мм/ч (в прототипе 0,4 мм/ч.).

Предлагаемый способ имеет высокую производительность за счет применения переменного асимметричного тока с высокой катодной плотностью и стабильностью электролита. Он экономически эффективен, т.к. осаждение покрытия происходит при высокой катодной плотности тока и имеет высокую скорость осаждения покрытия до 0,8 мм/ч. 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 из сплава железо-кобальт, включающий осаждение покрытия из электролита, содержащего хлорид железа 350-400 кг/м3, хлорид кобальта 5-50 кг/м3, соляную кислоту 0,5-2,0 кг/м3 и воду, на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии тока 1,2-6,0 при температуре электролита 30-50°C, отличающийся тем, что в состав электролита вводят хлорид натрия в количестве 5-20 кг/м3, а осаждение ведут в интервале катодных плотностей тока 60-100 А/дм2.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области гальваностехники и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей деталей машин. Электролит содержит, г/л: сульфат цинка 200-240; сульфат железа 15-20; сульфат алюминия 31-40; карбонат натрия 80-120; гидрохлорид тетраэтиламмония 3-4.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и автомобилестроении для защиты от коррозии стальных изделий.

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к осаждению сплава пермаллоя Ni81Fe19 для получения магнитомягкого материала элементов интегральных микросистем, концентрирующих или экранирующих магнитное поле.
Изобретение относится к области гальваностегии и может найти применение в радиоэлектронной промышленности, машиностроении и других областях, требующих получения тонких защитных пленок либо нанесения подслоя никель-алюминий.

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к нанесению гальванических покрытий сплавом олово-цинк с содержанием цинка в сплаве 20-80%, и может быть использовано для нанесения защитных покрытий, в том числе в виде альтернативы кадмиевым покрытиям.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения на изделия гальванических покрытий цинковым сплавом. Способ электролитического осаждения цинкового сплава в щелочной ванне включает подачу тока через щелочную ванну для электролитического осаждения цинкового сплава, содержащую катод и анод, причем катодная область, включающая катод, и анодная область, включающая анод, отделены друг от друга сепаратором, содержащим электропроводящий электролитный гель, при этом содержащийся в катодной области католит представляет собой щелочной электролит для электролитического осаждения никель-цинкового сплава, содержащий хелатообразователь на основе амина, а анолит, содержащийся в анодной области, представляет собой водный щелочной раствор.

Изобретение относится к области гальванотехники. Способ включает подачу тока через щелочную ванну для электролитического осаждения цинкового сплава, содержащую катод и анод, причем катодная область, включающая катод, и анодная область, включающая анод, отделены друг от друга анионообменной мембраной, католит, содержащийся в катодной области, представляет собой щелочной электролит для электролитического осаждения цинкового сплава, содержащий хелатообразователь на основе амина, а анолит, содержащийся в анодной области, представляет собой водный щелочной раствор.

Изобретение относится к области получения гальванических покрытий цинк-никелевыми сплавами на сталях и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, автомобильной промышленности и других областях.
Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит соль меди и соль никеля, вещество, образующее комплексы с металлами, множество обеспечивающих проводимость солей, отличающихся друг от друга, соединение, выбранное из группы, состоящей из дисульфидных соединений, серосодержащих аминокислот и их солей, соединение, выбранное из группы, состоящей из сульфоновых кислот, сульфимидных соединений, соединений сульфаминовых кислот, сульфонамидов и их солей, и продукт реакции простого глицидилового эфира и многоатомного спирта.

Изобретение относится к изготовлению дырчатых пластин аэрозольных устройств. Изготовление заготовки аэрозолеобразующей дырчатой пластины для ингаляционного распылителя лекарственного средства включает обеспечение матрицы из проводящего материала, нанесение на матрицу защитного покрытия в виде набора столбиков, гальванизацию областей вокруг столбиков, удаление защитного покрытия с получением заготовки из нанесенного гальваническим образом материала с образующими аэрозоль отверстиями в местах, где были столбики защитного покрытия, и удаление заготовки с матрицы. Указанные столбики имеют глубину в диапазоне от 5 до 40 мкм, ширину в плоскости матрицы в диапазоне от 1 до 10 мкм и плотность в диапазоне от 111 до 2500 мм-2. При этом за указанными стадиями нанесения защитного покрытия и гальванизации следует по меньшей мере один последующий цикл нанесения защитного покрытия и гальванизации поверх указанного нанесенного гальваническим образом материала для увеличения толщины заготовки. Общую толщину заготовки в по меньшей мере одном последующем цикле доводят до значения более 50 мкм. По меньшей мере один последующий цикл обеспечивает после удаления защитного покрытия области, по меньшей мере некоторые из которых перекрывают множество образующих аэрозоль отверстий, и нанесенный гальваническим образом материал, который закрывает некоторые из образующих аэрозоль отверстий. Указанный по меньшей мере один последующий цикл выполняют в соответствии с необходимым расходом через дырчатую пластину. В результате обеспечивается увеличение производительности распылителя. 7 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил., 1 табл.
Наверх