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.
Наверх