Электролит для осаждения сплава на основе хрома
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (il! 584ОЬО
Союз Советскик
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.05.76 (21) 2363605/22-02 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл. С 25D 3/56
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 15.12.77. Бюллетень ¹ 46 (45) Дата опубликования описания 19.12.77 (53) УДК 621.357.7:669..26 293 (088.8) 1
М. A. Шлугер, В. Г. Френкель, H. С. Ионычева, Л. И. Юрьев, О. В. Каспарова и Г. JI. Федотова
Московский вечерний металлургический институт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА НА ОСНОВЕ
ХРОМА
ГосУдарственный комитет (23) Пр ори е
Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению сплава хром — ниобий.
Известен электролит для осаждения сплава на основе хрома, например хром — кобальт, содержаший сернокислые хром и кобальт, глицин и лаурилсульфат натрия (1).
Из указанного электролита получают плотные, блестящие осадки, хорошо сцепленные с основой, обладающие высокой коррозионной стойкостью и износостойкостью. Однако выход по току в данном электролите 25 — 40%.
Наиболее близким к описываемому изобретению по составу компонентов является электролит для осаждения сплава на основе хрома, например хром — молибден, содер>кащий хромовый ангидрид и соединение соосаждаемого металла (молибденовую кислоту). Электролит содержит также серную кислоту и молибденовокислый аммоний (2).
Из известного электролита осаждают твердые (765 — 1200 кг/мм ) и износостойкие покрытия. Однако выход по току в таком электролите 13 — 16%.
Предлагаемый электролит отличается от известного тем, что, с целью осаждения сплава хром — ниобий с высоким выходом по току, он дополнительно содержит плавиковую кислоту и фтористый аммоний, а в качестве соединения соосаждаемого металла — ниобиевую кислоту при следующем содержании компонентов, г/л:
Хромовый ангидрид 200 — 300
Ниобиевая кислота 3 — 6
Плавиковая кислота 15 — 20
Фтористый аммоний 0,5 — 3
Процесс осаждения проводят при 30 — 70 С и катодной плотности тока 5 — 70 А/дм . В качестве катода используют медные или стальные пластины.
Концентрации хромового ангидрида 200—
300 г/л и плавиковой кислоты 15 — 20 г/л (соотношение концентраций) соответствует максимальному выходу по току. При концентрации ниобиевой кислоты меньше 3 г/л осаждения не происходит, а при ее концентрации больше 6 г/л осаждаются черные окислы. При концентрации фтористого аммония меньше
0,5 г/л осадки получают темно-серыми, а при его концентрации больше 3 г/л резко снижается стабильность электролита.
Прп температуре выше 70 С и плотности тока больше 70 А/дм блестящие осадки получаются очень напряженными, с густой сеткой трещин; в случае молочных осадков снижается выход по току. При плотности тока ни>ке 5 А/дм осаждения не происходит. При комнатной температуре получаются серые осадки с низким выходом по току.
Изменяя состав электролита и режим элек684060 тролиза, можно получать осадки сплава, содержащие 0,5% ниобия, при выходе по току от 25 до 52%. Внешний вид осадков меняется от молочного до блестящего с голубым отливом. Молочные осадки беспористые; пористость блестящих осадков увеличивается от
200 до 450 плато/мм . Внутренние напряжения изменяются от 1200 кг/см для блестящих осадков до 2700 кг/см для молочных осадков.
Износостойкость определяют на машине
СЦМ-2 при нагрузке 50 кг/см в паре с высокопрочным магниевым чугуном. За 10 ч испытания износ 80 мм ", что на 12 — 15 /о выше износостойкости хромового покрытия, осаждаемого при тех же условиях из стандартного электролита. Скорость осаждения в зависимости от режима электролиза меняется от 0,57 до 1 мкм/мин. Состав электролита не оказывает значительного влияния. Можно получать осадки толщиной до 200 мкм. При осаждении на стальную основу покрытия толщиной более 20 мкм получаются бархатными.
Коррозионную стойкость определяют ускоренным методом в 3%-ном растворе NaC1 с помощью потенциостата П-5827. При потенциале 0,4 В коррозионный ток для сплава
0,01 мА/дм ; для хромового покрытия, полученного из стандартного электролита, 0,7 мА/дм, что указывает на значительное увеличение коррозионной стойкости покрытия сплавом хром †ниоб.
Рассеивающую способность электролита определяют методом разрезного катода. В зависимости от температуры электролиза и состава электролита рассеивающая способность изменяется от 50 до 75%.
Агрессивность электролита определяют при
20 и 70"С в зависимости от концентрации ниобиевой кислоты. При 20 С агрессивность электролита изменяется от 0,006 до 0,012 мг/см ч; при 70 С от 0,5 до 1,6 мг/см ч. Стабильность электролита сохраняется до прохождения через него 1000 †12 А ч/л количества электричества; при этом состав сплава це изменяется.
Г отовят электролит следующим образом.
Хромовый ангидрид растворяют в воде, добавляют плавиковую кислоту из расчета
5 г/л; в остальной плавиковой кислоте растворяют ниобиевую кислоту; фтористый аммопий растворяют в воде. Полученные растворы сливают. рН электролита минус 1. Электролит не требует проработки. Электролиз можно вести непрерывно 6 — 8 ч.
Пример 1. Из электролита, содержащего, г/л:
Хромовый ангидрид 250
Плавиковую кислоту 15
Ниобиевую кислоту 3
Фтористый аммоний 0,5 при 30 С и плотности тока 20 А/дм через
20 мин на медной основе получают молочные, беспористые осадки сплава, содержащие
0,5% ниобия. Выход по току 52%; скорость осаждения 1 мкм/мин; толщина покрытия
20 мам, Микротвердость 950 кг/мм, рассеива ющая способность электролита 50%; рН минус I; агрессивность электролита 0,12 мг/с.;Р ч; внутренние напряжения 2150 кг/см -.
5 Пример 2. Из электролита, содержащего, г,л:
Хромовый ангидрид 250
Плавиковую кислотч 2()
11иобиевую кислоту 6
10 Фтористый аммоний 3 при 60 С и плотности тока 60 А/дм через
35 мин на медной основе получают блестящие с голубым отливом осадки сплава, содержащие 0,5% ниобия. Выход по току 25О/о, .ско15 рость осаждения 0,57 мкм/мин; толщина покрытия 20 мкм. Микротвердость 1200 кг/мм, пористость 450 плато/i>IM ; рассеивающая clroсобность электролита увеличивается до 62%; рН минус 1; агрессивность 1,25 мг/см . ч;
20 внутренние напряжения 1200 кг/см .
При осаждении на стальную основу состав электролита не оказывает значительного влияния. Беспористые молочные и бархатные осадки получают при 50 — 70 С и плотности
25 тока 50 — 70 А/дм .
Пример 3. Из электролита, содержащего, г/л:
Хромовый ангидрид 250
Плавиковую кислоту 15
30 Ниобиевую кислоту 6
Фтористый аммоний 0,5 при 70 С и плотности тока 70 А/дм - через
31 мин на стальной основе получают молочные беспористые осадки сплава, содержащие
35 0,5% ниобия. Выход по току 30%; скорость осаждения 0,65 мкм/мин; толщина покрытия
20 мкм. Микротвердость 490 кг/мм ; износостойкость 80 мм, внутренние напряжения
2700 кг/см, рассеивающая способность элект40 ролита 75%; агрессивность 1,6 мг/см ч; рН раствора электролита минус 1.
Описываемый электролит можно использовать в машиностроении для повьппепия износоустойчивости деталей, а также в приборо45 строения дл;r улучшения д< кор пивного вида
rr3, r,ел и Й.
Ф ор мул а изобретения
200 — 300
3 — 6
15 — 20
0,5 — 3
Хромовый ангидрид
Ниобиевая кислота
Плавиковая кислота
Фтористый аммоний
Электролит для осаждения сплава llrr осцо ве «pox 55 сплава хром — ниобий с высоким выходом по току, он дополнительно содержит плавиковую кислоту и фтористый аммоний, а в качестве соединения соосаждаемого металла— ниобиевую кислоту при следующем содержа00 нии компонентов, г/л: 584060 Составитель В. Бобок Редактор Н. Корненко Техред Л. Гладкова Корректоры: Н. Федорова и А. Степанова Заказ 2617/4 Изд. № 983 Тираж, 671 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5 Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство М 185172, кл. С 25D 3 56, 1964. 2. Гольдштейн М. Е. и др, Структура и свойства электролитических хромомолибденовых сплавов. «Технология и организация производства». Киев, 1974, Ко 4, с. 58 — 60.
