Электролит хромирования

 

Изобретение относится к гальваностегии, разработке электролитов хромирования на основе хромового ангидрида. Предлагается электролит хромирования с концентрацией хромового ангидрида (100 - 150) г/л, содержащий органические компоненты (г/л): кристаллический фиолетовый 1 - 1,5 и полиметилен-β-нафталинсульфонат натрия 4·10^-4 - 6·10^-3. Предлагаемый малоконцентрированный электролит хромирования позволяет повысить скорость электроосаждения хрома, расширить диапазон плотностей тока для получения качественных блестящих покрытий, получить покрытия с повышенной коррозионной стойкостью и твердостью, сократить затраты на очистные сооружения для сточных вод. 1 табл.

Изобретение относится к гальваностегии, разработке электролитов хромирования, основой которых является хромовый ангидрид, и может быть использовано в машиностроительной и приборостроительной промышленности для получения коррозионно-стойких ("молочный" хром), износостойких и защитно-декоративных хромовых покрытий.

Известны многие электролиты такого типа [1] Органические добавки в них вводятся с целью повышения выхода по току, рассеивающей и кроющей способности, а также для улучшения свойств хромовых покрытий.

Большинство электролитов-аналогов отличаются повышенной коррозионной агрессивностью к материалу катода и анода, к стеклу, керамике, имеют сложный состав и включают остродефицитные и дорогостоящие химикаты.

Наиболее часто для хромирования применяется стандартный электролит (базисный объект), содержащий 250 г/л CrO₃ и 2,5 г/л H₂SO₄ [2] Электролит имеет ряд существенных недостатков: низкий и непостоянный выход хрома по току; токсичность; характерный низкий диапазон рабочих плотностей тока 20 60 А/дм², малая производительность.

Наиболее близким к изобретению является электролит хромирования, содержащий, г/л: CrO₃ 250 400; бензамид 1 5; SrSO₄ 1 5; LaF₃ 0,5 2 [3] Органическая добавка в этот электролит введена с целью повышения рассеивающей и кроющей способности.

Недостатками известного электролита остаются низкий выход хрома по току, небольшой интервал рабочих плотностей тока, высокая токсичность, содержится дефицитная добавка LaF₃. По физико-механическим и коррозионным свойствам покрытия из этого электролита мало отличаются от покрытий, полученных из стандартного.

Сущность изобретения заключается в том, что для ускорения процесса хромирования, расширения, плотностей тона для получения качественных покрытий, получения осадков хрома с более высокими защитными и физико-механическими свойствами из электролита с меньшей концентрацией токсичного и канцерогенного компонента, в электролит хромирования с пониженной концентрацией CrO₃ и H₂SO₄ дополнительно вводят кристаллический фиолетовый (КФ) и полиметилен-β-нафталинсульфонат натрия (ПМНС) при следующем соотношении компонентов, г/л: CrO₃ 100 150 H₂SO₄ 1,2 1,5 КФ 1 1,5 ПМНС 4·10^-4 6·10^-3 Предлагаемые органические добавки ранее вообще не использовались в электролитах, кристаллический фиолетовый применяется в качестве красителя, а полиметилен-b-нафталинсульфонат натрия для стабилизации латексов в производстве каучуков.

В связи с этим данное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Предлагаемые добавки необходимо вводить совместно, так как раздельное использование не дает желаемого положительного результата. Вводимые органические добавки не окисляются в присутствии ионов хрома (VI).

Пример. Хромовые покрытия наносят на стальные или медные образцы. Обработка поверхности перед электролизом, как и для стандартного электролита. Процесс осуществляют при плотностях катодного тока (20 240) А/дм², температуре 55 57^oC, продолжительности электролиза в зависимости от желаемой толщины покрытия (7 60 мкм).

Сущность изобретения поясняется таблицей.

Коррозионная стойкость гальванических покрытий, полученных при различных режимах электролиза, оценена по величине тока полной пассивации на потенциодинамических поляризационных кривых, снятых в растворе 0,1 H₂SO₄.

Микротвердость (H₂₀₀) измерена на приборе типа ПМТ-3 при нагрузке 200 г, толщине хромовых покрытий на стали 60 мкм, полученных при i_k 50 А/дм².

По сравнению с известными предлагаемый электролит хромирования обладает следующими преимуществами: характеризуется более высоким выходом Cr по току (22 27% против 13 - 17% при 50 и 90 А/дм² соответственно) и скоростью его электроосаждения (повышается в 1,8 3 раза); расширяется диапазон плотностей тока для получения качественных блестящих хромовых покрытий 20 240 А/дм²; использование недефицитных органических добавок, малая концентрация хромового ангидрида позволяет снизить примерно в 2 раза стоимость электролита;
электролит отличается пониженной токсичностью, при этом существенно снижаются расходы на очистные сооружения для сточных вод;
хромовые покрытия, полученные из предлагаемого электролита, отличаются повышенной коррозионной стойкостью, превышающей в 3 раза стойкость против коррозии покрытий из стандартного электролита;
блестящие хромовые покрытия, полученные из заявляемого электролита, характеризуются высокой микротвердостью (1040 кГ/мм²), меньшими внутренними напряжениями (570 590 мПа).

Источники информации:
1. Казакова Л. И. Состояние и перспективы развития электролитического хромирования. В сб. "Твердые износостойкие гальванические покрытия". МДНТП, 1980, с. 104 109.

2. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник под ред. М. А. Шлугера. М. Машиностроение, 1985. т.1, 139 с.

3. Лошкарев М. А. Данилов Ф. И. Орленко В. В. Ткаченко И. А. Демин А. А. Плетнев С. С. Довгий С. А. Авторское свидетельство СССР N 804723, БИ N 6, 1981.

Формула изобретения

Электролит хромирования, содержащий хромовый ангидрид и серную кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кристаллический фиолетовый и полиметилен-β-нафталинсульфонат натрия при следующих соотношениях ингредиентов, г/л:
Хромовый ангидрид 100 150
Серная кислота 1,2 1,5
Кристаллический фиолетовый 1,0 1,5
Полиметилен-β-нафталинсульфонат натрия 4·10^-4 - 6·10^-3и

РИСУНКИ

Рисунок 1