Способ электроосаждения покрытий сплавом хром-кобальт

 

Изобретение относится к области гальваностенгии, а именно к осаждению покрытий сплавом хром-кобальт. Предложен способ электроосаждения покрытия сплавом хром-кобальт, основанный на пропускании тока через сульфатные электролиты, отличающийся тем, что электролиз ведут с использованием импульсного тока с частотой 0,30-0,35 Гц и скважностью не более 1,5. Техническим результатом изобретения является стабилизация состава сплава и получение зеркально-блестящих коррозионно-стойких покрытий сплавом хром-кобальт с содержанием кобальта 1,7-2,2 мас.%. 1 табл.

Изобретение относится к области гальваностегии, а именно к электроосаждению защитно-декоративных покрытий сплавом хром-кобальт.

Сущность изобретения в использовании импульсного тока при определенном соотношении частоты следования импульсов и скважности.

При электроосаждении покрытий сплавом хром-кобальт на постоянном токе изменяется соотношение компонентов в сплаве в зависимости от режимов электролиза и прежде всего от катодной плотности тока, что сопровождается изменением физико-химических свойств покрытий.

Известен способ электроосаждения в стационарном режиме на постоянном токе покрытий сплавом хром-кобальт из электролита, содержащего сульфаты хрома, кобальта и аммония, борную кислоту и трилон-Б. Электролиз ведут в интервале катодной плотности тока от 5 до 40 А/дм² /1/.

Недостатком является заметная зависимость состава сплава от катодной плотности тока. При увеличении катодной плотности тока в указанном интервале содержание хрома в сплаве снижается от 5 до 32% , т.е. в 5 раз.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ электроосаждения в стационарном режиме на постоянном токе покрытий сплавом хром-кобальт из сульфатного электролита с моноэтаноламином электролиз ведут в интервале катодной плотности тока от 10 до 60 А/дм² /2/.

Недостатком является сильная зависимость состава сплава от катодной плотности тока. При увеличении плотности тока в указанном интервале содержание кобальта в сплаве снижается с 6 до 0,5% т.е. в 12 раз, что сопровождается увеличением внутренних напряжений и микротрещин, снижением коррозионной стойкости покрытий.

Причиной зависимости состава сплава от катодной плотности тока при проведении электролиза в стационарных условиях на постоянном токе является сверхполяризация, наблюдаемая при выделении кобальта в сплав, обусловленная концентрационными изменениями ионов кобальта (II) в прикатодном слое.

Изобретение направлено на стабилизацию сплава по компонентам.

Это достигается тем, что электролиз ведут с применением импульсного тока прямоугольной формы с частотой следования импульсов f = 0,3 - 0,35 Гц и скважности не более 1,5.

Для иллюстрации заявляемого способа приведен пример его конкретного осуществления. Электролиз осуществляли применением импульсного тока, который подавали в электролизер через выпрямитель, управляемый электронным ключом на полупроводниковых триодах. Времязадающий каскад собран по схеме несимметричного мультивибратора, сигнал с которого поступает на усилитель, собранный по схеме эмиттерного повторителя. Усиленный по току сигнал управляет исполнительным органом, в котором использована релейная схема. Частоту следования импульсов измеряли от 0,01 до 0,5 Гц и скважности от 1 до 2. При выбранном соотношении f и Q возрастает концентрация ионов кобальта (II) в прикатодном слое и снижается поляризация при выделении кобальта в сплав, что способствует обогащению сплава кобальтом при совместном осаждении двух металлов.

Начальное соотношение частоты следования импульсов и их скважности было выбрано следующим: Q = 1,03 и f = 0,033 Гц. В этих условиях с увеличением интегральной катодной плотности тока от 10 до 60 А/дм² содержание кобальта в катодном осадке снижается от 5,8 до 0,65%, т.е. изменение соотношения компонентов в сплаве незначительно отличается от электроосаждения в стационарных условиях на постоянным токе.

При повышении Q до 1,5 и f до 0,022 Гц сохраняется значительная разность по составу сплава. В интервале плотности тока от 10 до 60 А/дм² содержание кобальта снижается от 4,1 до 1,3%. В этих условиях электролиза ухудшается качество покрытий: уменьшается отражательная способность, а на краях катода появляется подгар.

При последовательном увеличении частоты и при той же скважности Q = 1,5 в выбранном интервале плотности тока выравнивается соотношение компонентов в сплаве. Если f = 0,3, то при плотности тока 10 А/дм² содержание кобальта в сплаве меньше всего на 0,8%, чем в покрытии, полученном при 60 А/дм², а если f = 0,33 Гц, то это изменение еще меньше - 0,5%, что практически не влияет на физико-химические свойства покрытий.

С увеличением f > 0,35 Гц и Q ≥2 заметно снижается (на 12,0%) выход по току сплава вследствие специфических особенностей электроосаждения хрома из сульфатных электролитов, связанных с пассивацией катода при увеличении частоты следования импульсов.

Электроосаждение сплава хром-кобальт проводили из сульфатного электролита состава (моль/л): сульфат хрома (III) - 0,5; сульфат кобальта (II) - 0,013; сульфат натрия - 0,5; моноэтаноламин - 0,03; pH 0,7 - 0,8; температура 20 - 25^oC. Электроосаждение покрытий сплавом хром-кобальт осуществляли на подложку из стали - 3 и меди. Толщина покрытий 5 - 10 мкм.

Свойства полученных покрытий представлены в колонке 3 таблицы.

Адгезионную прочность определяли качественно - методом нанесения сетки царапин по ГОСТ 16875-71.

Отражательную способность покрытий определяли на фотометре ФМ-58П.

Внутреннее напряжение определяли методом гибкого катода.

Коррозионные испытания проводили в 3% растворе хлорида натрия, электрохимическим методом определяли коррозионный ток.

При всех указанных режимах импульсного тока осаждаются зеркально-блестящие покрытия сплавом хром-кобальт с хорошей адгезией к стальной и медной основам (см. табл).

Источники информации.

1. Ефимов Е.А., Черных В.В. Ж. "Гальванотехника и обработка поверхности". 1992, Т. 1, N 5-6, С. 30 2. Спиридонов Б.А., Фаличева А.И., Шалимов Ю.Н., Жерноклеева Ж. "Защита металлов", 1975, N 5. С. 622.

Формула изобретения

Способ электроосаждения покрытия сплавом хром-кобальт, основанный на пропускании тока через сульфатные электролиты, отличающийся тем, что электролиз ведут с использованием импульсного тока с частотой 0,30 - 0,35 Гц и скважностью не более 1,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1