Способ электрохимического нанесения хромовых покрытий на металлы и сплавы

 

Изобретение относится к гальванотехнике, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для нанесения защитно-декоративных покрытий на металлы и сплавы. Предложен способ электрохимического нанесения хромовых покрытий, включающий хромирование при плотности тока 3 - 300А/дм³, рН 7,1-12,0 в электролите, содержащем компоненты в следующем соотношении, моль/л: соединение трехвалентного хрома (в пересчете на металл) 0,3 - 1,0; аминокислота 0,9 - 3,0; соль аммония (в пересчете на аммиак) 0,9 - 4,0, поверхностно - активное вещество 0,05 - 1,0 г/л, при этом молярное соотношение трехвалентного хрома, аминокислоты и аммиака составляет 1 :3: (3-4). В электролит дополнительно вводят буферную добавку в количестве до 0,7 моль/л. Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей нанесения хромовых покрытий на детали из различных металлов и сплавов и с различной степенью сложности конфигурации из одного электролита. Предложенный способ позволяет получать блестящие с синеватым оттенком покрытия. Электролит обладает высокой кроющей способностью. Из-за широкого интервала плотностей тока покрывается резьба М5 и М8, тупые, прямые и острые, до 50°, углы. Качество покрытия на ребрах, обращенных к аноду, аналогично качеству покрытия на плоскости, параллельной аноду. Качественные покрытия могут быть получены на изделиях из меди и ее сплавов, никеля, стали, в том числе с медным и никелевым покрытием а также на изделиях из алюминия, цинка и их сплавов. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других областях промышленности для нанесения защитно-декоративных хромовых покрытий.

Известен способ электрохимического нанесения хромовых покрытий на стали и медные сплавы при плотности тока 7 - 8 А/дм² и pH 1,1-1,2 из электролита, содержащего, г/л: сульфат хрома 160 - 200, сульфат натрия 120 - 140, борную кислоту 25-35, фтористый натрий 7 - 9, железо 0,1 - 0,2, глицерин 1 - 2 мл/л. Однако этот способ не позволяет наносить покрытия на детали средней сложности профиля, имеющие кромки, углы, отверстия. Непригоден он также для хромирования деталей из алюминия, цинка и их сплавов. Электролит нестабилен в работе, особую трудность представляет поддержание рабочего значения pH в интервале 1,1-1,2.

Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник, Москва, Машиностроение, 1985, т. 1, с. 140.

Наиболее близким техническим решением является способ электрохимического нанесения хрома на стальные, медные, никелевые изделия при плотности тока 60 - 90 А/дм² и pH 1 - 2 из электролита, содержащего, г/л: сульфат хрома 100 - 200, муравьиную кислоту 30 - 90, борную кислоту 0,5 - 30, сульфат натрия 30 - 50, сульфат алюминия 30 - 120, аминокислоту 1 - 5, поверхностно-активное вещество 0,1 - 1.

Патент RU 2093612, C 25 D 3/10, 1992.

Однако этот способ не позволяет наносить хромовые покрытия на сложнопрофилированные детали, имеющие резьбы и отверстия, из-за узкого интервала плотностей тока, а также на изделия из алюминия и цинка из-за низкого интервала pH.

Задачей настоящего изобретения является расширение технологических возможностей нанесения хромовых покрытий на детали из различных металлов и сплавов и с различной степенью сложности конфигурации из одного электролита.

Предложенный способ позволяет получать блестящие с синеватым оттенком защитно-декоративные хромовые покрытия. Электролит обладает высокой кроющей способностью: из-за широкого интервала плотностей тока прокрывается резьба M5 и M8, тупые, прямые и острые до 50^o углы, качество покрытия на ребрах, обращенных к аноду, аналогично качеству покрытия на плоскости, параллельной аноду. В угловой ячейке Хулла прокрывается весь катод, в щелевой ячейке Молера 1/h = 2,35 при pH меньше 7,1 прокрывается 80% поверхности катода, при pH больше 7,1 прокрывается вся поверхность катода. Качественные покрытия с высокой кроющей способностью получаются на изделиях из меди и ее сплавов, никеля, стали, в т.ч. с медным и никелевым покрытием, а также на изделиях из алюминия, цинка и их сплавов.

Указанный технический результат достигается тем, что хромирование ведут при плотности тока 3-300 А/дм², pH 7,1 - 12 в электролите, содержащем, моль/л: соединение трехвалентного хрома (в пересчете на металл) 0,3 - 1,0, аминокислоту 0,9 - 3, соль аммония (в пересчете на аммиак) 0,9 - 4, буферную добавку до 0,7 и поверхностно-активное вещество 0,05 - 1 г/л при молярном соотношении трехвалентного хрома, аминокислоты и аммиака 1:3:(3-4). Хромирование алюминия, цинка и их сплавов ведут при pH 7,1-8.

Электролит готовят растворением компонентов в воде при температуре 80^oC и выдерживают 20 минут, корректируют едким натром до требуемого значения pH. В качестве соединения трехвалентного хрома берут сульфат, хлорид, гидроксид хрома или хромокалиевые квасцы. В качестве соединения из класса аминокислот берут аминоуксусную кислоту или аминопропионовую кислоту. В качестве соли аммония берут сульфат аммония или хлорид аммония. В качестве буферной добавки берут борную кислоту или тетраборат натрия. В качестве поверхностно-активного вещества берут лаурилсульфат натрия или моющее средство "Прогресс".

Хромирование ведут при температуре 15 - 35^oC.

Пример 1.

В электролите, содержащем, г/л: хромокалиевых квасцов 260, аминоуксусной кислоты 113, сульфата аммония 132, борной кислоты 30, лаурилсульфата натрия 0,5, хромирование осуществлялось при плотности тока 180 А/дм², pH 7,8 на изделия из алюминия типа дверных ручек, элементов фурнитуры, с отверстиями и резьбами. В результате получено блестящее покрытие с синеватым оттенком толщиной 1,5 мкм без непрокрытых участков по всей поверхности.

Пример 2.

В электролите, содержащем, г/л: хромокалиевых квасцов 260, аминоуксусной кислоты 113, сульфата аммония 132, моющего средства "Прогресс" 0,5, хромирование осуществлялось при плотности тока 150 А/дм², pH 9 на крепежные стальные изделия. В результате получено блестящее покрытие с синеватым оттенком толщиной 1,5 мкм без непрокрытых участков по всей поверхности.

Повышенная кроющая способность электролита по данному способу не требует применения дополнительных анодов при хромировании сложнопрофилированных изделий.

Формула изобретения

1. Способ электрохимического нанесения хромовых покрытий на металлы и сплавы, включающий хромирование в электролите, содержащем соединение трехвалентного хрома, аминокислоту и поверхностно-активное вещество, отличающийся тем, что хромирование ведут при плотности тока 3 - 300 А/дм², pH 7,1 - 12,0 в электролите, дополнительно содержащем соль аммония при следующем соотношении компонентов, моль/л: Соединение трехвалентного хрома (в пересчете на металл) - 0,3 - 1,0 Аминокислота - 0,9 - 3,0 Соль аммония (в пересчете на аммиак) - 0,9 - 4,0 Поверхностно-активное вещество - 0,05 - 1,0 г/л при этом молярное соотношение трехвалентного хрома, аминокислоты и аммиака составляет 1 : 3 : (3 - 4).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в электролит вводят буферную добавку в количестве до 0,7 моль/л.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что хромирование алюминия, цинка и их сплавов ведут при pH 7,1 - 8,0.