Электролит для получения сплавов железо-никель

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении для получения покрытий сплавом железо-никель на восстанавливаемых в размер изношенных деталей машин, в частности сельскохозяйственных машин. Электролит содержит, г/л: железо двухлористое FeCl₂×4H₂O 380-420, хлористый никель NiCl₂ ×7Н₂O 100-150, серную кислоту H₂SO₄ 0,8-10,0 мл/л, йодистый калий 3-5, соляную кислоту до рН 0,8-1,0, гидрохлорид тетраэтиламмония 3-4 г/л, гексаметилен-,,N,N-тетрауксусную кислоту 0,5-3,0, полиметилен-β-нафталинсульфонат натрия 0,01-0,02 г/л. Технический результат: повышение рассеивающей и кроющей способности электролита, повышение коррозионной стойкости и уменьшение шероховатости покрытия, повышение стабильности электролита, расширение рабочих плотностей тока и повышение адгезии покрытия к основе стальной детали. 1 пр.

 

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для получения покрытий железо-никель на восстанавливаемых в размер изношенных деталях машин, в частности, сельскохозяйственного профиля.

Широко применяются покрытия железом для ремонта деталей со значительной величиной износа из электролитов состава, г/л:

железо двухлористое FeCl₂×4H₂O 380-420 г/л;

серная кислота H₂SO₄ 0.8-10 мл/л;

йодистый калий 3-5 г/л;

соляная кислота до рН 0,8-1,0 [1-4].

Недостатком этих электролитов является невозможность получения «мягких» железных покрытий, особенно при восстановительном ремонте пальцев шаровых опор с надежным сцеплением осадка, так как мягкие покрытия железом можно получить лишь небольшой толщины, а в основном железные покрытия имеют высокие механические свойства и износостойкость, близкую к износостойкости закаленной стали. Однако такие осадки отличаются высокой пористостью.

Из известных хлористых электролитов железнения, содержащих хлористый никель, соляную кислоту, наиболее рациональным является электролит в котором использованы в качестве основных компонентов FeCl₂ и H₂SO₄.

Недостатком этого электролита является получение покрытия со значительными растягивающими напряжениями и большим количеством трещин, а микротвердость осадков железа зависит не только от режимов электролиза, но и от толщины железных покрытий - с увеличением толщины твердость покрытия значительно снижается. Например, от 6250 МПа при толщине 0,3 мм до 4800 МПа при 3 мм.

Задачей изобретения является повышение срока службы деталей за счет их ремонта путем восстановления в размер методом электролиза; получение осадков железа с регулируемой микротвердостью, независимо от толщины осадка.

Поставленная задача достигается тем, что электролит железнения, содержащий соляную кислоту, серную кислоту, двухлористое железо и йодистый калий, согласно изобретению дополнительно содержит хлористый никель, гидрохлорид тетраэтиламмония, гексаметилендиамин-,,N,N-тетрауксусную кислоту, полиметилен-β-нафталинсульфонат натрия и имеет следующие соотношения указанных компонентов, г/л:

железо двухлористое FeCl₂×4H₂O 380-420

хлористый никель NiCl₂ ×7Н₂O 100-150

серная кислота H₂SO₄ 0,8-10,0 мл/л

йодистый калий 3-5

соляная кислота до рН 0,8-1,0

гидрохлорид тетраэтиламмония 3-4

гексаметилендиамин-,,N,N-тетрауксусная кислота 0,5-3,0

полиметилен-β-нафталинсульфонат натрия 0,01-0,02

Пример.

Рассмотрим процесс нанесения покрытия железо-никель 30 мкм на шаровые пальцы рулевого управления автотранспорта.

Обработка поверхности перед осаждением стандартная. Процесс электролиза проводили при комнатной температуре с варьированием плотностей токов анодного и катодного импульсов ассиметричного переменного тока и продолжительности электролиза в зависимости от толщины покрытия.

Соотношение площадей анода и катода 1:2. Аноды из стали3. Время промывания горячей водой 50-60°С до 10 мин.

Микротвердость измерена на приборе ПМТ-3 по ГОСТ 9450-60 при нагрузке 100-200 КГС/мм² и толщине покрытия 50 мкм при плотности катодного импульса тока 10 А/дм², анодного - 5 А/дм², а также определено содержание никеля в сплаве методом химического анализа.

Опыт нанесения покрытия сплавом Fe-Ni в предлагаемом электролите показал, что производительность процесса, физико-механические и эксплуатационные свойства покрытий выше по сравнению с прототипом. Применение предлагаемого электролита отличается высоким выходом по току 85÷90% с содержанием никеля в сплаве от 8 до 30%.

По сравнению с прототипом предлагаемый электролит обладает следующими преимуществами:

меньшим временем получения покрытия сопоставимой толщины;

более высокий выход сплава железо-никель по току;

регулируемая микротвердость осадков железо-никель с высокой адгезией сцепления к основе при восстановительном ремонте в размер изношенных деталей;

повышение рассеивающей и кроющей способности электролита;

повышение стабильности электролита за счет связывания ионов трехвалентного железа в малорастворимые комплексы;

уменьшение шероховатости и дендритообразования покрытия;

увеличение коррозионной стойкости покрытия;

расширение диапазона рабочих катодных плотностей тока;

повышение срока службы деталей за счет повторного возврата, уменьшение материальных затрат.

Технический результат. Введение вышеуказанных добавок в состав электролита способствует формированию мелкокристаллической структуры с регулируемой микротвердостью, износостойкостью, повышает предел выносливости восстанавливаемых деталей, уменьшает шероховатость получаемых покрытий. Электролит с вышеуказанными добавками обладает высокой кроющей и рассеивающей способностью, что позволяет его применять для размерного железнения длинномерных штоков, цилиндров, деталей сложной конфигурации.

Дополнительным эффектом от применения добавок является создание барьера гидридообразования и наводороживания объема покрытия. Электролит рекомендуемого состава можно применить не только для восстановления изношенных деталей, но и для повышения износостойкости деталей и инструментов.

Источники информации:

1. Патент РФ №2349684, C25D 3/20, опубликовано 30.03.2009 г.

2. Авторское свидетельство СССР №168569, C25D 5/18, C25D 5/36, опубликовано 18.11.1965 г.

3. Патент РФ №2192509, C25D 3/56, опубликовано 10.11.2002.

4. Патент РФ №2424380, C25D 3/56, опубликовано 20.07.2011.

Электролит для нанесения покрытия из сплава железо-никель, содержащий железо двухлористое FeCl₂×4H₂O, серную кислоту H₂SO₄, йодистый калий и соляную кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлористый никель NiCl₂ ×7Н₂O, гидрохлорид тетраэтиламмония, гексаметилен-,,N,N-тетрауксусную кислоту и полиметилен-β-нафталинсульфонат натрия, при следующем соотношении компонентов, г/л:

железо двухлористое FeCl₂×4H₂O 380-420;

хлористый никель NiCl₂ ×7Н₂O 100-150;

серная кислота H₂SO₄ 0,8-10,0 мл/л;

йодистый калий 3-5;

соляная кислота до рН 0,8-1,0;

гидрохлорид тетраэтиламмония 3-4;

гексаметилен-,,N,N-тетрауксусная кислота 0,5-3,0;

полиметилен-β-нафталинсульфонат натрия 0,01-0,02.