Электролит на основе соединений трехвалентного хрома для получения композиционного покрытия

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для осаждения коррозионностойких покрытий на основе хромовой матрицы для защиты от коррозии и износа деталей, работающих в агрессивных коррозионных средах, содержащих хлориды, и при истирающих нагрузках. Электролит содержит, г/л: CrCl3 266-399; Cr2(SO4)3 125-188; Na2MoO4 9,7-12,0; NaH2PO2 8,8-13,2; В4С 1-5. Электролит готовят на основе смеси диметилформамид : вода в соотношении 1:1 по объему. Технический результат: покрытия обладают высокой коррозионной стойкостью в хлоридсодержащих средах, скорость коррозии покрытия составляет 0,07-0,1 г/м2⋅ч, микротвердость покрытия 17-21 ГПа. 3 пр.

 

Изобретение относится к области гальванотехники, частности к электролиту для получения композиционного покрытия на основе хрома и может быть использовано для осаждения коррозионностойких покрытий на основе хромовой матрицы, для защиты от коррозии и износа деталей, работающих в агрессивных коррозионных средах, содержащих хлориды и при истирающих нагрузках.

Известен электролит для осаждения композиционных хромовых покрытий на основе хромового ангидрида [Патент РФ №2202007, Шилов Н.И., Ларионов Б.В., Снарский В.Е.], содержащий ультрадисперсные наноалмазы в качестве частиц второй фазы. В состав электролита входят: хромовый ангидрид (CrO3) - 225-275 г/л, калий кремнефтористый (K2SiF6) - 18-20 г/л, барий сернокислый (BaSO4) - 5-6 г/л, кислота серная (H2SO4) - 0,25-0,75 г/л, продукт УДА (ультрадисперсные наноалмазы) - 10-15 г/л. Процесс осаждения ведут при катодной плотности тока 0,45-0,5 А/см2 и температуре 60-75°C.

Основными недостатками данного электролита и аналогичных являются:

1) Высокая токсичность основного компонента - хромового ангидрида.

2) Высокая рабочая температура процесса осаждения (60-75°C).

3) Применение дорогостоящих алмазных частиц.

Для устранения этих недостатков было разработан электролит на основе соединений трехвалентного хрома.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является электролит хромирования и способ получения хромового покрытия на стальных деталях [Патент РФ №2231581, Каблов Е.Н., Полукаров Ю.М., Едигарян А.А., Жирнов А.Д., Ильин В.А., Налетов Б.П., Тюриков Е.В.]. В состав этого электролита входят: соль Cr(III) (сульфат хрома или хромкалиевые квасцы) 50-350 г/л, натрий щавелевокислый Na2C2O4 20-30 г/л, натрий сернокислый Na2SO4 60-70 г/л, натрий фтористый NaF 25-30 г/л, алюминий сернокислый Al2(SO4)3⋅18 H2O 90-110 г/л, порошок Al2O3 1-100 г/л. Процесс ведут в электролизере с разделением катодного и анодного пространств, при катодной плотности тока 0,1-1,5 А/см2 и температуре 30-45°C. Максимальная толщина получаемых покрытий 20-35 мкм.

Положительными особенностями данного электролита являются:

1) Отсутствие в его составе токсичного хромового ангидрида.

2) Возможность вести процесс при более низких температурах.

3) Замена дорогостоящих алмазных частиц в качестве второй фазы, на более дешевые и не уступающие по твердости частицы оксида алюминия.

Недостатками данного электролита являются:

1) Невысокая коррозионная стойкость полученных покрытий, особенно в коррозионных средах, содержащих хлориды.

2) Необходимость разделения катодного и анодного пространств ведет к быстрому изменению химического состава раствора в процессе нанесения покрытий и необходимости частых корректировок электролита.

Задачей изобретения является получение электролита для осаждения покрытий с повышенной коррозионной стойкостью, в особенности в средах, содержащих хлориды.

Поставленная задача решается электролитом на основе соединения трехвалентного хрома для получения композиционного покрытия, содержащим сульфат хрома, при этом он содержит хлорид хрома, молибдат натрия, гипофосфит натрия и карбид бора при следующем соотношении компонентов в г/л:

CrCl3 - 266-399

Cr2(SO4)3 - 125-188

Na2MoO4 - 9,7-12

NaH2PO2 - 8,8-13,2

В4С - 1-5

Электролит готовят на основе смеси диметилформамид:вода в соотношении 1:1.

Композиционное покрытие осаждают в электролизере без разделения катодного и анодного пространства при катодной плотности тока 0,5-0,7 А/см2 и температуре 30-35°C. Скорость осаждения покрытия составляет 125-188 мкм/ч, выход по току - 22-34%. Скорость коррозии покрытия - 0,07-0,1 г/м2⋅ч, микротвердость 17-21 ГПа.

Реализацию предлагаемого изобретения иллюстрируют приведенные ниже примеры.

Пример 1. Композиционное электрохимическое покрытие осаждают при плотности тока 0,5 А/см2 в ячейке без разделения катодного и анодного пространства, при температуре 30°C, из электролита, содержащего CrCl3 - 266 г/л, Cr2(SO4)3 - 125 г/л, Na2MoO4 - 9,7 г/л, Na2H2PO2 - 8,8 г/л, вода : диметилформамид 1:1 по объему, В4С - 1 г/л, скорость осаждения 125 мкм/ч. Выход по току 22%. Скорость коррозии покрытия составляет 0,07 г/м2⋅ч в коррозионной среде, содержащей хлорид-ионы и значение микротвердости 17 ГПа.

Пример 2. Композиционное электрохимическое покрытие осаждают в ячейке без разделения катодного и анодного пространства, при температуре 32°C, при плотности тока 0,6 А/см2 из электролита, содержащего CrCl3 - 332,5 г/л, Cr2(SO4)3 - 156,5 г/л, Na2MoO4 - 10,9 г/л, Na2H2PO2 - 11 г//л, вода : диметилформамид 1:1 по объему, В4С - 3 г/л, скорость осаждения покрытия 156 мкм/ч. Выход по току 28%. Скорость коррозии покрытия составляет 0,08 г/м2⋅ч в коррозионной среде, содержащей хлорид-ионы и значение микротвердости 19 ГПа.

Пример 3. Композиционное электрохимическое покрытие осаждают в ячейке без разделения катодного и анодного пространства, при температуре 35°C, при плотности тока 0,7 А/см2 из электролита, содержащего CrCl3 - 399 г/л, Cr2(SO4)3 - 188 г/л, Na2MoO4 - 12 г/л, Na2H2PO2 - 13,2 г/л, вода : диметилформамид 1:1 по объему, В4С - 5 г/л, скорость осаждения покрытия 188 мкм/ч. Выход по току 34%. Скорость коррозии покрытия составляет 0,1 г/м2⋅ч в коррозионной среде, содержащей хлорид-ионы и значение микротвердости 21 ГПа.

Предлагаемый электролит обладают следующими преимуществами по сравнению с известным:

1) Получаемые покрытия обладают высокой коррозионной стойкостью в хлорид-содержащих средах. Электролит содержит диметилформамид, позволяющий получить хромовые покрытия, легированные тугоплавким металлом, что позволяет снизить скорость коррозии в хлорид-содержащих средах на 2 порядка по сравнению прототипом. Ток коррозии полученных покрытий снижается на два порядка (~106 мА/см2), по сравнению с хромовым покрытием (~10-4 мА/см2) в коррозионной среде, содержащей хлорид-ионы, благодаря присутствию в покрытии тугоплавкого металла - молибдена, фосфора и частиц дисперсной фазы - карбида бора

2) Электролиз без разделения катодного и анодного пространств обеспечивает стабильный состав электролита без частых корректировок.

Присутствие диметилформамида стабилизирует анодный процесс, так как единственной анодной реакцией является окисление диметилформамида до нетоксичных конечных продуктов.

Электролит на основе соединений трехвалентного хрома для получения композиционного покрытия, содержащий сульфат хрома, отличающийся тем, что он содержит хлорид хрома, молибдат натрия, гипофосфит натрия и карбид бора на основе смеси диметилформамид : вода в соотношении 1:1 по объему, при следующем соотношении компонентов, г/л:

CrCl3 266-399

Cr2(SO4)3 125-188

Na2MoO4 9,7-12,0

NaH2PO2 8,8-13,2

B4C 1-5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению композиционного металл-дисперсного покрытия (КМДП), а также к дисперсной системе и ее получению и может быть использовано в транспортной промышленности, атомной, военной, авиационной и космической областях.

Изобретение относится к получению композиционного металл-дисперсного покрытия, а также к дисперсной системе и ее получению и может быть использовано в медицинской деятельности, транспорте, атомной, военной, авиационной и космической областях.

Изобретение относится к получению композиционного металл-алмазного покрытия, дисперсной системе и ее получению и может быть использовано для медицинских изделий. Способ получения упомянутого покрытия включает осаждение как минимум одного слоя металлической пленки посредством химического или электрохимического осаждения из раствора или электролита соответственно, содержащего источник ионов осаждаемого вещества и дисперсную систему.

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к осаждению коррозионностойких покрытий хром-молибден-алмаз с высокими фрикционными свойствами для использования в узлах трения.

Изобретение относится к изделию с покрытием и способу его изготовления. Изделие с покрытием содержит подложку и самовосстанавливающееся покрытие, нанесенное на поверхность подложки, содержащее сплошную металлическую матрицу, сформированную из Ni, Cu, Ag, Au, Sn, Fe, In, W, Ti, Co, Al, Mg, Cr, Mo, или их сплавов, или комбинации, и множество микро- или наноразмерных частиц, диспергированных в сплошной металлической матрице.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для получения коррозионно-стойкого, износостойкого, с уменьшенной пористостью и хорошей адгезией покрытия в машиностроении, электронике и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к нанесению покрытия на электропроводящие подложки путем электроосаждения композиций, включающих частицы графенового углерода и смолу. Способ электроосаждения покрытия на подложку включает погружение электропроводящей подложки в электроосаждаемую композицию, причем подложка служит электродом в электрической цепи, включающей электрод и противоэлектрод, погруженные в композицию, покрытие наносят на или поверх по меньшей мере части подложки при пропускании электрического тока между электродами.

Изобретение относится к получению защищающего от эрозии покрытия на деталях авиационного двигателя. Предложен способ изготовления детали (1) авиационного двигателя, содержащей по меньшей мере металлическую подложку (2) и присутствующее на подложке защитное покрытие (3), которое включает по меньшей мере одну фазу (4), содержащую по меньшей мере хром с содержанием в атомных процентах, превышающим или равным 45%, и углерод с содержанием в атомных процентах в диапазоне от 5% до 20%, причем указанная фаза содержит карбиды хрома Cr7С3 и Cr23С6.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении с целью повышения функциональных характеристик механизмов, работающих в агрессивных средах, а также в изделиях нефтеперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к области получения металл-алмазного покрытия химическим или электрохимическим осаждением из раствора или электролита соответственно. Композиционное металл-алмазное покрытие, выполненное в виде образованной на поверхности изделия металлической пленки, содержит два слоя с диспергированными в них частицами синтетического углеродного алмазосодержащего вещества.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для осаждения коррозионностойких покрытий на основе хромовой матрицы для защиты от коррозии и износа деталей, работающих в агрессивных коррозионных средах, содержащих хлориды, и при истирающих нагрузках. Электролит содержит, гл: CrCl3 266-399; Cr23 125-188; Na2MoO4 9,7-12,0; NaH2PO2 8,8-13,2; В4С 1-5. Электролит готовят на основе смеси диметилформамид : вода в соотношении 1:1 по объему. Технический результат: покрытия обладают высокой коррозионной стойкостью в хлоридсодержащих средах, скорость коррозии покрытия составляет 0,07-0,1 гм2⋅ч, микротвердость покрытия 17-21 ГПа. 3 пр.

Наверх