Электролит для осаждения покрытийиз сплава ha ochobe xpoma

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик (i> 834264 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2 1. 1 1 ° 79 (21) 2841579/22-0 2 (51) М. Кл:

С 250 3/56 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

Опубликовано 30.05.81 ° Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 30.05 8"по девам изобретений и открытий (53) УЙК 621.357. .7:669.26 776, 292 (088.8) (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИИ

ИЗ СПЛАВА НА ОСНОВЕ ХРОМА

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электролитичес кому осаждению покрытий из сплава хром-с елен-ванадий.

Известен электролит для осаждения покрытий из сплава хром-селен., соде жащий хромовый ангидрид, селеновую и серную кислоты. (1)Недостатками этого электролита являются низкая микротвердость получаемых осадков (350-370 кгс/мм ), а так l же невозможность наршФивания толщины покрытия свыше 15-20 мин. 11альнейшее наразпивание слоя ведет к от спаиванию осадка. Внешний вид получаемых покрытий нестабилен по пвету и практически невозможно получать покрытия определенного двета путем поддержания режимов электролиза, что говорит о технологической нестабильиос м пропесса в пелом.

Наиоолее близким к предлагабмому явлзозтся электролит для осаждения пок2 рытий из сплава на основе хрома, например хром-ванадий, содержащий хромовый ангидрид и ванадиевую кислоту.

Электролит содержит также серную кислоту и И вЂ” хлорбензолсульфонамиднатрий тригидрат. Из известного электролита получают твердые (1050-1 200 кгс/мм ), износостойкие (нзнос составляет 10-12 мг), беспористые и прочносцепленные с основой (медь и

10 сталь) покрытия со скоростью осаждения до 2 мкм/мин. Рассеивающая способность электролита составляет

55-73 %(21.

Однако покрытия осаждаются с низKHM выходом по току (25 %) и относительно высокими внутренними напряжениями (100-120 кгс/мм ). Кроме того, продесс осаждения требует подогрева электролита до 50-70 С, а наличие о в электролите органической добавки усложняет продесс его приготовления и корректирования.

15 ðомовый ангидрид

Ванадневая кислота

Сел енов ая кислота

0,1

0,2

0,3

0,02 0,02

0,07

Таблица 2.

Показатели

Толщина, мкм

90

Выход по току, %

60

М р рдость, кгс/мм

820

650 41 О

Внутреннее напряже40 Нне, кГС/ММ

1,8

2,3 2,7

20 18

Износ, мг

Содержание селена, %

20 26

Содержание ванадия, %

0,4

1,0 1,5

Рассеиваю - щая способность элек» тролита, %

67 80

Агрессивность эавктроли мг—

3 83426 цель изобретения — повышение выхода по току и снижение внутренних напряжений.

Укаэанная цель достигается тем, что элвктролит дополнительно содержит свлвно5 вую кислоту при следующем соотношении компонентов, гмоль/л:

Хромовый ангидрид 2-3

Ванадиевая кислота 0,1-О, 3

Селеновая кислота 0,02-0,07

Процесс осаждения ведут при

18-25ОС и плотности тока 30-90 A/äì.

Концентрация хромового ангидрида (2,0-3,0 смоль/л) и селеновой кислоты (0,02-0.07 г-моль/л ) отвечают максимальному выходу по току в области получения качественных осадков сплава. -При концентрации ванадиевой кисло- 20 ты менее 0,1 г-моль/л ванадий практически не включается в сплав, а свойства электролита и получаемых покрытий близки к известному электролиту. Верхний предел концентрации ванадиевой кислоты (0,3 г-моль/л соответствует пределу растворимости ее в электролите.

При температуре ниже 18 С умень0 шается предел растворимости ванадиевой кислоты. Кроме того, ведение процесса при более низких температурах требует дополнительного оборудования для охлаждения электролита. При температуре выше 25 С резко ухудшается качество покрытий, процесс становится нвстабиль ным и уменьшается выход по току.

Выбранный интервал плотностей тока соответствует наибольшей производительности электролита в облас ти получения качественных покрытий.

При плотности тока ниже ЗОА/дм элекч роосаждения сплава не происходит. При плотности тока свыше 90 А/дм ухудшается качество покрытий, в частности, на покрытии появляются цвета побежалости и ухудшается равномерность распределения металла.

Электролит готовят следующим обра50

Хромовый ангидрид растворяют в воде. Полученный раствор нагревают до

70-80 С и при перемешивании вводят. малыми порциями ванадиевую кислоту . до полного растворении. Затем в раст» вор вводят расчетное количество свленовой кислоты. После 6патвльного переме- щения электролит готов к работе. рН раствора при 25ВС составляет 0,4-0,6, 4 ф

Пример, Готовят 3 состава электролита. Электролиз каждого иэ них приводят s течение 30 мин при комнатной температуре, плотности тока, соответст» венно, 30,60 и 90 А/дм и рН раствора 0,6, 0,5 и 0,4.

Составы и свойства полученного электролита приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1.

О 0018 0,0020 Оэ0023

35

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 8 842

Изменяя состав электролита и режимы электролиза в указанных пределах, можно получить качественные покрытия с выходом по току 57-60.%.

Результаты исследований, проведенных на стилоскопе "Спектр-2 свидетельствуют о том, что в зависимости от содержания в электролите селеновой кислоты и плотности тока содержание селена в сплаве составляет 10-26 % . С увеличением концентрации в электролите ванадиевой кислоты возрастает и количество ванадия в сплаве. Увеличение плотности тока также приводит к возрастанию количества ванадия в сплаве в пределах 0,4- 1,5 %, Прочность сцепления получаемых покрытий определяется методом многократ ного изгиба образцов при толщине покпытия 30 мкм. Испытания проводят на медной и стальной подложке. При многократном изгибе до излома отслаивания покрытия не происходит, что свидетельствует о прочном сцеплении покрытия с основой.

Микротвердость получаемых. покры. тий уменьшается с ростом плотности тока. Изменяя концентрации .селеновой и ванадиевой кислот можно получать микротвердость осадков в широком диапазоне от 350 до 900 кгс/мм (микротвердость сплава хром-селен ., полученного из известного электролита, составляет 350-370 кгс/мм ). ВнутренЯ ние напряжения, измеренные методом растяжения-сжатия ленточного катода, составляют 1,0-2,7 кгс/мм .

Е

Износостойкость определяют на машине

СМЦ-2 при следующих параметрах: рабочая поверхность образца 12,5 см, скорорость вращения 200 об/мин; длина пути 40

30000 м, в качестве контртела используют сталь Ст ЗОХГСА 7, При таких режимах испытаний износ составляет 1823 мг. Пористость покрытия определяют методом ферроксильной пробы на ста- 45 льной подложке. При толщине слоя 5 мкм и выше покрытие беспористое.

Коррозионную,стойкость определяют ускоренным методом в 3 %-ном растворе хлористого. натра на потенциостате П-58-48. Для сплава хром-селенванадий коррозионная стойкость выше, чем для сплава хром-селен, полученного из известного электролита. Так, для сплава хром-селен пассивное состояние сохраняется до потенциала 0,4-0,5В, ВНИИПИ Заказ 4017/54

64 б в то время как для сплава хром-селенванадий — до 1,1 1,2 B. °

Скорость осаждения сплава в зависимости от режима осаждения составляет

80-180 мкм/ч. Качественные осадки сплава можно получать до толщины поряц ка 100 мкм.

Рассеивающую способность электролита определяют методом .разрезного катода. В зависимости от плотности тока и концентрации ванадиевой кислоты рассеива«

: юшая способность изменяется от 60 до 80%.

Агрессивность электролита определяют по потере в весе стальных и медных образцов. При комнатной температуре агрессивность для стальных.образцов составляет 0,000 мг/см ч, для медныхQ

0,0023 мг/см ч.

Предлагаемый электролит можно использовать в машиностроительной,. станкостроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности для защиты изделий от механического износа и коррозии, а также для декоративной отделки деталей.

Использование предлвгаемого электрол та обеспечивает снижение энергетических затрат зв счет отсутствия нагрева элект ролита и повышения выхода по току. Снижение капитальных затрат на устройство обогрева ванны, а также сокращение расхода химикатов за счет уменьше ния износа электролита и исключения жпользования органических добавок.

Формула изобретения

Электролит для осаждения покрытий из сплава на основе хрома, содержащий хромовый ангидрид и ванадиевую кислоту, . отличающийся тем, что, с целью повышения. выхода по току и снижения внутренних напряжений за счет образования тройного сплава хром-селенванадий„он дополнительно содержит селеновую кислоту при следующем соотношении компонентов, г-моль/л:

Хромовый ангидрид 2-3

Ванвдиевая кислота О, 1»0,3

Селеновая кислота 0,02-0,07

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ваграмян А. Т. Электролитичес» кое осаждение сплавов . МДНТП. М., Машгиз, 1961, с. 199-200.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Хю 2746251/22-02,,кл. С 25D 3/56, 04.04.79.

Тираж 704 Подписное