Способ получения железоцинкового покрытия

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснин

Социалистичвсиик

Рвс ттблии

<и926082 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22)Заявлено 03.04.80 (21) 2904259/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5l)NL. Кл.

С 25 В 3/66

3Ьауаарстееннвй каинтет

СССР на делам нзабретеннй н аткрытнй (53) УДК 62l 357..7(088.8) Опубликовано 07. 05. 82. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 07-05 82

В.П.Денисов, В.А.Лебедев, И.Ф.Ничков, В.И.Пятков и С.R.Ðàñnoïèí (72) Авторы изобретения

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗОЦИНКОВОГО

ПОКРЫТИЯ!

Изобретение относится к покрытиям металлами из расплава и может ..быть использовано для.нанесения на стальные изделия цинкового покрытия определенного состава.

Известен способ получения железо" цинкового покрытия на стальных изделиях, включающий погружение изделия в расплав цинка и последующий термодиффуэионный регулируемый отжиг. Данный способ позволяет получать покрытия с заданной концентрацией железа (4-7 мас.i) (1).

Однако недостатком его является отсутствие технологического контроля за составом покрытия в процессе

15 его нанесения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения цинкового покры20 тия, включающий злектроосаждение железоцинкового покрытия из хлоридного расплава при температуре выше температуры плавления цинка1,2 .

Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает получения на поверхности иэделия покрытия определенного состава.

При температурах электроосаждения цинка 430-460 С слой цинка, прилегающий к стальной подложке, взаимодействует со стальной основой с образованием железоцинкого сплава, в то время как на поверхности остается непрореагировавший цинк. Состав- и свойства покрытия во время проведения процесса не контролиру; ются. В .то же время получение железоцинковых покрытий с заданным содержанием железа необходимо в ряде случаев перед нанесением лакокрасочных покрытий, а также для плакирования.

Цель изобретения - получение заданного по составу покрытия и повйшение его однородности по толщине.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем

3 92608 электроосаждение цинка из хлоридного расплава при температуре выше тем. пературы плавления цинка, после осаж дения цинка осуществляют выдержку изделия в том we расплаве.без тоха в течение времени, необходимого для достижения значения потенциала покрытия большего, чем потенциал жидкого цинкового электрода сравнения. I0

Для получения покрытия с содержанием железа 4-7 мас.3 после осаждения цинка из хлоридного расплава вре. мени, необходимого для достижения

P потенциала покрытия 1-5 мВ относи тельно жидкого цинкового электрода сравнения.

Цинк наносят на поверхность стального изделия электролизом расплавлен. . ных солей, содержащих галогениды цин о ка, при 420-570 С и при ДК 0,10,4 А/см . После нанесения жидкого цинка изделие выдерживают при той же температуре в солевом расплаве при непрерывном измерении электрохимичес- 5 кого потенциала системы.

2 (ж) рдспл. электролит 7 п /Ге 7м(пк). (1)

По достижении фиксированного значе ния потенциала изделие извлекают из расплава и охлаждают со скоростью, устраняющей возможность дальнейшей диффузии железа в покрытие.

Потенциал системы (1) служит ме рой взаимодействия цинка и железа и не зависит от состава электролита

Е =E(С,у,Т), (Ч.) где, C - концентрация цинка в сплаве,, у - коэффициент активности цинка в сплаве, Т - температура.

Коэффициент активности цинка в сплаве является функцией температуры и состава сплава "= у (Т,С).

Для определенного состава (атомного и Фазового) E= fP) принято выражать в виде

Пример ы. Проводят опыты . по получению цинкового покрытия, содержащего 4-12 мас.3 железа. ) (идкий цинк наносят на стальное изделие электролизом расплава KCI-MpCI g25 мас.3 ZnCIg при 420-530 С и плот ности тока 0,1-0,4 А/см - из расчета 200-300 r цинка/м . После нанесения необходимого количества цинка отключают ток электролиза и измеряют потенциал сплава относительно жидксМ о цинка. По достижении определенного потенциала образец извле кают из расплава и охлаждают на воз. духе. Так получают образцы при потенциалах 0-3,5,7 и 9 мВ. Условия и результаты опытов приведены в таблице.

50. Е с1 +t).T, (9) где c{ и Ь ". постоянные

Зная зависимости (3 ) для Ее=Еп сплавов различного состава, по потен циалу, измеренному в данный момент времени E(), можно определить сос тав поверхностного слоя изделия.

2 4

Таким образом, значение электрохимического потенциала системы (1) в каждый момент времени однозначно определяется составом поверхностногс сплава Fe-Zn, что позволяет контролировать процесс диффузионного цинкования.

Соответствие потенциалов 1-5 мВ содержанию железа в поверхностном сплаве 4-7 мас ° 4 подтеерждается равновесными измерениями ЗДС, гальванического элемента (1) для сплавов, содержащих различное количество железа. На поверхности образца, извлеченного из расплава при потенциале

0 мВ, наблюдаются блестки избыточного металлического цинка, а при 7-8 мВсодержание железа в поверхностных сплавах 8-14 мас. . Время достижения потенциала зависит от температуры, плотности тока и изменяется (например для l-5 мВ) от 5 до 20 с при

530 С, от 10 до 30 с при 420 С при катодной плотности тока от 0,1 до 0 4 А/см. При температуре ниже 420 С о осаждается твердый цинк в виде дендритов, что не обеспечивает равномерно. го покрытия и существенно снижает скорость процесса. При температуре о выше 530 С содержание железа в поверхностном слое покрытия очень быстро (через 1-2 c) повышается до содержания, большего 7 мас ° 3. Получаемое при этом покрытие обладает совершенно другими эксплуатационными характеристиками.

926082

Пример

Содержание, железа в покрытии, Температура электролита, ос

Плотность тока, А/см

Spy,ÿ выдержки, с

Выдержка образца до потенциала, мВ

420

На поверхности изделия блестки металлического цинка

0,1

530

480

О,1

420

10 5

0,4

420

6,5

30.0,3

450

25 7

600

0,4

-450 г

ñ1

450

0,08 с1

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 2896/12 Тираж 687 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Положительный эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в гарантировании требуемого состава покрытия, в значительном упрощении технологии и в сокраще нии потерь циника, который защищен солевым расплавом и не окисляется (по сравнению с промышленной технологией цинкования из расплава

1. Способ получения железоцинкового покрытия на стальных изделиях, включающий электроосаждение цинка из хлоридного расплава при температуре выше температуры плавления цинка, отличающийся тем, что с целью получения покрытия заданного состава и повышения его одноt родности по толщине, после осаждения цинка осуществляют выдержку изО делия в том же расплаве без тока в течение времени, необходимого для достижения значения потенциала большего, чем потенциал жидкого цинково-. го электрода сравнения. зз 2. Способ по rtË, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью полу" чения покрытия с содержанием железа

4-7 мас.4, после осаждения цинка осуществляют выдержку в расплаве о без тока до достижения потенциала

"1-5 мВ относительно жидкого цинкового электрода сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США У 332340, кл.427-360., опублик. 1964.

2. Иатиасовски К. и др. Электролитическое осаждение металлов в ðàñïлавленных солях. -"Электроосаждение и поверхностная .обработка", т.1, Р 1, 1972, с. 43-57 °