Спосіб нанесення гальванічних залізних покриттів в проточному електроліті з великими дисперсними частинками

 

Винахід відноситься до відновлення зношених деталей машин і механізмів шляхом нанесення на їх поверхню гальванічних залізних покриттів в проточному електроліті.

Відомий спосіб нанесення гальванічних залізних покриттів на поверхню зношених деталей в проточному електроліті з метою відновлення їх геометричних розмірів і зміцнення поверхні [1]. При цьому відновлювана деталь і розчинну анод поміщають у спеціальну електролітичну комірку, через яку прокачується електроліт.

Недоліками такого способу нанесення гальванічних покриттів є ненадійність процесу фінішної електрохімічної обробки поверхні деталей перед нанесенням покриття, оскільки анодна обробка проводиться в спеціальному або робочому електроліті. Швидкість осадження покриттів заліза мала із-за необхідності підтримання невисокою катодного щільності струму у зв'язку з швидким збіднінням прикатодного шару електроліту катіонами і освіти плівок гідрооксидів на відновлюваної поверхні.

Найбільш близьким до пропонованого способу нанесення гальванічних покриттів є спосіб залізнення в проточному електроліті, до складу якого допо� покриттів [2]. У процесі електролізу частки такого розміру включаються до складу покриття.

Недоліками цього способу є:

- низька швидкість осадження покриття за невисокою гранично допустимої щільності катодного струму;

- невелика товщина гладких покриттів внаслідок інтенсивного протікання процесу утворення дендритів при використанні електроліту з дисперсними частками;

- зменшення виходу по струму заліза.

Завдання винаходу - забезпечення активації поверхні за рахунок її механічної обробки в процесі електролізу і підвищення продуктивності процесу за рахунок перемішування розчинів приэлектродном шарі і підвищення граничної щільності струму.

Технічний результат - підвищення швидкості осадження і збільшення максимальної товщини гладких покриттів.

Технічний результат досягається тим, що при нанесенні гальванічних покриттів в проточному електроліті, що включає приміщення відновлюваної деталі і розчинної анода в електролітичну комірку, підключення їх до джерела струму, прокачування через електролітичну комірку електроліту залізнення, що містить солі двовалентного заліза, соляну кислоту, а також тверді дисперсні частинки, від� 100-300 мкм, при цьому електроліз ведеться при щільності катодного струму понад 1 кА/дм2і швидкості гетерофазного потоку 9-11 м/с.

Дослідження інтенсифікації залізнення показали, що можна отримувати якісні залізні опади товщиною 0,06...1,3 мм з виходом по струму заліза 65...95%. Математичні моделі впливу параметрів електролізу на граничну товщину (Sn) та вихід за струмом (Вт) після перевірки їх адекватності і відкидання незначущих коефіцієнтів мали вигляд:

Їх аналіз показав, що інтенсифікація активації при збільшенні швидкості течії ЕС і вмісту в ньому абразивних частинок сприяє підвищенню граничної товщини покриття і розширення діапазону щільності струму, при якому виходять товсті якісні опади. Разом з тим, абразивний вплив гетерофазних потоків призводило до знімання частинок металу і деякого зменшення Вт. Другою причиною зменшення Вт може бути полегшення супутньої електроосадження заліза реакції виділення водню. Підтвердженням цього є відсутність майданчиків «граничного» струму реакції на кривих φcp- iдо(рис.1).

Рис.1. Потенциодинамические поляриз�ції електрокорунду, кг/м3: 1,23 - №100; 4 - поляризаційна крива заліза в стаціонарній ванні.

Оскільки поверхня відгуку параметрів Вт і Sn відносяться до типу зростаючого піднесення "гребеня" з центром, що знаходяться далеко від центру експерименту, з метою спрощення аналізу були побудовані криві рівного значення відгуків, отримані перетином поверхонь другого порядку площинами Xi=const. Вони показали, що в області найбільших величин незалежних змінних (швидкість потоку, вміст дисперсної фази (ДФ) в ЕС) можуть бути отримані якісні залізні покриття товщиною 0,3...1,1 мм при густинах струму 0,95...1,35 кА/дм2. Швидкість росту опадів може бути, таким чином, підвищено у 10...15 разів і складає 25...60 мкм/хв

Інтенсифікація гідромеханічного активування поверхні катода призводила до зниження шорсткості опадів. Найменша, отримана в дослідах шорсткість електролітичного заліза становила Rz=20 мкм (при V=9...11 м/с). Рівномірність розподілу покриття по поверхні катода також значно зростала (до ΔS=0,04 мм на 100 мм довжини). Зниження шорсткості покриттів і підвищення їх рівномірності обумовлено вирівнюванням електрохімічної активності різних зон � бульбашок, адсорбованих чужорідних частинок. Ця обставина дозволяє значно знизити припуск на фінішну обробку покриттів, зменшити час і витрати на нарощування деталей.

Варіюючи параметри процесу, можна змінювати мікротвердість опадів в межах 4,5...7,0 ГПа. Рівняння регресії, що адекватно описує залежність Нµ(ГПа) від швидкості потоку Х змісту ДФ Х2і щільності струму Х3після відкидання незначущих коефіцієнтів мало вигляд:

Слід зазначити, що в центрі досвіду при V=6 м/с, а=100 кг/м3і iдо=30,0 кА/м мікротвердість покриттів становила Нµ=5,83 ГПа, що практично збігається з величиною Нµ, отриманої з цього електроліту при iдо=2,0 кА/м2і стаціонарному електролізі, Рівняння (3.3) в канонічній формі: Нµ- 6,04=0,924X12-0,152X22-0.246X32, показує, що поверхня відгуку відноситься до типу мінімакс і має центр, розташований в області експерименту. В області ядра плану мікротвердість збільшується за рахунок активації поверхні катода (збільшення X1і Х2) і зменшується з ростом густини струму. Характер закономірностей, вии X1; X2; X3=const, пояснюється підвищенням міцності осаду внаслідок зменшення включень сторонніх частинок (газів, води, основних і гидроокисних сполук, шламу тощо) і впливом абразивних частинок на зростаючі кристали, що призводить до їх наклепу.

Опади, отримані при активному гидромеханическом впливі, відрізняються відсутністю шаруватості і впорядкованої волокнистою структурою, що нагадує молочний хром. Субмікротріщини в опадах спрямовані нормально поверхні підкладки. Перевірка їх міцності зчеплення з чавуном СЧ 21, анодно обробленим у 30% розчині сірчаної кислоти при 0,01...0,2 кА/м2протягом 12 с, показала, що зрушення і руйнування покриттів відбувалися при напругах 150...200 МПа. Ця величина порядку міцності основи.

Оскільки умови гідромеханічного активування сприяють очищенню поверхні від чужорідних частинок, була перевірена можливість анодної підготовки чавуну безпосередньо в електроліті залізнення. Дослідження показали, що при варіюванні щільності анодного струму в межах Х2=1,0...19 кА/м і часу обробки в діапазоні 20...120 с, величина міцності зчеплення електролітичного заліза з чавуном змінюється в межах 8�мі змінними, було: (τсц=74,8-20,3Х1-5,3Х2-13X1X2-16X22-12,6X12). В канонічній формі модель являє поверхню еліптичного параболоїда з максимумом в області експерименту. Випробуваний спосіб підготовки забезпечує досить хорошу сцепляемость опадів з основою і при подальшому його вдосконаленні може бути рекомендований для широкого застосування у виробництві, так як значно спрощує технологію за рахунок зменшення підготовчих операцій і скорочення обладнання, підвищує його економічність і екологічну безпеку. Таким чином, встановлено можливість отримання якісних опадів хрому і заліза при густинах струму в 7...15 разів, перевищують традиційні. Покриття, отримані з швидкісних гетерофазних потоків, володіє достатньо високими фізико-механічними властивостями.

Деякі результати експериментальних досліджень можна пояснити з точки зору електрохімічної теорії кристалізації. Згідно А.Т. Ваграмяну, однією з стадій, що лімітують швидкість електрохімічних реакцій на катоді, є адсорбція поверхнею чужорідних частинок, що знаходяться в електроліті, і проміжних продуктоности катода і зняття адсорбційних обмежень, Великі швидкості потоку викликають турбули-зацію прикордонних шарів, зрив і винесення в об'єм електроліту збіднених приэлектродних шарів і побічних продуктів електрохімічних реакцій. Інтенсифікація обміну електроліту дозволяє розширити діапазон густин струму, при яких виходять якісні залізні опади значної товщини.

Джерела інформації

1. Сайфулін Р.С. Неорганічні композиційні матеріали. М.: Хімія, 1983.

2. Гур'янов Г.В. Електроосадження зносостійких композицій. Кишинів: Штіінца, 1986.

Спосіб нанесення гальванічних залізних покриттів на деталі в проточному електроліті, що включає приміщення відновлюваної деталі і розчинної анода в електролітичну комірку, підключення їх до джерела струму, прокачування через електролітичну комірку електроліту, що містить солі двовалентного заліза і соляну кислоту, відрізняється тим, що в склад електроліту додатково вводять великі тверді дисперсні частинки розміром 100-300 мкм, при цьому електроліз ведуть при щільності катодного струму понад 1 кА/дм2і швидкості гетерофазного потоку 9-11 м/с.



 

Схожі патенти:
Винахід відноситься до області гальванотехніки і може бути використане в ювелірній, часовий, медичної, радіо - та електронно-технічної промисловості, а також у виробництві сувенірів та біжутерії. Електроліт містить на 1000 мас. частин складу: дицианоаурат калію 5-22; лимоннокислий калій 30-95; блескообразующую добавку 0,5-5; ультрадисперсних алмаз 10-42; ультрадисперсних оксид кремнію 80-90; воду інше. Для приготування електроліту в половині розрахованого кількості дистильованої води розчиняють задані кількості дицианурата калію, лимоннокислого калію і блескообразующей добавки, потім до отриманого розчину додають водну суспензію ультрадисперсного алмазу, перемішують, вводять решту кількість дистильованої води, при необхідності корегують значення pH до 3,6-3,8 і потім при перемішуванні вводять ультрадисперсних оксид кремнію. Технічний результат - після закінчення п'яти років зберігання електроліту осідання компонентів не спостерігалося, а покриття після 3-5 років зберігали міцність і блиск. 2 н.п. ф-ли, 2 ін.

Електроліт для нанесення покриття композиційного матеріалу на основі сплаву олово-цинк

Винахід відноситься до галузі електрохімії і може бути використане в умовах впливу агресивних середовищ, в тому числі в умовах морського і тропічного клімату. Електроліт містить, моль/л: сульфат олова 0,08-0,09, сульфат цинку 0,065-0,085, лимонну кислоту 0,31-0,33, цитрат лужного металу 0,65-0,68, препарат ОС-20 0,70-0,80 г/л, дифеніламін 0,20-0,32 г/л, фторопластову емульсію Ф-4Д-Е 0,25-0,30 г/л. Технічний результат: підвищення корозійної стійкості, зниження екологічної небезпеки при збереженні основних фізико-механічних параметрів покриттів. 2 табл., 2 іл., 1 пр.
Винахід відноситься до області гальванотехніки і може бути використане в різних галузях промисловості
Винахід відноситься до області гальванотехніки і може бути використане в різних галузях промисловості

Гальванічний композиційний матеріал на основі сплаву олово-цинк

Винахід відноситься до області гальванотехніки і може бути використане в машинобудуванні, автомобілебудуванні, морському транспорті та в інших галузях промисловості для збільшення корозійної стійкості покриттів на основі сплаву олово-цинк
Винахід відноситься до отримання гальванічних композиційних покриттів, зокрема на основі нікелю з дисперсною фазою у вигляді порошків наноалмазних

Спосіб отримання композитних полімер-оксидних покриттів на вентильних металах і їх сплавах

Винахід відноситься до області електрохімічної обробки поверхні виробів з вентильних металів і їх сплавів і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для отримання гідрофобних покриттів, що володіють високою зносостійкістю, а також антифрикційними властивостями і корозійною стійкістю
Винахід відноситься до області гальванотехніки, а саме до отримання покриттів з електролітів нікелювання з використанням в якості другої фази нанодисперсного порошку хрому диборида

Спосіб нанесення композиційних електрохімічних покриттів

Винахід відноситься до електролітичного осадження твердих зносостійких покриттів, а саме композиційних електрохімічних покриттів на основі заліза з металокерамічними частинками, які застосовуються для відновлення і зміцнення поверхонь деталей

Електроліт-суспензія для отримання покриттів нікель-фторопласт

Винахід відноситься до області гальванотехніки і може бути використано для отримання нікелевих композиційних покриттів
Up!