ЭЛЕКТРОЛИТЫ ЖЕЛЕЗНЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК C25D3/20 

Изобретение относится к области элекрохимии и может быть использовано в промышленности при ремонте машин и оборудования.

Известны электролиты для восстановления изношенных деталей машин (Дасоян М.А., Пальмская И.Я., Сахарова Е.В. «Технология электрохимических покрытий». - Л.: Наука, 1989 г.), включающие железо двухлористое и соляную кислоту.

Недостатком применения электролита при процессе железнения является необходимость подогрева электролита до 70...80°С, что включает необходимость применения тепло- и кислотостойких материалов для футеровки внутренней поверхности ванны, а также требует устройства для подогрева электролита и строгого соблюдения заданной температуры, мощной системы вентиляции, что усложняет конструкцию ванны и ее обслуживание.

Наиболее близким по технической сущности является холодное железнение периодическим током (Батищев А.Н. Пособие гальваника-ремонтника. М., изд-во «Колос», 1980 г.) с использованием электролита железнения на основе железа хлористого - 200-250 г/л.

Недостатком является то, что осаждение железных покрытий возможно лишь при малой плотности тока, что обуславливает низкую производительность процесса.

Задача - восстановление изношенных деталей машин или упрочнение оборудования холодным железнением.

Технический результат - получение покрытия расчетной толщины.

Технический результат достигается путем холодного железнения с применением переменного (ассиметричного) тока с электролитом на основе двухлористого железа.

Сущность предлагаемого изобретения в том, что разработан новый состав электролита, состоящий из следующих компонентов, г/л:

Железо двухлористое380-420Серная кислота0,8-1,0Йодистый калий3-5Соляная кислотадо рН 0,8-1,0

Преимущество предложенного электролита в том, что именно такое количественное и качественное сочетание компонентов позволяет провести процесс осаждения железа при низкой температуре и регулировать (необходимую толщину слоя) твердость осадка от 18-62 ед. по шкале Роквелла.

Процесс железнения ведут при температуре 18-25°С. Гальваническое железнение осуществляется следующим образом. Подготовку изношенных поверхностей деталей к железнению осуществляют известным способом. Изношенные детали очищают от грязи и остатков масел ветошью, смоченной в бензине. Необрабатываемые участки деталей изолируют парафино-канифольной мастикой. Затем проводят монтаж деталей на подвесные приспособления и подвергают анодному пассивированию в 30-40% серной кислоте, осуществляют промывку деталей в холодной проточной воде, после чего проводят наращивание. Для получения качественного покрытия и хорошего сцепления осаждаемого металла с основой необходимо произвести вывод процесса покрытия на рабочий режим. Вывод на рабочий режим осуществляется при помощи преобразователя асимметричного тока, путем постепенного уменьшения амплитуды тока анодного полупериода. Вывод процесса электролиза на рабочий режим осуществляется следующим образом.

При включении всех тумблеров анодного плеча преобразователя устанавливается величина катодно-анодного отношения В=1,3; после чего включается преобразователь асимметрично-переменного тока (АПТ). Этот режим выдерживается 1 минуту. Затем постепенно выключением секции реостата анодного плеча преобразователя величина катодно-анодного отношения доводится до значения В=8-10 (Шлугер М.А. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник. 1985 г.)

В данном способе в качестве электролита на основе двухлористого железа используют электролит, содержащий компоненты в следующем соотношении, г/л: двухлористое железо - 380 - 420; серная кислота - 0,8-1,0; йодид калия - 3-5; соляная кислота - до рН 0,8-1,0. С повышением концентрации FeCl₂ H₂O до 420 г/л величина удельной электропроводности возрастает и приобретает максимальное значение при указанной концентрации. Дальнейшее повышение концентрации сопровождается снижением электропроводности. Малоконцентрированный электролит получил широкое применение для восстановления деталей твердым железнением на авторемонтных заводах. В электролите получают плотные и гладкие покрытия высокой твердости HV=450-650, толщиной 0,8-1,5 мм.

Заявляемая химико-технологическая система холодного железнения на ассиметричном переменном токе отличается от прототипов тем, что ее необходимо проводить при низкой температуре (18-25°С) и возможно регулирование нужной толщины слоя, твердости, износостойкости, что не требует введения добавок (см. таблицу).

Таким образом, данный технологический процесс имеет ряд преимуществ, в частности, процесс осаждения железа ведется при низкой температуре (18-25°С), и имеется возможность регулирования твердости осадка (от 18-62 ед. по шкале Роквелла).

Сравнительные характеристики химико-технологических систем (ХТС)Наименование характеристики системыОписание химико-технологической системыЗаявляемыйПрототип (1)Состав электролитаЖелезо двухлористое (FeCl₂ Н₂O),г/л380 - 420113,4-124,7Серная кислота (H₂SO₄), мл/л0,8-1,0Не содержитЙодистый калий (KJ), г/л3-5Не содержитСоляная кислота (HCl), до рН0,8-1,00,5-1Температура (t°C)18-2570-80Плотность тока (i), А/дм²2030-50Микротвердость Fe-слоя, кг·с/мм²620500Толщина Fe-слояРегулируется ХТСРегламентируется появлением дендритовВлияние компонентов электролитаH₂SO₄-предупреждает шероховатость покрытия. KJ-препятствует окислению FeCl₂ и FeCl₃Необходимо добавлять вещества для выравнивания, покрытия и предотвращения окисления двухлористого железаДобавки к электролитуНе требуетсяУвеличение толщины слоя возможно за счет повторного нанесения железа после механической обработки или введения добавок (MnCl₂; глицерин 60-70 г/л; сахар 30-40 г/л ). Добавляя органические вещества, можно получить покрытия с повышенным содержанием углерода (0,5-0,6%)

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в промышленности при ремонте машин и оборудования. Электролит железнения содержит: железо двухлористое 380-420 г/л; серную кислоту 0,8-1,0 мл/л; йодистый калий 3-5 г/л; соляную кислоту до рН 0,8-1,0. Количественное и качественное сочетание компонентов позволяет провести процесс осаждения железа при низкой температуре и регулировать толщину слоя, твердость и износостойкость без введения добавок. 1 табл.

Электролит железнения, включающий двухлористое железо, отличающийся тем, что он содержит

Железо двухлористое FeCl₂·H₂O380-420 г/лСерная кислота H₂SO₄0,8-1,0 мл/лЙодистый калий KJ3-5 г/лСоляная кислота HClдо рН 0,8-1,0