СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ХРОМОУГЛЕРОДНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2012 года по МПК C25D15/00 

Описание патента на изобретение RU2459018C2

Изобретение относится к электролитическому нанесению покрытий на металлы и может быть использовано в металлургии и машиностроении для получения коррозионно-стойких твердых хромовых покрытий с сохранением электропроводимости, сопоставимой с электропроводностью стали Ст3, при изготовлении токопроводящих и токоотводящих стержней в электролизной промышленности цветных металлов.

Известны способы нанесения композиционных покрытий на основе хрома с введением в покрытие мелкодисперсных частиц алмаза и оксида алюминия Al2O3 (пат. SU 1694710 А1, 30.11.1991; пат. SU 1481272 А1, 23.05.1989; пат. WO 94/23095 А1, 13.10.1994; пат. WO 89/07668 А1, 24.08.1989).

Наиболее близким аналогом к изобретению является способ получения композиционных покрытий на основе хрома, включающий электрохимическое осаждение из электролита на основе хромовой кислоты, содержащего взвесь коллоидных частиц алмаза (пат. RU 2031982, C25D 3/06, 15/00).

Однако покрытия, получаемые из этих составов электролитов, имеют недостаточную электропроводность для применения их в качестве защиты от коррозии токопроводящих элементов технологического оборудования.

Задачей изобретения является повышение физико-механических и антикоррозионных характеристик покрытия с сохранением электропроводимости покрытия, сопоставимой с электропроводностью стали Ст3, равной 0,5×107 См/м.

Технический результат достигается тем, что способ получения композиционных покрытий на основе хрома, включающий электрохимическое осаждение из электролита на основе хромовой кислоты, согласно изобретению электролит на основе хромовой кислоты содержит коллоидные кластерные частицы графита, измельченные до размеров, приближающихся к 200 нм, хромовый ангидрид CrO3 и сульфат кальция CaSO4 при следующем соотношении ингредиентов, г/л:

CrO3 - 250,

CaSO4 - 20,

коллоидные кластерные частицы графита - 15.

В приготовленный и проработанный электролит на основе хромовой кислоты вводят коллоидные кластерные частицы графита, измельченные до размеров, приближающихся к 200 нм. Коллоидные кластерные частицы графита получают окислением дисперсного природного графита, а измельчение частиц графита проводят на бисерной мельнице. Коллоидные кластерные частицы графита описаны в ряде литературных источников, например А.С.Фиалков. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе. М.: Аспект-пресс, 1997, 718 с.

Таким образом, электролит на основе хромовой кислоты, содержащий хромовый ангидрид CrO3, сульфат кальция CaSO4 и коллоидные кластерные частицы графита, измельченные до размеров, приближающихся к 200 нм, при следующем соотношении ингредиентов, г/л: CrO3 - 250, CaSO4 - 20, коллоидные кластерные частицы графита - 15, приобретает высокую электропроводность за счет введения в него мелкодисперсных коллоидных кластерных частиц графита. Ионы хрома, двигаясь через объем электролита на основе хромовой кислоты к поверхности обрабатываемого изделия - катода, окружают находящиеся в электролите на основе хромовой кислоты коллоидные кластерные частицы графита. Так как размеры ионов хрома меньше размеров коллоидных кластерных частиц графита, то один коллоидный кластер графита окружается несколькими ионами хрома. Ионы хрома, имея высокую по отношению к коллоидным кластерам графита скорость, захватывают их и увлекают к поверхности катода. При этом возникающий в электролите электрофоретический эффект интенсифицирует продвижение коллоидных кластеров графита к обрабатываемому изделию и создает упорядоченное равномерное распределение коллоидных кластерных частиц графита вокруг поверхности катода. Таким образом, за счет упорядоченной плотной упаковки ионов хрома вокруг коллоидных кластерных частиц графита на поверхности обрабатываемого изделия формируется композиционное покрытие.

В данном случае процесс хромирования предназначен для получения жаростойких и коррозионно-стойких хромовых покрытий с сохранением электропроводимости, сопоставимой с электропроводностью стали Ст3.

Пример выполнения способа получения композиционного хромоуглеродного покрытия.

Хромирование выполняется в следующем порядке. Образец из стали Ст3 обезжиривают ацетоном, протравливают в соляной кислоте и промывают. В ячейку со свинцовыми анодами заливают электролит на основе хромовой кислоты, содержащий хромовый ангидрид CrO3, сульфат кальция CaSO4 и коллоидные кластерные частицы графита, измельченные до размеров, приближающихся к 200 нм, при следующем соотношении ингредиентов, г/л: CrO3 - 250, CaSO4 - 20, коллоидные кластерные частицы графита - 15, в который погружают образец из стали Ст3. Подключают источник постоянного тока и устанавливают силу тока, равную 35 А/дм2. Время электролиза составляет 30-60 минут и обеспечивает получение композиционного покрытия толщиной около 10 мкм.

Жаростойкость полученного композиционного покрытия составляет более 1200°С, электропроводность и коррозионная стойкость при температуре 900°С увеличиваются в 2 раза по сравнению с электропроводностью и коррозионной стойкостью стали Ст3.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав электролита отличается от известного введением нового компонента, а именно коллоидных кластерных частиц графита, измельченных до размеров, приближающихся к 200 нм. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критериям «новизна» и «существенные отличия».

Похожие патенты RU2459018C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ХРОМОВЫХ ПОКРЫТИЙ 2014
  • Баранов Анатолий Никитич
  • Янюшкин Александр Сергеевич
  • Янченко Наталья Ивановна
  • Тимкина Екатерина Викторовна
  • Рычков Даниил Александрович
RU2576797C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ХРОМА 1992
  • Макарченко Л.В.
RU2031982C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ХРОМА 2001
  • Шилов Н.И.
  • Ларионов Б.В.
  • Снарский В.Е.
RU2202007C1
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ХРОМОВОГО ПОКРЫТИЯ 2009
  • Ткачев Алексей Григорьевич
  • Литовка Юрий Владимирович
  • Дьяков Игорь Алексеевич
  • Кузнецова Ольга Александровна
RU2422563C1
Способ получения композиционного металл-алмазного покрытия на поверхности медицинского изделия, дисперсная система для осаждения металл-алмазного покрытия и способ ее получения 2020
  • Есаулов Сергей Константинович
  • Есаулова Целина Вацлавовна
  • Миняева Елена Владимировна
RU2746730C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОМОДИФИЦИРОВАННОГО ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ХРОМОВОГО ПОКРЫТИЯ 2009
  • Ткачев Алексей Григорьевич
  • Литовка Юрий Владимирович
  • Дьяков Игорь Алексеевич
  • Кузнецова Ольга Александровна
RU2422562C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ХРОМИРОВАНИЯ 2020
  • Котомчин Алексей Николаевич
  • Зорин Владимир Александрович
  • Синельников Анатолий Фёдорович
RU2762695C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ХРОМА 2002
  • Смирнов П.Н.
  • Голубчик Э.М.
  • Снегирев В.Ю.
RU2221905C1
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ХРОМАЛМАЗНЫХ ПОКРЫТИЙ 1995
  • Никитин Евгений Васильевич
  • Корытников Александр Васильевич
  • Бреусов Олег Николаевич
  • Зайцева Татьяна Николаевна
  • Слюсарев Станислав Яковлевич
  • Грищук Наталья Борисовна
RU2107115C1
Электролит на основе соединений трехвалентного хрома для получения композиционного покрытия 2021
  • Кругликов Сергей Сергеевич
  • Тележкина Алина Валерьевна
  • Кузнецов Виталий Владимирович
  • Душик Владимир Владимирович
RU2760141C1

Реферат патента 2012 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ХРОМОУГЛЕРОДНОГО ПОКРЫТИЯ

Изобретение относится к электролитическому нанесению покрытий на металлические изделия и может быть использовано в металлургии и машиностроении. Способ включает электрохимическое осаждение покрытия из электролита на основе хромовой кислоты, при этом электролит содержит хромовый ангидрид CrO3, сульфат кальция CaSO4 и коллоидные кластерные частицы графита, измельченные до размеров, приближающихся к 200 нм, при следующем соотношении ингредиентов в электролите, г/л: хромовый ангидрид CrO3 250; сульфат кальция CaSO4 20; коллоидные кластерные частицы графита 15. Технический результат - снижение пористости покрытия, повышение его жаростойкости и коррозионной стойкости с сохранением электропроводности покрытия, сопоставимой с электропроводностью стали Ст3.

Формула изобретения RU 2 459 018 C2

Способ нанесения композиционных хромовых покрытий на металлические изделия, включающий электрохимическое осаждение покрытия из электролита на основе хромовой кислоты, отличающийся тем, что электролит на основе хромовой кислоты содержит хромовый ангидрид CrO3, сульфат кальция CaSO4 и коллоидные кластерные частицы графита, измельченные до размеров, приближающихся к 200 нм, при следующем соотношении ингредиентов в электролите, г/л:
хромовый ангидрид CrO3 250 сульфат кальция CaSO4 20 коллоидные кластерные частицы графита 15

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2459018C2

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ХРОМА 1992
  • Макарченко Л.В.
RU2031982C1
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НИКЕЛЬ-КОЛЛОИДНЫЙ ГРАФИТ 2007
  • Целуйкин Виталий Николаевич
  • Яковлев Андрей Васильевич
  • Финаенов Александр Иванович
  • Краснов Владимир Васильевич
  • Настасин Владимир Александрович
  • Забудьков Сергей Леонидович
RU2354760C2
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ 1993
  • Ким В.Е.
  • Мисоночников А.Л.
  • Румянцев Б.В.
RU2121016C1
Способ размножения копий рисунков, текста и т.п. 1921
  • Левенц М.А.
SU89A1

RU 2 459 018 C2

Авторы

Баранов Анатолий Никитич

Юдин Алексей Николаевич

Янюшкин Александр Сергеевич

Рычков Даниил Александрович

Даты

2012-08-20Публикация

2010-07-20Подача