Способ электролитического осаждения железного покрытия Российский патент 2024 года по МПК C25D15/00 

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности, для электролитического осаждения твердых, износостойких покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей стальных деталей.

Известен способ электролитического осаждения из хлористого электролита железнения, содержащего 200-250 г/л хлористого железа и 2-3 г/л соляной кислоты. (Мелков М. П. Твердое осталивание автотракторных деталей. М., «Транспорт». 1971. с 19-20). Однако применяемый в этом способе электролит работает при высокой температуре (60-80°С) и обеспечивает получение покрытий со значением микротвердости 4500-6500 МПа.

Недостатком данного способа является недостаточная микротвердость и износостойкость покрытия.

Для получения электролитического покрытия, обладающего повышенной микротвердостью и износостойкостью, предлагается способ электролитического осаждения из электролита, содержащего хлорид железа и соляную кислоту, а в качестве композиционного материала, порошок быстрорежущей стали ПР-10Р6М5, регламентированный нормативами ГОСТ 28377-89, при следующем соотношении компонентов, кг/м:

хлорид железа - 350-400;

порошок железный инструментальный ПР-10Р6М5 - 5-10;

соляная кислота - 0,5-2.

Процесс осаждения ведется при температуре электролита 273-333 К и интервале катодных плотностей тока 10-60 А/дм². Получаемое покрытие имеет следующий состав: железо 93-97%, композит Р6М5 3-7%. Поверхность покрытия гладкая, блестящая.

Концентрация хлорида железа в электролите находится в пределах 350-400 кг/м³. Нижний предел показывает зону минимальной вязкости. Верхний предел показывает зону максимальной электропроводности. (Швецов А.Н. Основы восстановления деталей осталиванием. Омск, 1973, с. 77-79.)

Порошок железный инструментальный ПР-10Р6М5 добавляется в электролит в пределах 5-10 кг/м³. Ниже 5 кг/м³ применение порошка нецелесообразно, т.к. получаемое покрытие по твердости близко к покрытию твердым электролитическим железом. Выше 10 кг/м³ применение порошка приводит к образованию большого числа композиционных включений, что резко ухудшает качество электроосажденного покрытия, приводит к росту внутренних напряжений и растрескиванию покрытия. Наиболее оптимальным является содержание порошка 8 кг/м³. Получаемое покрытие имеет микротвердость 9000 МПа.

Для поддержания кислотности электролита (рН) добавляется соляная кислота в количестве 0,5-2,0 кг/м³. Верхний предел установлен из экономических соображений, электроосаждение железа на катоде происходит с одновременным разряжением водорода. С повышением содержания соляной кислоты резко увеличивается количество разряжающегося водорода и падает выход по току. Нижний предел выбран по качественным характеристикам структур электролитического железа. При содержании соляной кислоты меньше 0,5 кг/м³ происходит сильное защелачивание прикатодного слоя. Гидроокись, образующаяся в прикатодном слое, включается в покрытие и этим ухудшает его структуру. Наиболее оптимальным вариантом данного электролита является содержание соляной кислоты 1,5 кг/м³.

Электроосаждение происходит при температуре 273-333 К. Нижний предел ограничен диффузионными свойствами электролита. Выше 333 К не происходит значительных качественных изменений покрытия. Катодная плотность тока для данного электролита находится в пределах 10-60 А/дм². Ниже 10 А/дм² плотность тока использовать нецелесообразно, т.к. целью получения электролита является повышение производительности процесса, а при низкой катодной плотности тока - малый выход по току. При катодной плотности тока больше 60 А/дм² происходит интенсивное дендритообразование.

На основе проведенных испытаний оптимальным режимом являются условия, приведенные в примере:

Электролит получают соединением растворов в дистиллированной воде хлорида железа с содержанием 350 кг/м³, соляной кислоты 1,5 кг/м³ и добавлением порошка ПР-10Р6М5 в количестве 8 кг/м³, присутствующего в растворе в виде суспензии. Анодом служит низкоуглеродистая сталь. Предварительно деталь подвергается обезжириванию венской известью и анодной обработке в растворе 30% серной кислоты. Электроосаждение происходит при температуре 293 К на постоянном токе с катодной плотностью тока 50 А/дм². Для нахождения порошка железа во взвешенном состоянии, электролит должен постоянно перемешиваться, для чего используются механические мешалки.

Покрытия, полученные из предлагаемого электролита, обладают высокой износостойкостью и микротвердостью до 9000 МПа. Все это позволяет использовать электролитические композитные покрытия в народном хозяйстве для восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин.

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности для электролитического осаждения железных покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей стальных деталей. Способ включает осаждение композиционного покрытия из электролита, содержащего хлорид железа, порошок железный инструментальный ПР-10Р6М5, соляную кислоту и дистиллированную воду при следующем соотношении компонентов, кг/м³: хлорид железа 350-400, порошок железный инструментальный ПР-10Р6М5 5-10, соляная кислота 0,5-2,0, при температуре электролита 273-333 K, интервале катодных плотностей постоянного тока 10-60 А/дм² и непрерывном перемешивании электролита механической мешалкой. Технический результат: получение гладких, блестящих покрытий с микротвердостью до 9000 МПа. 1 пр.

Способ электролитического осаждения железного покрытия из электролита, включающего хлорид железа, соляную кислоту, отличающийся тем, что электролит дополнительно в качестве композиционного материала содержит порошок железный инструментальный ПР-10Р6М5, при следующем соотношении компонентов, кг/м³:

хлорид железа 350-400 порошок железный инструментальный ПР-10Р6М5 5-10 соляная кислота 0,5-2,

причем процесс осаждения покрытия ведут при температуре электролита 273-333 K, интервале катодных плотностей тока 10-60 А/дм² и непрерывном перемешивании электролита механической мешалкой.