Электролит хромирования и способ его приготовления Советский патент 1987 года по МПК C25D3/04 

Изобретение относится к гальвано- етегии, в частности к нанесению электролитических хромовых покрытий.

Цель изобретения - повышение стабильности электролита.

Предлагаемый электрдлит хромирования содержит хромовый ангидрид, серную кислоту, искусственный технический криолит и карбоновую кислоту, выбранную из группы, включающей ща- ,велевую, винную, лимонную кислоты при следующем соотношении компонентов, г/л:

Хромовый ангидрид 150-250 Серчая кислота 1-3

Искусственный технический криолит (в пересчете на фтор)4-9

Карбоновая кислота0,5-2,0

При этом электролит готовят раство- рением хромового ангидрида в воде, после чего в него вводят криолит и карбоновую кислоту, причем вводят порциями 1-2 и 0,1-0,5 г/л соответственно и после введения каждой порции криолита и карбоновой кислоты электролит прорабатывают током из расчета 1-1,5 А-ч/л. Завершающей операцией является вьщеление в электролит серной кислоты. Электроосаждение ведут при плотности тока 50-70 А/дм и температуре 45-50 С.

Исследования показывают, что если

при приготовлении электролита, не содержащего серной кислоты, сочетать дозированное введение криолита в хро- мово-кислый раствор с пропусканием количества электричества 1-1,5 А ч/л то удается стабилизировать свойства электролита, что выражается в посто- листве выхода хрома по току. Осущестление только одной операции - порционного введения криолита практически

не дает положительного эффекта даже на начальной стадии эксплуатации криолитного электролита. И только сочетание порционного введения совместно криолита и карбоновой кислоты с последующим пропусканием количества электричества, равного 1 - 1,5-А ч/л, после вве дения порций обоих компонентов приводит к достижению положительного эффекта - выход по току остается

5

О

5

0

5

5 о

Q ,, „

постоянным в -течение года испытаний. Проработку электролита проводят в интервале плотностей тока 5-7,5А/дм2, пропуская количество электричества 1-1,5 А-ч/л. Пропускание количества электричества меньше 1 А-ч/л недостаточно для стабилизации свойств электролита, а увеличение свыше 1,5 А-ч/л нецелесообразно, так как уже достигнуто постоянство выхода по току, качество же осадков при пропускании большего количества электричества может ухудшиться. ,

Снижение вводимых порций криолита меньше 1,0 г/л (на фторион) нецелесообразно из-за увеличения времени приготовления электролита. Введение же порций больших чем 2,0 г/л не дает положительного эффекта - выход по току в процессе эксплуатации падает.

Уменьшение порции карбоновой кислоты ниже 0,1 г/л ке повышает стабильности электролита, а выход по току не достигает оптимального значения. Увеличение же порции более 0,5 г/л практически не оказывает влияния на выход по току, а качество осадка может ухудшаться.

Содержание криолита в электролите хромирования необходимо поддерживать в интервале от 4 до 9 г/л. При содержании криолита выше и ниже указанных концентраций выход хрома по току падает.

Кроме того, высокий выход хрома по току, постоянный в течение длительного времени испытаний, а также высокое качество покрытий достигается при содержании карбоновой кислоты в электролите хромирования только в интервале 0,5-2,0 г/л. При концент- рации кислоты ниже 0,5 г/л выход металла по току , падает уже через несколько дней работы свежеприготовленного электролита. При увеличении концентрации карбоновой кислоты выше 2,0 г/л выход по току продолжительное время сохраняет свое высокое значение, однако при этом качество хромовых покрытий ухудшается..

Положительный эффект, имеющий место при реализации изобретения, обуславливается тем, что фторалюминат вступает в реакцию взаимодействия с ионами трехвалентного хрома и продуктами окислительно-восстановительной реакции хромовой и карбоновой кислоты, что приводит к изменению свойств электролита и, в частности, повышает стабильность электролита.

Электролиты готовят следующим образом.

В раствор хромового ангидрида с концентрацией 150-250 г/л и температурой 45-50 С вводят криолит порциями по 1,0-2,0 г/л и карбоновую кислоту (щавелевую, лимонную, винную порциями по 0,1-0,5 г/л до концентрации 4,0-9,0 и 0,5-2,0 соответственно. После введения каждой порции обоих компонентов электролит прорабатывают током плотностью 5-7 А/дм из расче- та 1,0-1,5 А-ч/л.

Составы электролитов, режимы осаждения и свойства электролитов и покрытий представлены в таблице.

Как видно из представленны данных электролит, приготовленный согласно предлагаемому способу., является усточивым в работе и после длительного хранения выход металла по току сохраняется постоянным весьма продолжи- тельное время.

. Предлагаемый электролит, а также способ его приготовления могут быть использованы в технологии нанесения толстослойных износостойких хромо- вых покрытий, широко применяемых для повышения долговечности стальных деталей в машиностроительной, авиационной,, судостроительной и других отраслях промышленности.

Искусственньм криолит

Щавелевая кислота

Лимонная кислота

Винная кислота

Порции криолита

Порции карбоновой кислоты

Формул

изобретения

1.Электролит хромирования, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту и искусственный технический криолит, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности электролита, он дополнительно содержит карбоновую кислоту, выбранную из группы, включающей щавелевую, лимонную, винную кислоты при с едую- щем соотношении компонентов, г/л:

Хромовый йнгидрид 150-250 Серная кислота 0,5-2,0

Искусственный технический криолит (в пересчете на F ) 4,9-9,0

Карбоновая кислота 0,5-2,0

2.Способ приготовления электролита хромирования, включающий растворение хромового ангидрида с последующим добавлением серной кислоты

и технического криолита, отличающийся тем, что, с целью по- вьш1ения стабильности электролита, перед добавлением серной кислоты в электролит вводят технический криолит и карбоновую кислоту порциями по 1-2 и 0,1-0,5 г/л соответственно и после введения каждой порции прорабатывают током из расчета 1,0-1,5 А-ч/л

9,0

- 2,0

1,8 0,4

8,0

2,5 9,0

2,0 2,0 0,5

1,0 1,3

50 45

50 60

0,87 0,71

50 50 57 72

25 26

Блеет

Микротвердость,

кг/мм21050

Внутренние напряжения для 1700 10 мкм.кг/см

Пористость, чис- 950 ло площадок на 1 мм

Износостойкость (в паре с бронзой при нагрузке 60 кг/см2) ,г/м2. ч 0,003

Наводо раживание

для 10 мкм,

см /ЮОг хрома 6,8

Рассеивающая способность электролита, коэффициент равномерности распределения тока Krv (ячейкиХулла) 4,2

Кроющая способность в ячейке Хулла (10 А, 3 мин) ,

мм

Подтравливание стали СтЗ при катодной поляризации 20 МА/см2 мг/см

2000

840

6,4

4,6

80

79

1240 1296

2050 2000

650

600

6,65

6,3

4,85

78

80

1080 1060 1800 2030 900 630

0,004 0,008 0,007 0,006 0,007

6,05,8

4,77 3,85,1

80 70

0,25 0,4 0,8 0,85 0,18 1,2

Продолжение таблицы

1,5 50

70

0,65 50

77 26

50 50

0,87 50

57 25

50 60

0,71 50

70 26

1296

2000

600

1080 1060 1800 2030 900 630

6,65

6,3

4,85

4,77 3,85,1

79

78

80

80 70

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электролитическому хромированию, и может быть использовано в машиностроительной авиационной, судостроительной и др. отраслях промышленности для получения износостойких хромовых покрытий большой толщины. Целью изобретения является повьшгение стабильности электролита на основе хромового ангидрида. серной кислоты и технического криолита. Для этого в электролит дополнительно вводят карбоновую кислоту, выбранную из группы, включающей щавелевую, лимонную и винную кислоты, причем при приготовлении электролита сначала к раствору хромового ангидрида вводят исрсугственный технический криолит и карбоновую кислоту порциями по 1-2 и 0,1-0,5 г/л соответственно с проработкой электролита током из расчета 1,0-1,5 ч/л после введения каждой порции обоих компонентов, после чего в электролит вводят расчетное количество серной кислоты.Электролит имеет следующий состав, г/л: хромовый ангидрид 150-250;серная кислота 0,5-2,0; искусственньй технический криолит 4,0-9,0; карбоновая кислота 0,5-2,0. Введение .в электролит карбоновой кислоты и определенный способ его приготовления повышают стабильность электролита и поз- волямт осуществлять процесс хромирования с одним и тем же выходом по току в течение года, 2 с.г(.ф-лы,1 табл. ю (Л со о 00 а 4 00