Способ электролитического железнения Советский патент 1989 года по МПК C25D3/20 C25D21/18 

(21)4295115/23-02

(22)10.08.87

(46) 30.03.89. Бкш. № 12

(71)Кишиневское научно-производственное объединение технологии электробытового мао1инос троения Технология

(72)О.В.Ковалева, Н.Т.Окопная и В.В%Ковалев

53) 621.357.7.669.13(088.8)

(56)Бобанова Ж.И. и др. Исследование влияния добавок на процесс стабилизации электролитов железнения. Электронная обработка материалов, 1983, 1 (109), с.32-35.

Авторское свидетельство СССР № 346388, кл. С 25 D 3/20, 1970. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ЖЕЛЕЗНЕНИЯ

(57)Изобретение относится к нанесению железных покрытий электролитическим способом и регенерации электролита, может быть использовано при восстановлении изношенных деталей машин. Цель изобретения - повьшение стабильности электролита. По изобретению способ электролитического железнения включает введение в хлористый электролит в процессе осаждения .сернистого ангидрида путем барботажа его через нижнюю зону электролита, содержапдую ожижен 1е переменным магнитным полем сферические магнктотвер- дые частицы, покрытые слоем полимера ного материала. Способ улучшает стабильность электролита в 2-3 раза по сравнению с известным и позволяет поддерживать концентрацию трехвалентного железа в хлористом электролите не выше 0,2 г/л при длительном электролизе. 1 табл.

с (б

Изобретение относится к нанесению железных покрытий электролитическим способом и регенерации электроллтов и может быть использовано при восстановлении изношенных деталей машин.

Целью изобретения является повышение стабильности электролита.

Способ электролитического железнения включает введение в хлористый электролит в процессе осаждения сернистого ангидрида путем барботажа его через нижнюю зону-электролита, содержащую ожиженные переменным магнитным полем сферические магнитотвер- дые частицы, покрытие слоем полимерного материала.

При добавлении сернистого ангидрида в зону магнитно-ожиженного слоя происходит комплексная обработка электролита, которая способствует его стабилизации и улучшению качества гальванопокрытий.

Сернистый ангидри д в водной среде эффективно восстанавливает ионы Fe (ill) до двухвалентного состояния и одновременно способствует обескислороживанию электролита. Продукты его растворения в воде, обладая кислой реакцией, взаимодействуют с гид- ролизовавшимися ионами Fe (ill), которые из-за низких значений рН- rHflpatoo6pa3OBaHHH находятся в раст4

О 00

воре электролита в виде гидроксидов в коллоидном состоянии. Кроме того, при введении в электролит сернистого ангидрида образующаяся сернистая кислота и продукты ее окисления -поддерживает pFI электролита в заданных пределах кислотности, поскольку электролит в процессе эксплуатации имеет тенденцию к защелачиванию. Продукты его окисления в виде сульфат-ионов обладают дополнительным стабилизирующим действием благодаря образованию п растворе электролита более устойчивых координационных валентных связей с ионами Fe (ll).

Введение сернистого ангидрида производится прежде всего для прямог восстановления окислившейся части , Fe . Кооичество окис- лившемся электролите может составлят до 5 г/л и более, в то время как растворимость кислорода находится в пределах от 0,0045 до 0,0014 г/л (в зависимости от температуры).

. При введении Сернистого ангидрида в дозируемых количествах для протекания направленного взаимодействия его с ионами и перевода в Fe -ионы контроль йроводится, напри мер, по изменению величины потенциала для исключения избытка 80 -ионов в электролите.

В переменном электромагнитном пол сферические частицы магнитотвердого материала приобретают интенсивное хаотическое поступательное и вращательное двгокенйе и способствует тур- булизации электролита за счет сталкивания частиц мелоду собой,и стенками ванны. Это приводит к образованию однородной структуры псевдоожиженног слоя и создаются гидродинамические условия, обеспечивающие равномерност распределения химического взаимодей- ствия в электролита и снижени локализации протекающих при этом процессов.

За счет больших скоростей движения частиц в объеме электролита образуются зоны с повьшенным и пониженным давлением, что способствует разрушению коллоидных частиц гидро- ксида лселеза (ill). При этом создаются условия для более равномернох о и ускоренного взаимодействия сернистого анградрида или продукта его растворения В воде с ионами Fe (III) и кислородом. Постоянное магнитное

0

0 5

Q

5

0

0

5

поле, создаваемое самой сферической магнитной загрузкой, также способствует пептизации коллоидов и проявлению компонентами в растворе более высокой хиг-шческой активности.

Сернистый ангидрид -вводят в маг- нитоолшженный слой в нижней части электролита, имеющей объем, равный 1 : (200-300) к объему электролита, при наложении переменного тока на магнитную загрузку эффективной величины индукции 0,1-0.,25 Тл.

Магнитоожижение в отличие от механической вибрации способствует интенсивному обезгаживанию, в том числе обескислороживанию электролита. Крат ковременное на 0,3-0,5 мкн магнито- ожи5кение приводит к обильному газовыделению из водных сред, которое со временем затухает вследствие почти полного удаления растворенных газов из электролита.

Cфep гчёcкиe частн11 ы нетокопровод- ны и имеют защитггую пластмассовую или гуммированную оболочку, которая обладает демпфирующими свойствами при соударениях в условиях магнито- ож -шения и предотвращает осаждение покрытия на них.

Действие магнитоожижения неправ- . лено на непрерывную стабшшзацию электролита и процесса электроосаж- ,иения в целом путем обескислороживания электролита, устранения локальных зон повьш1енной концентрации вводимого сернистого ангидрида и обеспечения равномерности его распределения в объеме электролита для протекания процесса его взаимодействия с в контролируемых условиях, не допускающих избытка сернистого ангидрида в электролите,, Кроме того, положительное воздействие оказьшает магнитная обработка электролита на качество железных покрытий.

Покрытия, получаемые по предложенному способу, не включают в своем составе гидрооксиды или продукты окисления добавокJ что способствует повышению качества гальванических

железных покрытий, I .

Электролитическое осаждение покрытий осуществляют в ванне, включающей корпус с коническим дном, бун- Keps в который помещают сферическзпо магнитную загрузку, и патрубок ввода сернистого ангидрида5 изготавливаемых из немагнитных материалов. С наружной стороны бункера устанавливают устройство для создания переменного электромагнитного поля, представляю-- щее собой соленоид, В ванну помещены аноды и катод, располагаемые над зоной магнитоожижения.

При подаче газообразного 50 через патрубок включают устройство для создания колебательных движений магнитной загрузки и образования маг- нитоожиженного слоя. За счет конусности дна . сферическая загрузка вновь поступает в бункер для непре- рьшности процесса магнитоожижения. Применяемый по данному способу сарнидтый ангидрид вводят в г-азооб- разном состоянии или в виде газоводя10

15

электромагнитным полем с различной величиной индукции, О степени стабилизации электролита судг-ши по количеству ионов Fe (ill), накапливаю-, щихся с течением времени работы электролита. Их концентрация в электролите считалась удовлетворительной не более 0,2 г/л, которая не оказывает заметного влияния на качество осадков.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблиц видно, что стабилизация электролита по предлагаемому способу 2-3 выше, чем в известном.

При этом лучшие результаты получаются при введении газоводяной смеси сернистого ангидрида (в пересчете на

ной смеси от отходов производства ви- 20 газ при нормальных условиях) в колинодельческой промьшленности, обра- честве 1,0-5,0 г/л и величине элекромагнитной индукции 0,1-0,25 Тл, которые оптимальны для данно.го конменяемого в технологии обработки

вин.

В качестве элеиенто,в сферической

магнитной загрузки применяют гранулы

диаметром 2-10 мм из керамики,

зуюцеися при удалении из емкостей мокрым способом остатков газа, при25

структорского оформления.

Предложенный способ позволяет также снизить затраты на материалы} в част.ности, путем исключения дорогого и дефицитного реактива гидразина из технологического процесса осаждения

спеченной совместно с гексаферритом

бария, покрытых оболочкой из полимер- 30 покрытий, уменьшить непроизводительные затраты рабочего времени при проработке электролита в процессе подготовки его к работе на 25-30%, повысить качество гальванических посоединений или продуктов деструкции органических веществ тила гидразина.

него материала, например фторопласта, или гумированы и затем намагничены до состояния магнитного насыщения в поле постоянного магнитного поля,

Электролитическое осаждение прово- 35 крытий за счет снижения включаемости дили в электролите, содержащем, г/л: в состав таких покрытий гидросксидных Железо хлористое (гидрат)300-550

Соляная кислота 1,5-2,0, при рН 0,8, температуре 30 С и катод- 40 Фор мула изобретения

Способ электролитического желез- нения, включающий введение восстановителя в хлористый электролит в процессе осаждения, отличающий- 45 с я тем, что, с целью повышения стабильности электролита, в качестве восстановителя вводят сернистый ангидрид путем барботажа его через нижнюю зону электролита, содержащую сфе 50 рические магнитотвердые частицы,

покрытие полимерным материалом и ожи- женные переменным магнитным полем.

ной плотностью тока 40 А/дм по предложенному способу и параллельно - по известному для сопоставления полученных результатов,

После приготовления электролит содержал примесные ионы Fe (ill) в количестве 3,2 г/л.

В бункер вводят сферическую маг- житную с диаметром гранул 10 мм при соотношении объемов электролита и частиц загрузки 50:1. Далее на них воздействовали переменным

электромагнитным полем с различной величиной индукции, О степени стабилизации электролита судг-ши по количеству ионов Fe (ill), накапливаю-, щихся с течением времени работы электролита. Их концентрация в электролите считалась удовлетворительной не более 0,2 г/л, которая не оказывает заметного влияния на качество осадков.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблиц видно, что стабилизация электролита по предлагаемому способу 2-3 выше, чем в известном.

структорского оформления.

Предложенный способ позволяет также снизить затраты на материалы} в част.ности, путем исключения дорогого и дефицитного реактива гидразина из технологического процесса осаждения

соединений или продуктов деструкции органических веществ тила гидразина.

крытий за счет снижения включаемости в состав таких покрытий гидросксидных

Время проведенияпроцесса, ч

Концентрация Fe (ill) в электролите, г/л

По известномуспособу

Количество 50, вводимого в электролит, г/л (по предложенному способу)

0,5 l,0 3,0 5,0 , 5,5

Величина электромагнитной индукции, Тл 0,30 о,08 Jo,10 о,25 |о,10 |0,25 |0,10 Го,23 Го,30 0,10

О0,050,250,250,180,120,120,100,100,05ОО

100,200,300,250,180,120,150,120,100,10О.0

300,520,350,280,180,150,150,250,150,12ОО

500,700,400,300,200,150,160,150,170,150,03О

1000,850,450,350,200,180,180,180,200,170,05О