Способ получения хромовых покрытий с использованием электролита

(51) 25 3/10 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХРОМОВЫХ ПОКРЫТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОЛИТА(57) Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому нанесению покрытий из электролитов на основе шестивалентного соединения хрома с получением твердых износостойких покрытий и может найти применение для защиты поверхности изделий от коррозии в машиностроении. Сущность изобретения заключается в том, что при избытке соотношения компонентов 3 24 равное 1001 в электролит вводят 1,53 г углекислого стронция 3 на 1 г свободной серной кислоты, при снижении концентрации серной кислоты ниже допустимого и изменения соотношения используют вторичные продукты электролиза - донные шламы.(72) Ашихмина Татьяна Платоновна Дюсембаева Светлана Ершуровна Жарменов Абдурасул Алдашевич Завидова Наталья Михайловна Фигуринене Ирина Владиславовна(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Химикометаллургический институт им. Ж.Абишева Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан 22297 Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому нанесению покрытий из электролитов на основе шестивалентного соединения хрома с получением твердых износостойких покрытий и может найти применение для защиты поверхности изделий от коррозии в машиностроении (для хромирования деталей горно-шахтного оборудования). Известен электролит содержащий, г/л хромовый ангидрид 150-200, диметилсульфоксид 750-850(Электролит для нанесения хромовых покрытий,кл. С 25 Д 3/10 от 2002.08.20. Патент РФ 2187586). Процесс электроосаждения проводят при 20-25 С,плотности тока 20-25 А/дм. Выход хрома по току составляет 45-50. Недостатком данного способа следует считать, в первую очередь, использование платиновых анодов,а также то, что электроосаждение ведут при пониженном давлении 450-580 мм рт.ст., кроме того,электролит часто корректируют по компонентам. Перечисленные недостатки изобретения вызывают большие трудности для его осуществления на практике. Известен сульфатно-кремнефторидный электролит, относящийся к саморегулирующимся и содержащий, г/л С 3-, - 250-300 4 - 5.5-6.5 26 - 18-20 обеспечивающий автоматическое поддержание постоянного соотношения между концентрациями СО 3 и 24 (Шлугер Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник, М. Машиностроение, 1985, т.1,стр.135). Процесс электроосаждения проводят при 55-65 С, плотности тока 40-100 А/дм 9. Выход хрома по току составляет 17-18. Недостатком электролита является его более высокая агрессивность, т.к. в состав электролита входит кремнефторид калия и формирование на анодах пленки фторида свинца, обладающей высоким электрическим сопротивлением. Осадки хрома получаемые из этих электролитов имеют более низкую твердость и более пластичны, чем осадки, получаемые из стандартного электролита. Обязательным условием при хромировании в состав анодов из свинца (используемых в стандартном электролите) вводят сурьму (5-10 ) или олово(5-10 ), что приводит к удорожанию процесса. За прототип принят наиболее близкий по технической сущности к заявляемому стандартный электролит хромирования, содержащий 220-250 г/л хромового ангидрида и 2,2-2,5 г/л серной кислоты(Шлугер М.А. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник, М. Машиностроение, 1985, т.1, стр.125). Микротвердость полученных покрытий при 55 С и плотности тока 25 А/дм колеблется в пределах 1000-1100(Лайнер В.И. Защитные покрытия металлов. М. Металлургия,1974,стр.130). Процесс электроосаждения проводят при 50-55 С,плотности тока 25-60 А/дм. При хромировании применяют аноды из свинца. Недостатком стандартного электролита является большая чувствительность к колебаниям концентрации сульфат-ионов трудность их 2 поддержания на постоянном уровне. Максимальный выход хрома по току (13) достигается при соотношении компонентов 324 1001. Ранее электролиты с повышенным содержанием серной кислоты считались отработанными, они не использовались для хромирования. Задачей заявляемого изобретения является продление срока службы электролитов хромирования при получении твердых износостойких покрытий, поддержание постоянного соотношения компонентов 3 24 равное 1001, обеспечивающее максимальный выход хрома по току за счет введения углекислого стронция и использования вторичных продуктов электролиза донных шламов,а также повышение экологической безопасности производства. Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в стандартный электролит для получения твердых износостойких покрытий при увеличении концентрации серной кислоты выше допустимого(2 О 42,5 г/л) вводят 1,53 г углекислого стронция 3 на 1 г свободной серной кислоты, связав ее избыток в сульфат-стронция по реакции 3 24 4 23 При концентрации в электролите хромового ангидрида 250 г/л и серной кислоты 2,5 г/л,катодной плотности тока 25 А/дм и температуре электролита 55 С, за время электролиза 150 минут получаются блестящие плотные осадки, толщиной 50 мкм. Осуществление предлагаемого способа иллюстрируется примерами, приведенными на фиг. 1,2,3,4 и таблице. Пример 1. С повышением концентрации серной кислоты до 5,5 г/л в электролите и том же содержании хромового ангидрида (250 г/л) для получения осадков толщиной 50 мкм при плотность тока 25 А/дм, температуре электролита 55 С, время хромирования составило 240 минут. Осадки получились темные, образовалась губка (фиг. 1). С увеличением концентрации серной кислоты выше 6 г/л процесс осаждения хрома полностью прекратился, а соотношение 32 О 4 стало 52,71 вместо положенного 1001. Пример 2. Для снижения концентрации серной кислоты до допустимого (2,5 г/л) на 1 л электролита необходимо ввести 5,35 г О 3, расчет (6-2,5 3,51,535,35). Для получения осадков толщиной 50 мкм при плотность тока 25 А/дм температуре электролита 55 С, после введения углекислого стронция время хромирования составило 150 минут. Осадки получились светлые, плотные (фиг. 2). Вторым обязательным условием для получения твердых износостойких хромовых покрытий считаем необходимым присутствие донного шлама, т.к. труднорастворимая соль О 4 оставаясь в осадке на дне ванны, играет роль донора сульфатионов, постепенно отдавая их в раствор при снижении концентрации серной кислоты ниже допустимого (2,5 г/л) (фиг.3,4). Пример 3. На фиг. 3 представлена микроструктура (увеличение х 100) хромового покрытия в 22297 отсутствии донного шлама при избытке серной кислоты (5,5 г/л). Можно отчетливо видеть отсутствие зерен хрома в покрытии. Пример 4. На фиг.4 представлена микроструктура (увеличение х 100) хромового покрытия в присутствии донного шлама при содержании серной кислоты (2,5 г/л). Можно отчетливо видеть зерна хрома в покрытии. Только присутствие шламов поддерживает необходимое соотношение компонентов в электролите хромирования О 32 О 4 равным 1001. Определили микротвердость по Виккерсу образца,отхромированного в стандартном электролите с введением углекислого стронция(катодная плотность тока 25 А/дм, температура электролита 55 С, толщина покрытия 50 мкм.) Микротвердость измерялась с помощью специальной приставки к микроскопу. Таблица Прототип По микротвердости хромовых покрытий можно приблизительно оценить износостойкость. Преимущество этого метода - быстрота не требуется разрушать покрытие (В.И. Лайнер. Защитные покрытия металлов. М. Металлургия, 1974, стр.416). В отличие от прототипа использование предлагаемого изобретения обеспечивает- продление срока службы электролитов хромирования- поддержание постоянного соотношения компонентов О 32 О 4 равное 1001,обеспечивающее максимальный выход хрома по току за счет введения углекислого стронция и использования вторичных продуктов электролиза донные шламы ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения хромовых покрытий с использованием электролита,включающий электролиз с использованием хромового ангидрида и серной кислоты, отличающийся тем, что при избытке серной кислоты выше допустимого, 2,5, г/л,и изменения соотношения компонентов СО 324, равное 1001 в электролит вводят 1,53 г углекислого стронция О 3 на 1 г свободной серной кислоты, при снижении концентрации серной кислоты ниже допустимого и изменения соотношения используют вторичные продукты электролиза - донные шламы.