Спосіб нанесення покриттів залізом та його сплавами

1. Спосіб нанесення покриттів залізом та його сплавами електролітичним осадженням з водних розчинів електролітів на основі солей заліза (II) змінним асиметричним струмом, який відрізняється тим, що на початку процесу знижують анодну густину струму зі швидкістю 5 А/дм2 хв до встановлення відношення катодної густини струму до анодної 6...8, при цих параметрах здійснюють нанесення покриття до появи дендритів, після чого підвищують анодну густину струму зі швидкістю 1-20 А/дм2 год до завершення процесу нанесення покриття. U 2 (19) 1 3 гликол-0,3 змінним струмом частотою 720-850 Гц при кімнатній температурі, густині струму 10 А/дм2 при відношенні катодної густини струму до анодної 9:1 протягом 30 хв. Недоліками цього способу є недостатньо високі швидкість нанесення покриття і зчеплення покриття з основою, неможливість широкого варіювання мікротвердості покриття та складне технологічне обладнання, необхідне для ведення процесу. При всій різноманітності відомих способів залізнення жоден з них, включаючи й прототип, не забезпечує високої швидкості нанесення покриттів, необхідної мікротвердості, високого зчеплення покриття з поверхнею деталі та простоти технологічного обладнання. В основу корисної моделі поставлено задачу отримати міцно зчеплене покриття залізом та його сплавами з мікротвердістю, що варіюється в широких межах, і зменшити дендритоутворення в процесі його нанесення. Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі, обраному як прототип, нанесення покриттів проводили змінним струмом частотою 720-850Гц при густині струму 10А/дм2 при відношенні густини катодного струму до анодного 9:1. Згідно з винаходом для підвищення швидкості нанесення покриттів та зчеплення покриття з основою і зменшення дендритоутворення процес нанесення покриття включає осадження з електролітів на основі солей заліза (II) змінним асиметричним струмом, однак на відміну від прототипу, нанесення покриття проводили струмом частотою 50Гц. Після знежирення поверхню деталі травили змінним асиметричним струмом в електроліті нанесення покриттів залізом та його сплавами при густині струму 5-10А/дм2 і відношенні анодної густини струму до катодної 10:1, температурі 20-35°С впродовж 5 хвилин. Потім електрохімічно травили поверхню деталі в розчині сульфатної чи фосфатної кислот асиметричним струмом промислової частоти при кімнатній температурі, середній густині струму 3060 А/дм2 при відношенні анодної густини струму до катодної 10:1 протягом 2 хв. Така анодна обробка поверхні забезпечує міцне зчеплення покриття з основою. Потім зразок занурювали в гальванічну ванну з електролітом, що містить, г/л: FeCl2 400; NiCl2.7H2O 100; HCl 10; аскорбінова кислота 1. На початку процесу катодна складова асиметричного змінного струму залишалась незмінною, а анодна - зменшувалась за амплітудою. Вихідні параметри режиму: середня густина катодного струму 40-50А/дм2, середня густина анодного струму 31-38А/дм2 (відношення катодної густини струму до анодної - 1,3). Потім зменшували анодну густину струму зі швидкістю 5А/дм2 хв. впродовж 5 хвилин. Далі процес проводили з середньою густиною катодного струму 40-50А/дм2 і середньою густиною анодного струму 5-6,25А/дм2 (відношення катодної густини 16429 4 струму до анодної - 8). При цих параметрах нанесення покриття здійснювали до початку утворення на деталі дендритів після чого підвищували анодну густину струму зі швидкістю 2 1-20А/дм год. до закінчення процесу. Рівномірне підвищення анодної густини струму зменшує дендритоутворення. Приклад 1 Для нанесення покриття сплавом залізо нікель використовували зразки, виготовлені зі сталі Ст.40 розміром 20х50 мм. Після знежирення поверхню деталі обробляли змінним асиметричним струмом в електроліті нанесення покриттів залізом та його сплавами при густині струму 10А/дм2 при відношенні анодної густини струму до катодної 10:1, температурі 20°С впродовж 5 хвилин. Потім проводили електрохімічне травлення поверхні деталі в розчині 40%-ної сульфатної кислоти асиметричним струмом промислової частоти при кімнатній температурі, середній густині струму 40А/дм2 при відношенні анодної густини струму до катодної 10:1, протягом 2 хв. Потім зразок занурювали в гальванічну ванну з електролітом, що містить, г/л: FeCl2 400; NiCl2.7H2O 100; HCl 10; аскорбінова кислота 1. Вихідні параметри режиму: середня густина катодного струму 40А/дм2, середня густина 2 анодного струму 31 А/дм (відношення густин струму - 1,3). Потім зменшували анодну густину струму зі швидкістю 5 А/дм2 хв. впродовж 5 хвилин. Далі процес проводили з середньою густиною катодного струму 40А/дм2 і середньою густиною анодного струму 5А/дм2. При цих параметрах нанесення покриття здійснювали до початку утворення на деталі дендритів, після чого підвищували анодну густину струму зі швидкістю 20А/дм2 год впродовж 60 хвилин до завершення процесу. Отримали рівномірне покриття, міцно зчеплене з основою з мікротвердістю 380 кг/мм. Швидкість нанесення покриття дорівнює 0,15мм/год. Приклад 2 Для нанесення покриття сплавом залізо нікель використовували зразки, виготовлені зі сталі Ст.40 розміром 20х50 мм. Після знежирення поверхню деталі обробляли змінним асиметричним струмом в електроліті нанесення покриттів залізом та його сплавами при густині струму 5А/дм2 при відношенні анодної густини струму до катодної 10:1, температурі 20°С впродовж 5 хвилин. Потім проводили електрохімічне травлення поверхні деталі в розчині 40%-ної фосфатної кислоти асиметричним струмом 50 Гц при кімнатній температурі, середній густині струму 40А/дм2 при відношенні анодної густини струму до катодної 10:1, протягом 2 хв. Потім зразок занурювали в гальванічну ванну з електролітом, що містить, г/л FeCl2 400; 5 16429 6 струму 50А/дм2 і середньою густиною анодного струму 6,25А/дм2. При цих параметрах нанесення покрития здійснювали до початку утворення на деталі дендритів, після чого підвищували анодну 2 густину струму зі швидкістю 10 А/дм год впродовж 120 хвилин до завершення процесу. Отримали рівномірне покриття, міцно зчеплене з основою з мікротвердістю 780кг/мм. Швидкість нанесення покриття дорівнює 0,20мм/год. NiCl2.7H2O 100; HCl 10; аскорбінова кислота 1. Вихідні параметри початкового режиму: 2 середня густина катодного струму 50А/дм , середня густина анодного струму 38А/дм2 (відношення густин струму - 1,3). Потім зменшували анодну густину струму зі швидкістю 5А/дм2 хв. впродовж 5 хвилин. Далі процес проводили з середньою густиною катодного Таблиця Прототип Анодна обробка поверхні деталі перед нанесенням покриття Склад електроліту нанесення покриття, г/л Корисна модель анодна обробка поверхні деталі розчині кислоти змінним асиметричним струмом з частотою 50 Гц FeCl2-400; NiCl2.7H2O-100; HCl-10; аскорбінова кислота-1. FeSO4-200; NaCl-50; H2SO4-2; гликол-0,3 Режим нанесення покриття: змінний асиметричний з частотою 720...850 Гц Вид струму відношення катодної густини струму до анодної середня густина катодного струму, А/дм2 температура, °С час обробки, годин Швидкість нанесення покриттів, мм/год При випробуванні за ГОСТ 9.302-95 Мікротвердість, кг/мм2 змінний асиметричний з частотою 50 Гц 9:1 1,5:1,0...8:1 10 17,5...21,8 кімнатна 0,5 20...30 2...5 0,1 0,15...0,21 покриття відшаровується покриття міцно зчеплене з основою. 786 350...790 Джерела інформації: 1. А.с. СССР, № 168569, МПК4 С 25 D 5/18, 1965 Комп’ютерна верстка О. Чепелев 2. Патент RU № 1820921, МПК6 С 25 D 3/20, 1993 3. Патент RU № 2046155, МПК7 С 25 D 3/20, 5/18, 1995 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601