Спосіб нанесення покриття сплавом нікель-вольфрам

Спосіб нанесення покриття сплавом нікельвольфрам, що включає імпульсний електроліз у водному розчині, який містить сульфат нікелю, вольфрамат натрію, кислоту лимонну, гідроксид амонію, який відрізняється тим, що процес нанесення ведуть при густині струму 10-20 А/дм2, тривалості імпульсу 3 10-3-7 10-3с, тривалості паузи 3 10-3-7 10-3с. (19) (21) u200604477 (22) 21.04.2006 (24) 16.10.2006 (46) 16.10.2006, Бюл. № 10, 2006 р. (72) Ладигін Олег Сергійович, Штефан Вікторія Володимирівна, Ведь Марина Віталіївна, Сахненко Микола Дмитрович (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ" Аналог Прототип Корисна модель 0,5-3 5 10-3 15 15 3-7 10-3 3 17906 4 Продовження таблиці 1 Показники способу Тривалість імпульсу, с Тривалість паузи, с Вихід за струмом, % Вміст Вольфраму, % Швидкість осадження, мкм/хв Швидкість корозії, мм/рік Густина стуму обміну водню, А/дм2 Аналог 10 10-3 Прототип Корисна модель 3-7 10-3 40-50 35-37 24,5-26 5 10-3-7 10-3 47-49 32-34 0,75 1 10-3-2 10-3 6,31 10-4 В основу корисної моделі поставлено задачу електроосадження з цитратно-аміачного електроліту сплаву Нікель-Вольфрам з вмістом Вольфраму не менш 30%, швидкістю корозії покриття не більш 2 10-3мм/рік та густиною стуму обміну водню на ньому не менш 2 10-3А/дм2, підвищити вихід сплаву за струмом. Поставлена задача досягається тим, що в способі електроосадження сплаву НікельВольфрам, що включає імпульсний електроліз у водних розчинах, які містять сульфат Нікеля, вольфрамат Натрія, кислоту лимонну, гідроксид амонію, відповідно з корисною моделлю, процес електроосадження проводять при густині струму амплітудою 10-20А/дм2, тривалості імпульсу 3 10-37 10-3 с, тривалості паузи 3 10-3-7 10-3 с. Запропонований інтервал амплітуд імпульсів обумовлений тим, що при густинах струму, більших за 20А/дм2 покриття може містити оксиди та гідроксиди металів. Верхня межа амплітуди густини струму відповідає граничній дифузійній густині катодного струму, перевищення якої суттєво погіршує якість покриття. При густині струму, менше за 10А/дм2, знижується швидкість осадження. Нижня межа інтервалу тривалості імпульсів обумовлена зниженням виходу за струмом сплаву, а пауз - порушенням співвідношення компонентів у сплаві. Збільшення тривалості імпульсів призводить до підвищення струму вище за граничний дифузійний катодний струм, а пауз - до зниження ефективності осадження. Використання імпульсного режиму при співвідношенні тривалості імпульс/пауза, що становить (3 10-3-7 10-3с)/(3 10-3-7 10-3 с), густині струму 10-20А/дм2 дає можливість одержати сплав з вмістом Вольфраму не менш 30%, швидкістю корозії гальванічного покриття не більше 2 10-3мм/рік, густиною стуму обміну водню на ньому не менш 6,3 10-4А/дм2 та досить високим виходом за струмом. Запропонований спосіб здійснюється таким чином. В комірці для електролізу, заповненій електролітом на основі сульфату Нікелю, вольфрамату Натрію, кислоти лимонної, гідроксиду амонію, на робочому електроді електроосадження сплаву ведуть в імпульсному режимі за двохелектродною схемою з використанням стандартного обладнання при густині катодного струму 10-20А/дм , тривалості імпульсу 3 10-3-7 10-3с, тривалості паузи 3 10-3-7 10-3с. Порівняння аналогу, прототипу та корисної моделі, що наведені в таблиці 1, свідчить, що спосіб, який заявляється, дозволяє отримувати сплав з вмістом Вольфраму на рівні 30%, а використання імпульсного режиму забезпечує відносно високі значення виходу за струмом сплава та швидкість осадження. Приклад Електроосадження сплаву проводили з електроліту складу (моль/дм3): сульфат Нікелю 0,15 вольфрамат Натрію 0,05 кислота лимонна 0,30 амонія гідроксид 0,30 рН 8 температура, С 65-70 Електроосадження проводили на основу із сталі Х13Н17М2Т. Процес здійснювали в електролізері за двохелектродною схемою з використанням стандартного обладнання в імпульсному режимі при тривалості імпульсу 5 10-3 с, тривалості паузи 5 10-3с, катодній густині струму 15А/дм2 впродовж 12 хвилин. Швидкість осадження визначали ваговим методом. Отримане покриття товщиною 9мкм - аморфний сплав Нікель-Вольфрам з вмістом Вольфраму 36%, вихід за струмом сплаву 49%. Визначена швидкість корозії отриманого гальванічного покриття сплавом в 0,05моль/дм3 розчині сульфатної кислоти становить 2 10-3мм/рік, а густина стуму обміну Водню на сплаві в 1моль/дм3 розчині сульфатної кислоти становить 6,31 10-4А/дм2 (табл. 2). В таблиці 2 наведені приклади, що ілюструють запропонований спосіб, за яким електроосадження проводили впродовж 10-30 хвилин. Найбільш ефективним слід вважати режим 4 за пропонованим способом. Згідно йому запропонований спосіб у порівнянні з прототипом дозволяє збільшити вміст Вольфраму в сплаві, вихід за струмом, підвищити корозійну стійкість сплаву та каталітичні властивості отриманого гальванічного покриття. 5 17906 6 Таблиця 2 Режим електролізу № Тривалість імпульсу, с 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 10-4 1 10-3 5 10-3 5 10-3 5 10-3 5 10-3 1 10-3 5 10-3 10 10-3 Характеристика сплаву Вихід за Тривалість Густина 2 струмом, % паузи, с струму, А/дм 5 10-4 5 10-3 5 10-3 5 10-3 5 10-3 5 10-3 10 10-3 10 10-3 10 10-3 15 15 5 15 21 30 15 15 15 Тестові випробування зразків суцільнометалевих каталізаторів із гальванічним покриттям сплаву Нікель-Вольфрам довили, що очищення викидів двигунів внутрішнього згоряння від вуглеводнів та СО досягає 92-95%, оксидів нітрогену - 20-25%. Джерела інформації 1. Справочник по „лектрохимии / Под. ред. A.M. Сухотина. Л: Химия. 1981,298. 2. Костин Н.А., Кублановский B.C. Импульсньїй электролиз сплавов. К: Наукова думка. 1996, Комп‟ютерна верстка А. Крижанівський 26 33 45 49 44 42 39 40 39 Вміст Вольфраму, % 45 43 36 36 36 36 52 34 31 Густина Швидкість ко- струму обмірозії, мм/рік ну водню, А/дм2 -3 5 10 1,58 10-4 -3 4,5 10 6,31 10-4 -3 5 10 1,58 10-4 -3 1 10 6,31 10-4 -3 2,5 10 6,31 10-4 -3 3 10 6,31 10-4 -3 6 10 2,51 10-4 -3 2 10 6,31 10-4 -3 3 10 3,16 10-4 83-84. 3. Коровий Н.В. О связи электрокаталитической активности металлов в реакции выделения водорода с их свойствами // Электрохимия. 1991, 27, вып. 12, 1629-1634. 4. Пуровская ОТ., Степанова Л.И., Ивашкевич Л.С., Свирилов В.В. Электроосаждение сплавов Ni-W из цитратных растворов // Гальванотехника и обработка поверхности. 1997, 5, №1, 24-31. 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