Електроліт для нанесення сплавів вольфраму з металами родини феруму на пасивні метали та їх сплави

Електроліт для нанесення сплавів вольфраму з металами родини Феруму на пасивні метали та 3 34717 тривалість паузи 15×10-3с. За таких умов електролізу досягається вміст вольфраму 42...58% мас. з виходом за струмом 15...20%. До недоліків цього електроліту слід віднести малий діапазон вмісту тугоплавкого металу, у даному випадку - вольфраму, у складі сплаву M-W, низьке значення виходу за струмом, а також наявність розчину амоніаку, який має низьку ГДК, що може призвести до небезпечних умов праці на підприємстві. Метою корисної моделі є розробка нетоксичного електроліту для нанесення покриттів сплавами вольфраму з металами родини Феруму з діапазоном вмісту вольфраму від 5 до 55% мас. при високих значеннях виходу за стр умом. Поставлену задачу вирішують тим, що у електроліт, до складу якого входять сульфат металу родини Феруму відповідно до сплаву, натрію вольфрамат та кислота цитратна, вводять натрію гідроксид до значення рН 4,0...8,5, а буфер ування розчину забезпечують додаванням боратної кислоти. Запропонований електроліт має наступний склад, моль/л: натрію вольфрамат 0,05...0,25 металу родини Феруму сульфат 0,05...0,25 кислота цитратна 0,10...0,30 кислота боратна 0,30...0,50 натрію гідроксид до рН 4,0...8,5 На вміст компонентів у сплавах M-W суттєво впливає саме рН електроліту. Так, наприклад, при значеннях рН близько 4,0 досягають вмісту W до 10% мас., у той час як у нейтральному середовищі (рН 7,0) можливо отримати покриття з w(W) до 58% мас. Введення до складу електроліту, що містить сульфат металу родини Феруму, натрію вольфрамат та кислоту цитратну буферної домішки у вигляді боратної кислоти забезпечує стабілізацію рН прикатодного шару у ході електролізу. Співвідношення концентрацій солей сплавоутворюючих компонентів у електроліті також є важливим чинником складу сплаву. Наприклад, у випадку сплаву Co-W співвідношення c(Co2+)/c(WO42) необхідно підтримувати у діапазоні 0,5...1,0, оскільки подальше збільшення концентрації кобальту/нікелю сульфату приводить до зменшення вмісту Вольфраму у сплаві Со-W. Так, при рН 6,0 та за однакових інших умов при співвідношенні c(Co2+)/c(WO42-)=0,5 значення w(W) становить 17% мас., при c(Co2+)/c(WO42-)=1,0 уже w(W)=32% мас., а при c(Co2+)/c(WO42-)=3,0 лише w(W)=12% мас. При концентрації у розчині натрію вольфрамату, менш ніж 0,05моль/л, виникає загроза нестабільної роботи електроліту через швидке збідніння прикатодного шару на йони тугоплавкого металу внаслідок дифузійних ускладнень та необхідність частого корегування складу електроліту. Співосадження вольфраму з металами родини Феруму позитивно впливає на функціональні властивості, зокрема, підвищуються у декілька разів корозійна стійкість та каталітична активність сплавів у порівнянні з чистими металами. Каталітичні властивості покриттів сплавами MW різного складу тестували по значенню густини 4 обміну водню у реакції виділення водню. Визначений склад сплавів дозволяє досягти максимального значення каталітичної активності. Спосіб приготування запропонованого електроліту наведено нижче. Всі компоненти електроліту вводять у вигляді водних розчинів при перемішуванні у наступній послідовності: металу родини Феруму сульфат, кислота цитратна, натрію вольфрамат, кислота боратна. Після цього виміряють рН та додають натрію гідроксид до необхідного значення. Електроліз рекомендовано проводити з нерозчинним анодом при рН 4,0...8,5, температурі розчину 60...70°С та наступних параметрах уніполярного імпульсного струму: амплітуда густини стр уму 10...15А/дм 2, тривалість імпульсу 0,1...5мс, тривалість паузи 1...50мс. Витрати солей металів родини Феруму в електроліті корегують їх додаванням за результатами аналізу. Приклад 1 Для осадження покриття сплавом Co-W електроліт готують розчиненням окремих компонентів у дистильованій воді при кімнатній температурі з наступним їх змішуванням у вказаній послідовності. Реактиви класу «ч» або «хч» вводять у такій кількості, моль/л: натрію вольфрамат 0,25 кобальту сульфат 0,10 кислота цитратна 0,30 кислота боратна 0,40 натрію гідроксид до рН 6,0 Із зазначеного електроліту на поверхню носіїв з хромонікелевої сталі X18Н10Т осаджували покриття сплавом кобальт-вольфрам товщиною 5...20мкм залежно від режиму та тривалості електролізу. Вміст W склав 40% мас., вихід за струмом 85%. Густина струму обміну водню на такому покритті в 0,001 моль розчині сульфатної кислоти становить 7,0×10-3А/дм 2, швидкість корозії 0,02мм/рік. Приклад 2 Для осадження покриття сплавом Co-W електроліт готують розчиненням компонентів у дистильованій воді при кімнатній температурі з наступним їх змішуванням у вказаній послідовності. Реактиви класу «ч» або «хч» вводять у такій кількості, моль/л: натрію вольфрамат 0,10 кобальту сульфат 0,25 кислота цитратна 0,30 кислота боратна 0,40 натрію гідроксид до рН 5,0 Із означеного електроліту на поверхню носіїв з хромонікелевої сталі X18Н10Т осаджували покриття сплавом кобальт-вольфрам товщиною 5...20мкм залежно від параметрів режиму та тривалості електролізу. Вміст W становив 14% мас., вихід за струмом - 68%. Густина струму обміну водню на такому покритті в 0,001моль розчині сульфатної кислоти становить 3×103А/дм 2, швидкість корозії 0,07мм/рік. Темно-сіре покриття сплавом має високу адгезію до носія та каталітичні властивості, нижчі порівняно зі сплавом Co-W з w(W)=40% мас., оскільки діапазон вмісту тугоплавкого металу, при якому досягається максимальне 5 34717 значення каталітичної активності для покриття CoW, становить 20...40% мас. Приклад 3 Для осадження покриття сплавом N1-W електроліт готують розчиненням компонентів у дистильованій воді при кімнатній температурі з наступним їх змішуванням у вказаній послідовності. Реактиви класу «ч» або «хч» вводять у такій кількості, моль/л: натрію вольфрамат 0,05 кобальту сульфат 0,15 кислота цитратна 0,30 кислота боратна 0,40 натрію гідроксид до рН 8,0 6 Із означеного електроліту на поверхню носіїв з хромонікелевої сталі X18Н10Т осаджували покриття сплавом нікель-вольфрам товщиною 5...20мкм залежно від параметрів режиму та тривалості електролізу. Вміст W становив 38 % мас., вихід за струмом - 45%. Густина струму обміну водню на такому покритті в 0,001моль розчині сульфатної кислоти становить 6,3×10-2А/см 2, швидкість корозії 0,04мм/рік. Відомості про склад запропонованого електроліту, рекомендований режим електролізу та отримані результати зведено у Таблиці 1. Таблиця 1 Склад електроліту (моль/л), режим електролізу натрію вольфрамат металу родини Феруму сульфа т кислота цитратна кислота боратна натрію гідроксид амонію гідроксид температура електроліту амплітуда густини струму, А/дм 2 тривалість імпульсу, с тривалість паузи, с вміст вольфраму в сплаві, % вихід за струмом, % швидкість осадження, мкм/хв швидкість корозії, мм/рік густина струм у обміну водню, А/дм 2 метал носія Прототип Винахід 0,10 0,25 0,30 до рН 2,0...7,0 5 5×10-3 15×10-3 42...58 15...20 мідь 0,05...0,25 0,05...0,25 0,10...0,30 0,30...0,50 до рН 4,0... 8,5 60...70°С 10...15 (0,1...5)×10-3 (1...50)×10-3 5...58 45...95 0,05...0,22 0,001...0,13 1,6×10-4...6,8×10-2 мідь, нержавіюча сталь, ніхром Таким чином, з електроліту, що заявляється, можна отримувати покриття сплавами вольфраму з металами родини Феруму на пасивні метали та їх сплави з широким діапазоном вмісту вольфраму у них при високих значеннях виходу за струмом. Покриття мають міцну адгезію до носія, гарний зовнішній вигляд та демонструють високі функціональні властивості, зокрема, каталітичну активність та корозійну стійкість. Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова Джерела інформації: 1. Васько А.Т., Ковач С.К. Электрохимия тугоплавких металлов. К: Техника. - 1983. - с.94-95. 2. Бубялис Ю.С., Бярнотас А.К, Норкавичюс А.А. Об использовании пульсирующего тока для получения кобальт-вольфрамовых гальванопокрытий из хлоридно-цитратного электролита. - Вильнюс. - 1982. - с.11. 3. Костин Н.А., Кублановский B.C. Импульсный электролиз сплавов. К: Наукова думка. - 1996. с.83-84. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601