Електроліт осадження функціональних композиційних покриттів сплавом залізо-нікель

1. Електроліт осадження функціональних покриттів сплавом залізо-нікель, який містить сульфамат нікелю та борну кислоту, який відрізняєть 3 Запропонований електроліт можливо використовувати для осадження покриття залізонікелевим сплавом на стальні або мідні деталі при 2 температурі 25-35 °C, густині струму 1-3 А/дм та перемішуванні. Електроліт готують таким чином: в окремих посудинах розчиняють сульфамат нікелю, сульфат заліза (у теплій воді), кислоту борну (у гарячій воді) та хлорид мангану. Далі до сульфату заліза додають сульфамінову кислоту. Потім розчини змішують і доводять об'єм електроліту до робочого дистильованою водою. 62268 4 Покриття сплавом Fe-Ni здійснювали на зразках зі сталі 08КП та міді. Підготовка зразків перед нанесенням покриттів здійснювалась відповідно держстандартам до загальноприйнятих технологічних операцій. Використовували аноди з заліза 08КП. Для обґрунтування граничних концентрацій компонентів та умов електролізу була приготовлена серія розчинів. Порівняльні іспити були проведені в електроліті - прототипі. Конкретні приклади, які демонструють використання корисної моделі наведені в таблиці. Таблиця Склад електролітів Приклади роботи електролітів (г/дм), режим осадження сплаву, якість 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Відомий покрить, властивості покрить Сульфат заліза 130 200 200 200 250 200 250 250 250 250 Сульфамат заліза 350 Сульфамат нікелю 60 60 60 70 60 50 60 60 60 60 100 Хлорид натрію 20 Хлорид мангану 5 6 6 6 6 8 6 6 6 6 Сульфамінова кисло5 7 7 3 20 10 7 7 7 7 та Борна кислота 17 17 17 20 15 15 17 17 17 17 30 Змочуюча домішка 0,05-0,1 "Прогрес", мл/л Суміш сполук рідкозем. елементів (міш0,1 0,3 0,3 0,5 метал), (% ваг.) Густина струму (к) 1,5 1,5 2 2 2 1,5 2 1,5 2 2 1-3 2 А/дм темні, м, дк, дк, дк, кк, напружене Якість покрить кк, хрупке нвш нвш нвш нвш нвш нвш нвш вш (хрупке) вш Се~2 Домішки РЗМ в КЕП, Се~3,1 Се~3,2 Се~4,3 La~l, % La~2,8 La~3 La~3,8 8 Перенапруга виділен560 580 535 500 514 490 580-590 ня водню, мВ Ступінь окиснення CO 90-92 92 95 96 (t=250 °C) Покриття матове (м); дрібкристалічне (дк); крупнокристалічне (кк); відшаровується (вш); не відшаровується (нвш) При введенні в електроліт сульфату заліза 3 менше за 150 г/дм осаджуються матові покриття і працездатність електроліту зменшується, а збіль3 шення концентрації FeSO4 за 300 г/дм не призводить до зміни якості покриттів Fe-Ni. Разом з тим, збільшення концентрації FeSO4 призводить до 2+ інтенсивного гідролізу іонів Fe і утворенню оксидів та гідроксидів заліза. Сульфат заліза II більше розповсюджений в порівнянні з сульфаматом Fe II, що впливає на широке використання поданого електроліту в техніці. Сульфамінова кислота вводиться в електроліт для стабілізації його складу. Вона суттєво змен2+ шує окиснення іонів Fe за рахунок сульфітних аніонів, які утворюються при гідролізі аніонів сульфамінової кислоти. При введенні кислоти менш 3 за 5 г/дм стабільність та працездатність електро2+ літу зменшується, має місце окислення Fe з поступовим утворенням оксидів та гідроксидів заліза III. Підвищення концентрації сульфамінової кисло3 ти більше за 10 г/дм погіршує якість покрить. Покриття мають матовий темний колір крупнокристалічну структуру. Концентрація хлориду мангану менша за 4 3 г/дм не забезпечує отримання блискучих дрібнодисперсних покрить. А при концентрації МnСl2 більше за 7 г/л спостерігається крихкість та розтріскування окремих ділянок покриття. Густина струму осадження сплаву при темпе2 ратурі 25-35 °C не перевищує 3 А/дм . Висока густина струму при осадженні покрить Fe-Ni сплавом призводить до появи дендритів по краях зразків та 5 погіршенню якості покрить в цілому. Зменшення 2 густини струму менше 1 А/дм призводить до утворення матових темних покрить, а швидкість осадження сплаву зменшується. Таким чином додаткове введення в електроліт сульфату заліза II, сульфамінової кислоти та хлориду мангану сприяє стабілізації складу електроліту, його працездатності, покращенню функціональних властивостей покрить сплавом Fe-Ni, подрібнює їх структуру та поліпшує зчеплення покриття з основою. Використання запропонованого електроліту забезпечує одержання світлих блискучих дрібнозернистих покрить. Для отримання каталітично активних композиційних покрить у запропонований електроліт додатково вводили суміш сполук рідкоземельних елементів Се, La, Nd та ін. (мішметал), яка має склад (% ваг.): Се - 45÷50;La-23÷25;Nd-15÷17; Рr та метали метали ітрієвої групи - 10. Додавання до еле Комп’ютерна верстка І. Скворцова 62268 6 ктроліту мішметалу у кількості менше за 0,1 % (ваг.) не забезпечує каталітично активних властивостей покриття, а більше за 0,5 % (ваг.) - суттєво на них не впливає. Як видно з таблиці, при введенні мішметалу до електроліту перенапруга виділення водню на катоді (лужний електроліз) зменшується на 100÷150 мВ. Крім того, композиційні покриття суттєво окиснюють моноксид вуглецю в маловмісних газових сумішах (0,5÷2 % CO). На КЕП, які мають 3,8÷8,5 % в своєму складі Се та La, коефіцієнт переведення СО в СО2 складає 90÷95 %. Джерела інформації: 1. Гальванотехника: Справ, изд. Ажогин Ф.Ф., Беленький М.А., Галль И.Е. и др. - М.: Металлургия, 1987.-736 с. 2. Садаков Г.А. Гальванопластика - М, Машиностроение, 1987.-186 с. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601