Електроліт залізнення

8287 УКРАЇНА A (51)5 С 25 D 3/20 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД без проведення експертизи по суті на підставі Постанови ВерховноТ Ради України Г* 3769-ХІІ від 23X11. 1993 р. Публікується в редакції заявника (54) ЕЛЕКТРОЛІТ ЗАЛІЗНЕННЯ 1 (21)95052348 (22)16.05.95 (46) 29. 03. 96. Бюл. № 1 (56) А.с. СССР N? 1781327, кл. С 25 D 3/20, опубл. 12.12.92. (71) Цудіков Михайло Абрамович, Гайдамаченко Дмитро Михайлович (72) Цудіков Михайло Абрамович, Гайдамаченко Дмитро Михайлович (73) Цудіков Михайло Абрамович (UA), Гайдамаченко Дмитро Михайлович (UA) (57) Электролит железнения, включающий хлористое железо и солйную кислоту, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он дополнительно содержит бромид натрия и серную кислоту при следующем соотношении компонентов; хлористое железо, г/л бромид натрия, г/л серная кислота, г/л соляная кислота до рН 410 - 450 0,5 - 1 1,2 - 1,9 0.8 -1,4 С > Изобретение относится к гальванике, в частности, к электролитам железнения, использование которых позволяет наращивать слой железа повышенной твердости на поверхности из любых марок стали и чугуна, что дает возможность восстанавливать любые изношенные детали машин и механизмов, либо создавать упрочняющий слой на новых деталях, существенно продлевая срок их эксплуатации. Известен электролит железнения (а.с. СССР 1488367, кл. С 25 D 3/20 от 23.06.89. Бюл. № 23), включающий в себя (г/л): сернокислое железо 250 - 350, борную кислоту 10 - 1 5 , ^/2-(оксимато)-бис-дипиридинтетрахлорид 3 - 4 . Недостатком известного электролита является его невысокая стабильность вследствие содержания металорганического соединения и необходимость постоянной корректировки состава электролита во время процесса осаждения железа. Известен также электролит железнения (а.с. СССР 1359342, кл. С 25 D 3/20 от 15.12.87. Бюл. № 46), включающий в себя следующие компоненты (г/л): хлористое железо 350 - 450, хлористое олово 5 - 1 0 , фтористый натрий 5 - 1 0 , роданистый калий 1 -2, соляная кислота до рН 1,0 - 1,3. Недостатком является невысокая микротвердость и нестабильность состава, возможность химических реакций между непосредственно компонентами электролита, затрудняющая качественный и количественный анализ и корригирование его состава, нестабильность электролита ввиду высвобождения в растворе ионов свободного фтора, что делает возможным образование гидроокиси олова, нарушающее процесс электролитического осаждения. оо 00 VI З 8287 Прототипом является электролит железнения (а.с. № 1781327, кл. С 25 D 3/20 от 12.12.92. Бюл. N? 46), содержащий (г/л): хлористое железо 450 - 650, хлористое олово 1 - 2, фторид натрия 2 - 3 , винная кислота 0,1 5 -0,15, до рН 0,8- 1,4. Недостатками прототипа являются: 1) избыток хлорида олова включается в слой осаждаемого железа, что снижает микротвердость наносимого слоя; 10 2) в результате окисления кислородом воздуха, происходит частичное образование четырехвалентного олова, склонного к гидролизу в кислой среде, нарушающего состав электролита и процесс железнения; 15 3) при повышенном содержании олова в электролите образуется нерастворимый осадок, нарушающий электролиз; 4) с введением запредельных количеств винной кислоты в покрытие включается угле- 20 род, нарушающий структуру покрытия; 5) содержание в электролите фторида натрия способствует высвобождению свободного фтора, нарушающего процесс электролитического осаждения. 25 В основу изобретения поставлена задача увеличения микротвердости осаждаемого слоя, улучшение его структуры и качества, повышение стабильности состава электролита. 30 Решение поставленной задачи стало возможным, благодаря тому, что предлагаемый нами состав электролита, помимо известных компонентов - хлорида железа й соляной кислоты, содержит серную кислоту 35 и бромид натрия при следующем соотношении компонентов (г/л): хлористое железо 410 - 450 бромид натрия 0,5 -1,0 серная кислота 1,2 - 1,9 40 соляная кислота до рН 0,8 - 1,4. Введение в состав электролита бромида натрия, как эффективного стабилизатора электролита, предотвращает превращение двухвалентного железа в трехвалентное, 45 обеспечивая электролиту высокую по сравнению с прототипом стабильность (Таблица). Введение в состав электролита серной кислоты способствует равномерному распределению осаждаемого слоя, снижению его 50 шероховатости, исключает, в отличие от прототипа, примесь углерода в структуре осаждаемого слоя, что повышает его качество. Предлагаемое соотношение компонентов электролита создает оптимальные условия 55 для протекания реакции электролитического осаждения, что способствует наращиванию слоя с более высокой, чем у прототипа микротвердостью (Таблица). Электролит готовят следующим образом. В ванну железнения заливают холодную воду до одной трети объема, после чего добавляется (в г/л) хлористое железо 420 450, после его растворения медленно добавляют серную кислоту в количестве 1,2 - 1,9, а затем - соляную кислоту до значения рН 0,8 - 1,4, проверяемого с помощью лакмусового индикатора, после чего добавляют бромид натрия 0,1 - 1,0. Электролит железнения работает следующим образом. Деталь, подлежащую железнению, предварительно помещают в ванну пассивирования. Затем, после соответствующей обработки и промывки холодной водой, на подвесных приспособлениях помещают в ванну железнения, заполненную приготовленным по вышеуказанной схеме электролитом железнения, где на деталь воздействуют катодно-анодным током, регулируя Д к (плотность анодного полупериода) 18-22 А/дм 2 , а Дя (плотность анодного полупериода) -15,5-1,6 А/дм . После наращивания слоя нужного размера, деталь извлекают из ванны железнения, промывают холодной и горячей водой. Значения микротвердости наращиваемого слоя в зависимости от применения численных значений состава электролита и сравнение ключевых параметров предлагаемого нами электролита железнения и прототипа указаны в таблице. Микротвердость покрытия измерялась микротвердометром ПМТ-'З при нагрузке 50 г. Пример конкретного выполнения. Деталь - распредвал -обработана в ванне пассивирования, промыта холодной водой. Перенесена в ванну железнения и помещена на подвесе в электролит, приготовленный вышеуказанным способом. В ванне железнения осуществлено воздействие катодно-анодным током с величиной катодно-анодного соотношения равным 9,5 11, при плотности тока катодного полупериода Дк ~ 20 А/дм 2 и плотности тока анодного полупериода Да, изменяемого в режиме от 15 А/дм 2 до 2 А/дм2. Через 2 часа, деталь удалёна из ванны, промыта холодной и горячей водой. При измерении нанесенный осажденный слой имеет высоту 1,2 мм, блестящий, распределен равномерно, трещины и шероховатости отсутствуют. Микротвердость при измерении составляет 700 МЛа. ВЫВОДЫ 1. Предлагаемый электролит железнения, обладает высокой стойкостью и стабильностью, не требует постоянной корректировки. 8287 2. Подобранный состав компонентов обеспечивает высокую микротвердость и высокое качество наносимого слоя, его равномерность, отсутствие шероховатостей, питингов. 5 6 3. Использование в качестве стабилизатора бромида натрия, эффективно препятствует превращению двухвалентного железа в трехвалентное, что повышает эффективность электролитического процесса осаждения. Комплексное исследование свойств и характеристик электролита, результатов его применения, зависимости от его состава и сравнение с прототипом. Характеристика свойств электролита и результатов его применения Известный Предлагаемый Содержание (г/л) Компоненты 1 2 3 Хлористое железо 420 440 450 Серная кислота 1.2 1.6 1,9 Соляная кислота рН 0,8 рН 1,0 рН 1,5 Бромид натрия 0,1 0.7 1.0 Стойкость электролита к окислению (время окисления на воздухе в час.) 240 800 900 850 Концентрация трехвалентного железа 0,5 0.1 0,2 0,1 Микротвердость осаждаемого слоя 1800-6000 6600 6900 6800 Упорядник Замовлення 4530 Техред М.Моргентал Коректор М.Самборська Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 1