Спосіб нанесення покриттів сплавом кобальт-молібден-цирконій

Реферат: Спосіб нанесення покриттів сплавом кобальт-молібден-цирконій на метали та сплави шляхом катодного осадження з цитратно-пірофосфатного розчину. Процес проводять при температурі 2 -3 -2 20-25 °C імпульсним струмом амплітудою 2-10 А/дм при тривалості імпульсу 0,5·10 - 5·10 с і -3 -1 тривалості паузи 1·10 -1·10 с. UA 84103 U (54) СПОСІБ НАНЕСЕННЯ ПОКРИТТІВ СПЛАВОМ КОБАЛЬТ-МОЛІБДЕН-ЦИРКОНІЙ UA 84103 U UA 84103 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способу одержання електролітичних сплавів кобальтмолібден-цирконій на метали та сплави, яким притаманні висока корозійна стійкість, мікротвердість, каталітична активність тощо. Спосіб нанесення може бути застосований в машинобудівній та хімічній промисловості, при захисті обладнання від руйнування, виготовленні каталітичних нейтралізаторів газових викидів автотранспорту та промислових підприємств. Відомий спосіб електроосадження покриттів сплавом кобальт-молібден з цитратного 2 електроліту в стаціонарному режимі при густині струму 1-10 А/дм та температурі 20-60 °C [1]. Осадження проводять з нерозчинними анодами, виготовленими із платини, як катоди використовують Ст. 3. Синтезований сплав містить 7-12 % мас. молібдену, вихід за струмом становить 25-50 %. Такий спосіб дозволяє отримувати покриття сплавом кобальт-молібден з високою мікротвердістю та зносостійкістю. Недоліками цього способу є невисокий вміст молібдену в сплаві і вихід за струмом, тому електроліз не є ефективним. Застосування високих температур не тільки призводить до осадження темних осадів з внутрішніми напруженнями, але і збільшує витрати електроенергії. Найбільш близьким за технічною суттю та досягаємим ефектом є спосіб електрохімічного формування сплаву кобальт-молібден на мідну та сталеву основу, обраний за прототип [2]. Електроосадження проводять з цитратно-пірофосфатного електроліту в стаціонарному режимі 2 при катодній густині струму 1-10 А/дм та температурі 25-70 °C в умовах примусової конвекції при швидкості обертання магнітної мішалки 300 об/хв. Вміст молібдену в сплаві становить 3446 % мас, вихід за струмом складає 20-36 %. Недоліками цього способу є низький вихід за струмом. Підвищення температури призводить не тільки до зростання частки неметалевих домішок у сплаві, але і до збільшення внутрішніх напружень та тріщин в покриттях. В основу корисної моделі поставлено задачу електроосадження світлих, блискучих, дрібнокристалічних функціональних покриттів сплавом кобальт-молібден-цирконій з цитратнопірофосфатного електроліту з високим виходом за струмом. Поставлена задача вирішується тим, що згідно з корисною моделлю, спосіб нанесення покриттів сплавом кобальт-молібден-цирконій на метали та сплави шляхом катодного осадження з цитратно-пірофосфатного розчину відрізняється тим, що процес проводять при 2 температурі 20-25 °C імпульсним струмом амплітудою 2-10 А/дм при тривалості імпульсу -3 -2 -3 -1 0,5·10 - 5·10 с і тривалості паузи 1·10 - 1·10 с. Запропонований інтервал амплітуд густин струму обумовлений тим, що при густинах 2 струму, більших за 10 А/дм , суттєво погіршується якість покриття. При густині струму, менше за 2 2 А/дм , знижується вихід за струмом та швидкість осадження сплаву, вміст рідкісноземельного металу стає менше за 0,2 % мас. Нижня межа інтервалу тривалості імпульсів обумовлена зниженням виходу за струмом сплаву, а тривалості пауз - порушенням необхідного співвідношення компонентів у сплаві. Збільшення тривалості імпульсів призводить до підвищення середньої катодної густини струму вище за граничну дифузійну катодну густину струму і погіршує якість покриття, а збільшення тривалості пауз - до зниження ефективності осадження. Таким чином, використання імпульсного режиму дає можливість формувати сплав кобальтмолібден-цирконій з виходом за струмом 40-99 % та вмістом цирконію 0,8-2,1 % мас. та молібдену 22,5-13,8 % мас. Приклад 1 В комірці для електролізу, заповненій цитратно-пірофосфатним електролітом, електроосадження сплаву Co-Mo-Zr ведуть в імпульсному режимі при густині катодного струму 2 -3 -2 8 А/дм , тривалості імпульсу 2·10 с, паузи - 1·10 с. Вміст цирконію в сплаві становить 2,1 % мас, молібдену - 16 % мас. Вихід за струмом сплаву складає 67 %. Покриття світлі, блискучі та дрібнокристалічні, не мають внутрішніх напружень та тріщин. Приклад 2 В комірці для електролізу, заповненій цитратно-пірофосфатним електролітом, електроосадження сплаву Co-Mo-Zr ведуть в імпульсному режимі при густині катодного струму 2 -3 -2 8 А/дм , тривалості імпульсу 0,5·10 с, паузи - 1·10 с. Вміст цирконію становить 0,9 % мас, молібдену - 15,8 % мас. Вихід за струмом сплаву складає 80 %. Покриття світлі, блискучі та дрібнокристалічні, не мають внутрішніх напружень та тріщин. Приклад 3 В комірці для електролізу, заповненій цитратно-пірофосфатним електролітом, електроосадження сплаву Co-Mo-Zr ведуть в імпульсному режимі при густині катодного струму 2 -3 -2 8 А/дм , тривалості імпульсу 5·10 с, паузи - 1·10 с. Вміст цирконію становить 1,5 % мас, молібдену - 13,8 % мас. Вихід за струмом сплаву складає 40 %. Покриття світлі, блискучі та дрібнокристалічні, не мають внутрішніх напружень та тріщин. 1 UA 84103 U 5 10 Приклад 4 В комірці для електролізу, заповненій цитратно-пірофосфатним електролітом, електроосадження сплаву Co-Mo-Zr ведуть в імпульсному режимі при густині катодного струму 2 -3 -2 8 А/дм , тривалості імпульсу 2·10 с, паузи - 5·10 с. Вміст цирконію становить 0,8 % мас, молібдену - 16,8 % мас. Вихід за струмом сплаву складає 98 %. Покриття світлі, блискучі та дрібнокристалічні, не мають внутрішніх напружень та тріщин. Порівняння прототипу та корисної моделі, що наведено в таблиці, свідчить, що спосіб, який заявляється, дозволяє отримувати сплав з вмістом цирконію від 0,8-2,1 % мас, молібдену-22,514,3 % мас Використання імпульсного режиму забезпечує високі значення виходу за струмом і швидкості осадження. Таблиця Характеристики способу 2 Амплітуда імпульсу, А/дм Тривалість імпульсу, с Тривалість паузи, с Температура, °C рН електроліту Вміст компонентів в сплаві, % мас. Кобальт Молібден Цирконій Вихід за струмом, % 15 20 Прототип 1-10 25-70 8,5 66,2-54,4 33,8-45,6 20-36 Винахід 2-10 -3 -2 0,5·10 - 2·10 -3 -2 1·10 - 5·10 20-25 8-10 77,3-84,8 22,5-13,8 0,8-2,1 40-98 Таким чином спосіб, що заявляється, надає можливість одержувати світлі, блискучі, дрібнокристалічні покриття сплавом кобальт-молібден-цирконій з вмістом цирконію (0,8-2,1 % мас.) та молібдену (22,5-13,8 % мас.) у сплаві з високими значеннями виходу за струмом, що досягають значення 98 %. Джерела інформації: 1. Electrochemical obtaining of Co-Mo coatings from citrate solutions containing EDTA: composition, structure, and microchemical properties / S.P. Sidel'nikova, G.F. Volodina, D.Z. Grabko, and A.I. Dicusar // J. Surface engineering and Applied electrochemistry. - 2007. - Vol. 43. - № 6. - P. 425-430. 2. Электроосаждение сплавов Co-Mo из цитратно-пирофосфатного электролита / В.А. Громова, Ю.С. Японцева, В.С. Кублановский, А.И. Дикусар // Украинский химический журнал. 2008. - Т. 74. - № 3. - С. 44-48. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб нанесення покриттів сплавом кобальт-молібден-цирконій на метали та сплави шляхом катодного осадження з цитратно-пірофосфатного розчину, який відрізняється тим, що процес 2 проводять при температурі 20-25 °C імпульсним струмом амплітудою 2-10 А/дм при тривалості -3 -2 -3 -1 імпульсу 0,5·10 -5·10 с і тривалості паузи 1·10 -1·10 с. Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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 2