Електроліт для нанесення покриттів сплавом залізо-кобальт-вольфрам

Реферат: Електроліт для нанесення покриттів сплавом залізо-кобальт-вольфрам містить сульфат кобальту, сульфат натрію, борну кислоту, цитрат натрію, сульфат заліза (III) і вольфрамат 3 натрію при такому співвідношенні компонентів, г/дм : сульфат заліза (III) 30-60 сульфат кобальту 30-60 вольфрамат натрію 18-28 сульфат натрію 15-30 кислота борна 6 цитрат натрію 80-120 рН 4,0-4,5. UA 104444 U (12) UA 104444 U UA 104444 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до електролітів для нанесення покриттів сплавами залізокобальт-вольфрам, що мають підвищені магнітні, каталітичні, трибологічні та антикорозійні властивості і можуть застосовуватись у галузях машинобудівної, електротехнічної, хімічної промисловості. Відомий електроліт для осадження сплаву Fe-W [1], містить (г/л): вольфрамат натрію 2-10, хлорид заліза (II) 300-400, цитратну кислоту 5-15 та хлоридну кислоту 0,5-1,5. Процес осадження проводять при температурі 20-40 °C із застосуванням змінного асиметричного 2 струму з інтервалом катодних густин струму 35-40 А/дм і коефіцієнтом асиметрії 1,2-6, рН 0,8. 2+ Недоліком цього електроліту є нестабільність іонів Fe в присутності іонів-окисників, агресивність до матеріалу електролізерів і електродів за присутності у розчині вільної кислоти та хлорид-аніонів, значна кислотність електроліту, за якої відбувається полімеризація моновольфраматів, що призводить до суттєвого зменшення швидкості відновлення вольфраму. Вміст вольфраму у сплаві не перевищує 3 % мас. Більш близьким за складом до заявленого, вибраний як прототип, є електроліт для 3 нанесення сплаву залізо-кобальт [2], який містить, моль/дм : сульфат заліза (II) 0,1-0,5 сульфат кобальту 0,1-0,5 сульфат натрію 0,325 кислота борна 0,4 цитрат натрію 0,2-1 РН 3,5-5. Процес проводять при температурі розчину 25 °C в діапазоні катодної густини постійного 2 струму 1-10 А/дм . Як аноди використовують сталь марки Ст3 та кобальт К1. 2+ Недоліком цього електроліту є нестабільність внаслідок окиснення іонів Fe як киснем повітря, так і в анодному процесі, з утворенням нерозчинного Fe(OH) 3, що суттєво знижує ресурс електроліту. В основу корисної моделі поставлено задачу створення стабільного нетоксичного електроліту для нанесення багатофункціональних покриттів сплавами Fe-Co-W з розширеним діапазоном вмісту сплавотвірних компонентів. Це сприятиме створенню екологічно безпечних технологій електрохімічного осадження покриттів сплавами залізо-кобальт-вольфрам з підвищеними функціональними властивостями. Для вирішення поставленої задачі пропонується електроліт для нанесення покриттів сплавом залізо-кобальт-вольфрам, що містить сульфат кобальту, сульфат натрію, борну кислоту, цитрат натрію та сульфат заліза (III) і вольфрамат натрію при такому співвідношенні 3 компонентів, г/дм : сульфат заліза (III) 30-60 сульфат кобальту 30-60 вольфрамат натрію 18-28 сульфат натрію 15-30 кислота борна 6 цитрат натрію 80-120 рН 4,0-4,5. Технічний результат досягається використанням сульфату заліза (III), що сприяє стабілізації катіонів за рахунок утворення більш стійких, порівняно з цитратними комплексами заліза (II), цитратних комплексів заліза (III). Буферна здатність цитрат-аніонів дозволяє зменшити вміст у 3 розчині борної кислоти до 6 г/дм . Формування в електроліті цитратних комплексів кобальту (II), заліза (III) та гетероядерних цитратних комплексів вольфраматів із залізом забезпечує осадження щільних, дрібнокристалічних, з високою адгезією до матеріалу підкладки покриттів з вмістом сплавотвірних компонентів Fe 45-38 % мас., Co 37-40 % мас., W 18-22 % мас. Покриттям такого складу притаманні високі корозійна та зносостійкість, каталітичні властивості, що є передумовою для їх застосування як для зміцнення та відновлення зношених деталей, так і в реакціях окиснення монооксиду карбону та знешкодження газових викидів автотранспорту. Для приготування електроліту рекомендовано використовувати водні розчини компонентів, які змішують у наступній послідовності: окремо до розчинів цитрату натрію при перемішуванні додають сульфат заліза (III), вольфрамат натрію і сульфат кобальту; після чого ці розчини змішують. Сульфат натрію розчиняють у невеликій кількості теплої води та додають до електроліту. Наступним кроком в розчин додають попередньо розчинену при 95 °C борну кислоту. Отриманий розчин доводять дистильованою водою до розрахункового об'єму та витримують протягом доби для встановлення іонних рівноваг. Покриття наносять на підготовлені за стандартною методикою деталі. 1 UA 104444 U 5 10 15 Електроліз рекомендовано проводити при температурі 20-25 °C у гальваностатичному 2 режимі при густині струму 2-5 А/дм із застосуванням сталевих анодів. Приклад 1 3 Електроліт готують у наведеній послідовності при такому вмісті компонентів, г/дм : Na3C6H5O7·2H2O 90 Fe2(SO4)3·9H2O 30-60 Na2WO4·2H2O 18-20 CoSO4·7H2O 30-60 Na2SO4 15-30 Н3ВО3 6 pH електроліту 4,0-4,5. Покриття наносять на зразки зі Ст3. Процес проводять при 2 температурі 20-25 °C та катодній густині струму 3,5 А/дм . Вміст заліза в одержаному гальванічному покритті 44-40 % мас., кобальту 37-39 % мас., вольфраму 19-21 % мас.. Покриття щільні, блискучі, без внутрішніх напружень та тріщин. Приклад 2 3 Електроліт готують у наведеній послідовності при такому вмісті компонентів, г/дм : Na3C6H5O7·2H2O 90 Fe2(SO4)3·9H2O 30-60 Na2WO4·2H2O 26-28 CoSO4·7H2O 30-60 Na2SO4 15-30 H3BO3 6 pH електроліту 4,0-4,5. Покриття наносять на зразки зі Ст3. Процес проводять при 2 температурі 20-25 °C та катодній густині струму 3,5 А/дм . Вміст заліза в одержаному гальванічному покритті 40-36 % мас., кобальту 37-39 % мас., вольфраму 23-25 % мас. Покриття щільні, блискучі, без внутрішніх напружень та тріщин. Відомості про склад запропонованого електроліту, режими електролізу та отримані результати наведено у таблиці. Таблиця Аналог Na2WO4·2H2O FeCl2 Склад електроліту, г/л Na3C6H5O7·2H2O HСl Одержане покриття рН розчину Вміст молібдену, % мас. Вміст вольфраму, % мас. Характеристики покриття 20 2-10 300400 5-15 0,5-1,5 Прототип Корисна модель FeSO4·7H2O 30-140 Fe2(SO4)3·9H2O 30-60 CoSO4·7H2O 30-140 CoSO4·7H2O 30-60 Na2SO4 Н3ВО3 Nа3С6Н5О7·2Н2О 50 Na2WO4·2H2O 25 Na2SO4 60-300 Н3ВО3 Nа3С6Н5О7·2Н2О 18-20 15-30 6 90-120 Fe-W Fe-Co Fe-Co-W 0,8 3,5-5 4-4,5 20-25 37-40 2-3 % 18-22 Задовільна морфологія Покриття щільні, блискучі, дрібнокристалічні, без внутрішніх напружень та тріщин Немає даних Джерела інформації: 1. Пат. 2192509 Российская федерация, МПК C25D3/56. Способ электролитического осаждения сплава железо-вольфрам / Серебровский В.И.; Серебровская Л.Н.; Серебровский В.В.; Коняев Н.В.; Батищев А.Н.; заявитель и патентообладатель Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова. - № 2001100264/02, заявл. 04.01.2001; опубл. 10.11.2002, бюл. № 31. 2 UA 104444 U 2. Пат. 49037 Україна, МПК C25D3/56. Електроліт для нанесення сплаву залізо-кобальт / М.В. Ведь, М.Д. Сахненко, В.О. Савченко; заявник і патентовласник НТУ "ХПГ. - № u200911877; заяв. 20.11.2009; опубл. 12.04.2010, бюл. № 7. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Електроліт для нанесення покриттів сплавом залізо-кобальт-вольфрам, що містить сульфат кобальту, сульфат натрію, борну кислоту, цитрат натрію, який відрізняється тим, що додатково 3 містить сульфат заліза (III) і вольфрамат натрію при такому співвідношенні компонентів, г/дм : сульфат заліза (III) 30-60 сульфат кобальту 30-60 вольфрамат натрію 18-28 сульфат натрію 15-30 кислота борна 6 цитрат натрію 80-120 рН 4,0-4,5. 10 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3