Електроліт для формування на вентильних металах функціональних покриттів із вмістом оксидів рідкісних елементів

Реферат: Електроліт для формування на вентильних металах функціональних покриттів із вмістом оксидів рідкісних елементів містить поліфосфат лужного металу, оксигенвмісну сполуку рідкісного елемента. Додатково містить буферуючий компонент. UA 86694 U (12) UA 86694 U UA 86694 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до електрохімічних технологій, зокрема синтезу на вентильних металах та їх сплавах функціональних покриттів на основі оксидів рідкісних елементів, і може бути застосована у виробництвах та пристроях, в яких до покриттів висувають вимоги щодо каталітичних властивостей, високої корозійної та зносостійкості, твердості та термостабільності, наприклад, в електротехнічній, хімічній та машинобудівній галузях промисловості, медицині тощо. Відомий електроліт для отримання анодно-оксидних покривів на титанових сплавах, що 3 містить, г/дм : фосфорну кислоту - 25-30; сульфатну кислоту - 365-385; молібденово-кислий натрій - 2,5-12; вольфрамово-кислий натрій - 3,5-16,5; ренієву кислоту - 2,5-12,5 [1]. Анодування 2 проводять при густині струму 5-20 А/дм , температурі від мінус 6 до мінус 12 °C до кінцевої напруги 200-250 В. Такий електроліт дозволяє одержувати змішані оксидні покриття аморфної комірчастої структури наступного фазового складу: ТіО 2-анатаз; МоО3; WO2; ReO3. До недоліків слід віднести необхідність значного охолодження електроліту та низьку товщину одержуваних оксидних шарів (11-22 мкм). 3 Відомий електроліт для електрохімічного осадження покриттів, який містить, г/дм : цирконію сульфат - 35; натрію гідроксид - 40 [2]. Такий електроліт надає можливість формування на сплавах титану цирконійвмісних плівок плазмово-електролітичним оксидуванням. При цьому на титані формуються низькопоруваті, щільні, гідрофобні плівки з фазовим складом: ТіО 2-рутил, ZrTiO4 та ZrO2. До недоліків можна зарахувати низьку товщину осаджуваних плівок (5-8 мкм). Відомий електроліт для нанесення ванадій- та вольфрамвмісних оксидних шарів на сплави 3 алюмінію і титану на основі поліфосфатів, який містить, г/дм : дигідрофосфат натрію - 45,9; метаванадат натрію - 15; вольфрамат натрію - 1-40 [3]. З такого електроліту методом анодноіскрового оксидування осаджують покриття з високим вмістом ванадію (до 10 % ат.) та вольфраму (до 6 % ат.), однак до недоліків покриттів слід віднести високий вміст фосфору, що значно обмежує області їх застосування. Відомий, вибраний за прототип [4], поліфосфатний електроліт для формування W- та Мо3 вмісних покриттів на сплавах алюмінію та титану, що містить, моль/дм : NaH2PO42H2O-0,2-0,3; Na2HPO412H2O - до 0,07; Na2H[PW 12O42] 9H2O-0,006; Na2WO42H2O - до 0,3; Na2MoO42H2O - до 0,3. Такий електроліт надає можливість в анодно-іскровому режимі отримувати покриття з високим вмістом молібдену (до 5,4 % ат.) та вольфраму (до 8 % ат.). До недоліків можна віднести імпульсний режим оксидування, який передбачає використання складного обладнання та високе атомне співвідношення вмісту компонентів P/Mo(W) у покритті. В основу корисної моделі поставлена задача розробки електроліту для формування на вентильних металах функціональних покриттів із вмістом оксидів рідкісних елементів з високою адгезією до підкладки. Поставлена задача вирішується тим, що нанесення оксидних шарів із вмістом рідкісних елементів проводять на вентильних металах в електроліті, що містить поліфосфат лужного металу, буферуючий компонент та оксигенвмісну сполуку рідкісного елемента при такому 3 співвідношенні компонентів, моль/дм : поліфосфат лужного металу 0,1-1 буферуючий компонент до 0,2 оксигенвмісна сполука 0,05-0,3. рідкісного елемента Застосування запропонованого електроліту, що містить поліфосфат, буферуючий компонент та оксигенвмісну сполуку рідкісного елемента дозволяє отримати оксидні покриття з високою міцністю зчеплення. Буферуючі компоненти додають до складу електроліту з метою підвищення його стабільності та терміну дії. Співосаджувані елементи вводять у вигляді диспергованих оксидів або розчинних солей. Аналіз елементного складу синтезованих матеріалів методом електронної спектроскопії показав наявність рідкісних елементів у синтезованих покриттях в кількості 2-10 % мас. в залежності від складу електроліту та густини струму поляризації. Синтезовані покриття виявляють високу корозійну стійкість та каталітичну активність в реакціях окиснення вуглеводнів, можуть знайти застосовування при нанесенні поверхневих шарів каталітичних матеріалів для керування перебігом окисно-відновних реакцій. 1 UA 86694 U Таблиця Зіставний аналіз корисної моделі і прототипу Матеріал Склад електроліту, 3 моль/дм Режим процесу 2 Густина струму, А/дм Напруга процесу, В Час електролізу, хв. Вміст допанту в покритті Атомне співвідношення P/Mo(W) Корозійна стійкість 4 покриттів, ((kh10 ), мм/рік) 5 10 15 20 25 30 35 Прототип сплави алюмінію та титану Корисна модель вентильні метали поліфосфат лужного металу NaH2PO42H2O-0,2-0,3; - 0,1-1; Na2HPO412H2O - дo 0,07; буферуючий компонент - до Na2H[PW 12O42] 9H2O-0,006; 0,2; оксигенвмісна сполука Na2WO42H2O - дo 0,3; рідкісного елемента - 0,05Na2MoO42H2O - до 0,3. 0,3. імпульсний гальваностатичний 5,0 0,5-5,0 74-324 58-190 5-10 10-60 до 8 % ат. 2-10 %мас. до 35 до 20 0,36-1,97 Приклад 1. Пластину із сплаву титану ОТ4-1 розміром 50×10×2 мм оксидували у розчині електроліту, 3 який містить, моль/дм : поліфосфат лужного металу - 0,1; оксид ванадію (V) - 0,2 при густині 2 струму 2 А/дм і максимальній напрузі формування 112 В впродовж 20 хвилин при перемішуванні та охолодженні електроліту. Отримано покриття коричневого кольору із вмістом ванадію 3,93±0,1 % мас. Швидкість -4 корозії складає 0,4910 мм/рік, що відповідає групі стійкості "Вельми стійкі". Потенціал корозії становить - 0,104 В. Приклад 2. Пластину із сплаву титану ВТ1-0 розміром 50×10×2 мм оксидували у розчині електроліту, 3 який містить, моль/дм : поліфосфат лужного металу - 0,1; ацетат лужного металу - 0,05; оксид 2 цирконію - 0,2 при густині струму 1,5 А/дм і максимальній напрузі формування 115 В протягом 10 хвилин при перемішуванні та охолодженні електроліту. Отримано покриття сірого кольору із вмістом цирконію 1,80±0,1 % мас. Швидкість корозії -4 складає 0,3610 мм/рік, що відповідає групі стійкості "Вельми стійкі". Потенціал корозії становить - 0,08 В. Приклад 3. Пластину із сплаву алюмінію А99 розміром 50×10×2 мм оксидували у розчині електроліту, 3 який містить, моль/дм : поліфосфат лужного металу - 0,1; тетраборат лужного металу - 0,2; 2 оксид молібдену (II) - 0,1 при густині струму 2,5 А/дм і максимальній напрузі формування 160 В впродовж 40 хвилин при перемішуванні та охолодженні електроліту. Отримано покриття темно-коричневого кольору iз вмістом молібдену в синтезованих плівках -4 3,18±0,1 % мас. Швидкість корозії складає 0,9810 мм/рік, що відповідає групі стійкості "Вельми стійкі". Потенціал корозії становить - 0,122 В. Приклад 4. Пластину із сплаву цирконію Э100 розміром 50×10×2 мм оксидували у розчині електроліту, 3 який містить, моль/дм : поліфосфат лужного металу - 0,1; тетраборат лужного металу - 0,2; 2 вольфрамат натрію - 0,3 при густині струму 3 А/дм і максимальній напрузі формування 140 В впродовж 30 хвилин при перемішуванні та охолодженні електроліту. Отримано покриття сірого кольору, які містять 10,57±0,1 % мас. вольфраму. Швидкість -4 корозії складає 1,9710 мм/рік, що відповідає групі стійкості "Вельми стійкі". Потенціал корозії становить - 0,17 В. Джерела інформації: 1. Патент РФ 2383664, МПК C25D 11/26 (2006.01), 10.03.2010. 2 UA 86694 U 5 10 15 2. Руднев B.C. Оксидные цирконийсодержащие пленки на титане / В.С. Руднев, К.Н. Килин, Т.П. Яровая, П.М. Недозоров // Защита металлов. - 2008. - Т. 44, № 1. - С. 69-71. 3. Руднев B.C. Анодно-искровые слои на сплавах Аl и Ті из фосфатно-ванадатного электролита, содержащего вольфрамат / В.С. Руднев, И.В. Лукиянчук, Д.Л. Богута и др. // Защита металлов. - 2002. - Т. 38, № 2. - С. 220-223. 4. Руднев B.C. Анодно-искровое осаждение Р- и W- или Мо-содержащих покрытий на сплавы алюминия и титана / В.С. Руднев, И.В. Лукиянчук, В.В. Коньшин, П.С. Гордиенко // Журнал прикладной химии. - 2002. - Т. 75, вып. 7. - С. 1099-1103. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Електроліт для формування на вентильних металах функціональних покриттів із вмістом оксидів рідкісних елементів, що містить поліфосфат лужного металу, оксигенвмісну сполуку рідкісного елемента, який відрізняється тим, що додатково містить буферуючий компонент при 3 наступному співвідношенні компонентів, моль/дм : поліфосфат лужного металу 0,1-1 буферуючий компонент до 0,2 оксигенвмісна сполука 0,05-0,3. рідкісного елемента Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 3