BG67487B1 - Метод за нанасяне на композитно покритие от хром върху алуминиеви сплави - Google Patents

Метод за нанасяне на композитно покритие от хром върху алуминиеви сплави Download PDF

Info

Publication number
BG67487B1
BG67487B1 BG112884A BG11288419A BG67487B1 BG 67487 B1 BG67487 B1 BG 67487B1 BG 112884 A BG112884 A BG 112884A BG 11288419 A BG11288419 A BG 11288419A BG 67487 B1 BG67487 B1 BG 67487B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
aluminum
electrochemical
acid solution
followed
chrome
Prior art date
Application number
BG112884A
Other languages
English (en)
Other versions
BG112884A (bg
Inventor
Владимир Петков
Петков Петков Владимир
Радослав Вълов
Василев Вълов Радослав
Original Assignee
Институт по металознание, съоръжения и технологии с Център по хидро и аеродинамика "Академик Ангел Балевски" при БАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт по металознание, съоръжения и технологии с Център по хидро и аеродинамика "Академик Ангел Балевски" при БАН filed Critical Институт по металознание, съоръжения и технологии с Център по хидро и аеродинамика "Академик Ангел Балевски" при БАН
Priority to BG112884A priority Critical patent/BG67487B1/bg
Publication of BG112884A publication Critical patent/BG112884A/bg
Publication of BG67487B1 publication Critical patent/BG67487B1/bg

Links

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

Изобретението се отнася до метод за нанасяне на композитно покритие от хром върху изделия от алуминиеви сплави и може да намери приложение в различни области на техниката, например при изработване на изделия за авиацията, транспортното машиностроене, строителството, приборостроенето, хранителната промишленост, където е необходимо изделията да се отличават с твърдост, износоустойчивост и корозионна устойчивост. Методът се състои от последователно провеждани във времето предварителна подготовка, включваща почистване, измиване, изсушаване на третираната повърхност и след измерване на обработвания детайл се извършва ултразвукова обработка на изделието от алуминиеви сплави в сернокисел разтвор на NaCl при стайна температура за времетраене от 180 до 480 s, последвана от допълнителна обработка на повърхността в солнокисел разтвор на Сu(СН3СОО)2 за време от 1 - 1,5 min при температура 70 - 75 градуса С, след което се нанася електрохимично хромово покритие в присъствие на хромов електролит, съдържащ активирана водна суспензия с концентрация от 0.5 g/l до 60 g/l, като диамантените наночастици са са размер от 1 до 100 nm.

Description

Изобретението се отнася до метод за нанасяне на композитно покритие от хром върху изделия от алуминиеви сплави и може да намери приложение в различни области на техниката, като например изделия за авиацията, транспортното машиностроене, строителството, приборостроенето, хранителната промишленост, където е необходимо изделията да се отличават с твърдост, износоустойчивост и корозионна устойчивост.
Предшестващо състояние на техниката
Известни са методи за подобряване на физико-механичните показатели на алуминиевите сплави, които по същество представляват легирането на алуминий с метали, които рязко се отличават по свойства от него, каквито са металите Ti, Mo, Zr, V, Nb (съгласно съответните им диаграми на състояние).
Споменатите методи не са намерили голямо приложение основно поради технологични недостатъци, по-специално, че легирането (внедряването на легиращите метали в алуминиева стопилка) се извършва при сравнително ниска температура (около 650-700°С), при която не се получава достатъчно качествено свързване на двата метала. Като допълнителен недостатък може да се посочи високата стойност на добавяните легиращи компоненти.
Известни са също други методи за подобряване на физико-механичните и химични показатели на алуминиевите сплави, които по същество представляват нанасяне на покрития, повишаващи техните свойства като твърдост, износоустойчивост и корозионна устойчивост.
Споменатите методи не са намерили голямо приложение. Причините за това могат да се търсят основно в обстоятелството, че алуминият има голям афинитет към кислорода и неговата повърхност винаги е покрита с тънък слой от А12О3, който трудно се отделя и лесно се възстановява. Освен това алуминият има отрицателен електроден потенциал (Е0 = -1.70 V), както и се отличава с наличие на повърхностни пори и оклюдиран водород на повърхността, което затруднява свързването му с електро отлаганите метали.
От практиката е известен метод за създаване на повърхностна защита на работната част на алуминиевите изделия чрез получаването на устойчиви покрития, които повишават техните химични и механични свойства, като твърдост, износоустойчивост и корозионна устойчивост. Съгласно метода преди нанасянето на покритието върху изделия от алуминий или алуминиеви сплави, от съществено значение е предварителната подготовка на обработваната повърхност, изразяваща се в прецизно почистване на тяхната повърхност от оксидния слой от А12О3.
Обикновено дезоксидацията на повърхността се извършва чрез използването на байцващи разтвори с различен химичен състав и концентрации. Най-често използваните байцващи разтвори за алуминий и неговите сплави са такива със силно кисела или алкална реакция. Киселите разтвори съдържащ токсичните HF и HNO3 в различни концентрационни съотношения, а основен компонент в алкалните разтвори е натриевата основа (NaOH). След предварителната подготовка се извършва нанасяне на самото покритие чрез електрохимичен процес, например хром се нанася върху алуминиевата сплав след нейното помедяване и/или никелиране, тъй като хромът се отлага сравнително лесно върху мед или никел.
Недостатъците на описаният метод се свързват основно с това, обработването на повърхностният слой със споменатите разтвори влияе отрицателно върху физичните и механични свойства на алуминия и неговите сплави. Те изменят морфологията на повърхността, нейната пористост и дори формата на порите в зависимост от химичния състав на байцващите разтвори и сплавта, продължителността и температурата на обработка. Например якостта на умора на сплав от типа Al-Cu-Mn, байцвана в 10% NaOH за времетраене 2.5 min при температура 60 - 70°С и след това неутрализирана за 1 min в киселинна смес от 10% H2SO4 и 10% HNO3 в съотношение 1:1, се намалява с 31%. Якостта на умора на алуминиева сплав след байцване в киселинна смес от 10% HF и 10% HNO3 в съотношение 1:1 се намалява с 15%.
Друг недостатък на описания метод се свързва основно с необходимостта за отлагане на междинен слой от мед или никел за да се осъществи отлагането на хром.
Техническа същност на изобретението
Предвид на описаното известно ниво на техниката в разглежданата област на техниката, задача на изобретението е да се предложи метод за нанасяне на композитно покритие от хром върху алуминиеви сплави, който да осигури устойчиво покритие, при ниски разходи на метали и да е опростен по отношение на технологичното му изпълнение.
Друга задача на изобретението е да се предложи състав и електрохимични параметри, чрез които да се осигури ефективно покритие на повърхността, за директно електроотлагане на защитното хромово покритие с нанодиамантени частици върху алуминиеви сплави.
Задачата на изобретението се решава с метод за нанасяне на композитно покритие от хром върху алуминиеви сплави, при който се провежда последователно във времето предварителна повърхностна подготовка на изделия от алуминиеви сплави, след което се подлагат на електрохимично хромиране.
Съгласно изобретението предварителната подготовка включва почистване, измиване и изсушаване на обработваните изделия, а след изсушаването им последните се подлагат на оразмеряване, като методът продължава с последователно провеждане на:
а) ултразвукова обработка на изделия от алуминиеви сплави, в сернокисел разтвор на NaCl, при стайна температура за времетраене от 180 до 480 s.
б) допълнителна обработка на повърхността в солнокисел разтвор на Cu(CH3COO)2, за време на престой от 1 до 1,5 min, при температура 70 - 75°С, а предварително подготвената алуминиева повърхност с меден окис (CuO) се хромира чрез електрохимично отлагане при стъпаловиден режим на плътността на тока - от 20 до 65 A/dm2, в условията на използване на хромиращ електролит, в който се добавя активирана водна суспензия, в концентрация от 0.5 до 60 g/l, с концентрация на диамантени наночастици от 10 до 100 g/l, като диамантените наночастици са с размери от 1 до 100 nm, при което хроматните йони (CrO42-, Cr2O7 2) оксидират CuO и електроотлагащият се на катода хром покрива плътно повърхността на изделията от алуминиеви сплави.
Описаният метод, обект на изобретението е технологично опростен и икономически целесъобразен, поради директното нанасяне на хром без междинни слоеве от мед и/или никел и осигурява устойчиво покритие с добра адхезия към алуминиевите изделия при ниски разходи за хромиращия реагент. Устойчивото покритие се дължи на прецизната предварителна подготовка на обработваната повърхност на алуминиевите изделия, в резултат на което лесно и гарантирано се провежда последващото електрохимично отлагане. Качеството на покритието се дължи още и на допълнителното внасяне на диамантени наночастици в хромиращият електролит с размери от 1 до 100 nm, при което се получава плътно композитно хромово покритие, с дебелина от 15 до 90 pm здраво свързано с основата.
Друго предимство на предложеният метод и използваните в различните операции химични състави е това, че отговарят на екологичните изисквания и норми. Освен това в етапът на предварителната подготовка на повърхността на изделия от алуминиеви сплави се избягва използването на токсични байцващи разтвори на основата на HF, съответно екологично замърсяване на околната среда. Същността на изобретението се изразява от ефективна комбинация от операции, необходими и достатъчни за осъществяване на метода, обект на изобретението, при което се постига желания технически резултат, а именно - получаване на компактни, твърди, износоустойчиви и корозионно устойчиви композитни покрития от хром и диамантени наночастици върху изделия от алуминиеви сплави.
Пояснение на приложените фигури
По-нататък в описанието е представено едно примерно изпълнение на метода съгласно изобретението, като с помощта на придружаващите описанието фигури са онагледени отделни признаци на изобретението, както следва:
Фигура 1 - представлява изображение на микроструктура на композитно покритие, от където се вижда неговата дебелина, плътност и отлична адхезия с алуминиевата сплав, получено при следните параметри на електрохимичния процес:
- плътност на тока 45 A/dm2;
- времетраене на процеса 40 min;
- температура на електролита 50-55°С;
- концентрация на диамантените наночастици в електролита 5 g/l;
- дебелина на получения слой 38 pm.
Фигура 2 - представлява изображение на микроструктура на композитно покритие, от където се вижда неговата дебелина, плътност и отлична адхезия с алуминиевата сплав, получено при следните параметри на електрохимичния процес:
- плътност на тока 45 A/dm2;
- времетраене на процеса 60 min;
- температура на електролита 50-55°С;
- концентрация на диамантените наночастици в електролита 25 g/l;
- дебелина на получения слой 89 pm.
Пример за изпълнение на изобретението
Методът за нанасяне на композитно покритие от хром върху алуминиево получаване на устойчиво покритие от хром върху алуминиеви сплави е представен чрез едно примерно, предпочитано изпълнение, което трябва да се разглежда за илюстрация на метода, без да представлява ограничение по отношение на посочените технически параметри, при които се провеждат отделните операции, както и по отношение използваните допълнителни материали - диамантени наночастици, благодарение на които се подобряват повърхностните качества на изделията от алуминиеви сплави.
Методът за получаване на устойчиво хромово покритие с диамантени наночастици върху алуминиеви сплави съгласно изобретението се осъществява в следната последователност:
Предварителна подготовка:
Изделие от алуминий или алуминиева сплав се подлага на предварителна подготовка, при която образецът, подлежащ на обработване чрез метода се обезмаслява чрез прилагане на 1,2 дихлоретан, след което се измива със спирт и се изсушава на хладен въздух;
Почистените по описаният начин изделия от алуминий се оразмеряват, което се извършва за да се определи силата на тока, протичащ при електролизния процес за постигане на необходимата плътност на тока. Образците се претеглят на аналитична везна, за да се определи изменението на масата и на база на получените стойности да се определи получената средна дебелина на защитното покритие.
След описаното предварително почистване и оразмеряване, образците от алуминиеви сплави се подлагат на предварителна химическа обработка.
Първоначално образците се обработват в ултразвукова вана в разтвор, съдържащ вода + 11 тегл. % сярна киселина и 4,5 тегл. % NaCl, при стайна температура и времетраене от 300 s. С тази обработка алуминиевите сплави се дезоксидират. След това за получаване на антиоксидантен предпазващ филм, алуминиевите изделия се обработват химично, като се поставят в солнокисел разтвор, съдържащ вода, 450 g/l солна киселина + 4,5 g/l меден ацетат.
Образците се потапят в разтвора за време 1.5 min, при температура 72°С.
При тези условия протичат следните реакции:
(1) Си (CH3COO)2 + 2HCl = CuCl2 + 2CH3COOH (2) 3CuC12 + AI2O3 = 3СиО + 2А1С1з в резултат на което върху повърхността на алуминиевата сплав се получава повърхностен филмов слой от меден оксид. Медният оксид (СиО) възпрепятства оксидацията на алуминиевата повърхност. Филмът предпазва повърхността на алуминия от следващо оксидиране. СиО създава грапава повърхност, която след това успешно се хромира.
Електрохимично хромиране.
Използва се хромиращ електролит със стандартен състав: СгОз - 220 g/l, H2SO4 - 2.2 g/l, в който се добавя активирана водна суспензия, с концентрация на диамантени наночастици 25 g/l, като диамантените наночастици са с размери от 1 до 100 nm. Електрохимичното хромиране се провежда при стандартни условия а именно: прилага се стъпаловиден режим на плътността на тока - от 20 до 65 A/dm2, като за предпочитане е поддържане на плътност на тока от 45 A/dm2 за период от време 50 min, при температура на електролита 52°С.
Електрохимичният процес протича при постоянно разбъркване, осъществяващо се чрез електромагнитна бъркалка.
При електрохимичното хромиране филмът от CuO се разтваря в електролита.
(3) CuO + CrO42- + 10H+ = Cu2+ + Cr + 5H2O (4) CuO + Cr2O72- + 16H+ = Cu2+ + Cr + 8H2O
Хроматните йони (CrO4 2-, Сг2О7 2-) оксидират CuO и електроотложеният на катода Cr плътно покрива повърхността на изделията от алуминиеви сплави. Получава се плътно композитно хромово покритие, с дебелина от 15 до 90 pm здраво свързано с основата.(фиг. 1 и 2). Микроструктурата на така полученото композитно покритие е представено на (фиг. 1 и 2), съответно с дебелина на покритието 38 pm и 89 pm. С предварителното въвеждане на активирани диамантени наночастици се подпомага отлагането на хрома на повърхността и се подобряват свойствата на алуминиевите сплави. Например микротвърдостта на алуминиевите сплави е около 110 kg/mm2 след покритие от хром е около 800 kg/mm2, а от хром с диамантени наночастици тя достига 1100 kg/mm2, т. е. десетократно увеличение спрямо непокрити алуминиеви сплави и 40% повишение спрямо покритие само с хром без диамантени наночастици.

Claims (1)

  1. Метод за нанасяне на композитно покритие от хром върху изделия от алуминиеви сплави, състоящ се от последователно провеждане във времето на предварителна подготовка на обработваната алуминиева повърхност и последващо електрохимично отлагане на хром, осигуряващо защитното покритие, характеризиращ се с това, че предварителната подготовка включва почистването, измиване, изсушаване на третираната повърхност и след измерване на обработваният детайл се извършва ултразвукова обработка на изделието от алуминиеви сплави, в сернокисел разтвор на NaCl при стайна температура за времетраене от 180 до 480 s, последвана от допълнителна обработка на повърхността в солнокисел разтвор на Сu(СН3СОО)2 за време от 1 до 1,5 min, при температура 70 - 75 градуса С, след което се провежда електрохимично хромиране в среда на хромиращ електролит, в който се добавя активирана водна суспензия, с концентрация на диамантени наночастици от 10 до 100 g/l, електрохимичното хромиране се провежда при прилагане на стъпаловиден режим на плътността на тока и постоянно разбъркване на електролита с магнитна или електрическа бъркалка.
BG112884A 2019-02-21 2019-02-21 Метод за нанасяне на композитно покритие от хром върху алуминиеви сплави BG67487B1 (bg)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG112884A BG67487B1 (bg) 2019-02-21 2019-02-21 Метод за нанасяне на композитно покритие от хром върху алуминиеви сплави

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG112884A BG67487B1 (bg) 2019-02-21 2019-02-21 Метод за нанасяне на композитно покритие от хром върху алуминиеви сплави

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG112884A BG112884A (bg) 2020-08-31
BG67487B1 true BG67487B1 (bg) 2023-01-16

Family

ID=75537186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG112884A BG67487B1 (bg) 2019-02-21 2019-02-21 Метод за нанасяне на композитно покритие от хром върху алуминиеви сплави

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG67487B1 (bg)

Also Published As

Publication number Publication date
BG112884A (bg) 2020-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1915473B1 (en) Pretreatment of magnesium substrates for electroplating
US8147671B2 (en) Electroplating method and electroplated product
JP2019529715A (ja) クロム仕上げ表面の処理方法
JP3183512B2 (ja) マグネシウムコーティングの2段階化学/電気化学的方法
US20180245227A1 (en) Electrolyte for Electroplating
TWI792744B (zh) 表面處理鋼板及其製造方法
JP2604387B2 (ja) 金属表面にリン酸塩皮膜を形成する方法
Chen et al. Corrosion-resistant electrochemical plating of magnesium (Mg) alloys
NO309660B1 (no) Fremgangsmåte for dannelse av et forbedret korrosjonsbestandig belegg på en magnesiuminneholdende artikkel
JPWO2017204266A1 (ja) Sn系合金めっき鋼板
JPS6196077A (ja) 鋼製品及びその製造方法
JPH0436498A (ja) 鉄鋼線材の表面処理方法
CA1300325C (en) Plated steel sheet for a can
BG67487B1 (bg) Метод за нанасяне на композитно покритие от хром върху алуминиеви сплави
Yerokhin et al. Anodising of light alloys
CN111733432B (zh) 浸锌液及其制备方法、金属的表面处理方法、铝制件
US2469015A (en) Method and compositions for producing surface conversion coatings on zinc
US3755091A (en) Process for reducing discoloration of electrochemically treated chromium plated ferrous metal strip
RU2349687C2 (ru) Способ подготовки изделий из алюминия и его сплавов перед нанесением гальванических покрытий
JP7239020B2 (ja) Sn系めっき鋼板
Nahin et al. Variation of Surface Roughness of Chromated and Non-Chromated Al Electroplated Mild Steel
US1497265A (en) Zinc-electroplated articles
JP7460035B1 (ja) 表面処理鋼板およびその製造方法
Singh et al. Phosphate Conversion Coating by Galvanic Coupling: A Review
JPH06240490A (ja) 耐食性クロムめっき