BG67487B1 - Method for applying chrome-based composite coats over aluminium alloys - Google Patents
Method for applying chrome-based composite coats over aluminium alloys Download PDFInfo
- 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
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 12
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 26
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 23
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 10
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 4
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 5
- 238000007747 plating Methods 0.000 abstract description 4
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 2
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000005254 chromizing Methods 0.000 description 3
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021592 Copper(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017566 Cu-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017871 Cu—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
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.The invention relates to a method for applying a composite coating of chromium on aluminum alloy products and can be used in various fields of technology, such as products for aviation, transport engineering, construction, instrument making, food industry, where it is necessary for the products to be distinguished by hardness, wear resistance and corrosion resistance.
Предшестващо състояние на техникатаPrior art
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).There are known methods for improving the physico-mechanical indicators of aluminum alloys, which essentially represent the alloying of aluminum with metals that are sharply different in properties from it, such as the metals Ti, Mo, Zr, V, Nb (according to their respective diagrams of state).
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.The mentioned methods have not been widely used mainly due to technological shortcomings, in particular, that alloying (the introduction of alloying metals into an aluminum melt) is carried out at a relatively low temperature (about 650-700°C), at which a sufficiently high-quality connection is not obtained of both metals. As an additional disadvantage, the high value of added alloying components can be pointed out.
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.Other methods are also known for improving the physico-mechanical and chemical indicators of aluminum alloys, which essentially represent the application of coatings that increase their properties such as hardness, wear resistance and corrosion resistance.
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.The mentioned methods have not found much use. The reasons for this can be found mainly in the fact that aluminum has a great affinity for oxygen and its surface is always covered with a thin layer of A1 2 O 3 , which is difficult to separate and easily restored. In addition, aluminum has a negative electrode potential (E 0 = -1.70 V), as well as the presence of surface pores and occluded hydrogen on the surface, which makes it difficult to bond with electrodeposited metals.
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.From practice, a method is known for creating surface protection of the working part of aluminum products by obtaining resistant coatings that increase their chemical and mechanical properties, such as hardness, wear resistance and corrosion resistance. According to the method, before applying the coating on products made of aluminum or aluminum alloys, the preliminary preparation of the treated surface is essential, consisting in precise cleaning of their surface from the oxide layer of A1 2 O 3 .
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.Usually, deoxidation of the surface is carried out by using pickling solutions with different chemical composition and concentrations. The most commonly used pickling solutions for aluminum and its alloys are those with a strong acid or alkaline reaction. Acidic solutions contain toxic HF and HNO 3 in different concentration ratios, and the main component in alkaline solutions is sodium hydroxide (NaOH). After the preliminary preparation, the coating itself is applied by an electrochemical process, for example, chromium is applied to the aluminum alloy after its copper and/or nickel plating, since chromium is relatively easily deposited on copper or nickel.
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%.The disadvantages of the described method are mainly related to the fact that the treatment of the surface layer with the mentioned solutions negatively affects the physical and mechanical properties of aluminum and its alloys. They change the morphology of the surface, its porosity and even the shape of the pores depending on the chemical composition of the pickling solutions and the alloy, the duration and temperature of processing. For example, the fatigue strength of an Al-Cu-Mn type alloy pickled in 10% NaOH for 2.5 min at a temperature of 60 - 70°C and then neutralized for 1 min in an acid mixture of 10% H2SO4 and 10% HNO3 in the ratio 1:1, is reduced by 31%. The fatigue strength of an aluminum alloy after pickling in an acid mixture of 10% HF and 10% HNO3 in a ratio of 1:1 is reduced by 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.Another disadvantage of the described method is mainly related to the need to deposit an intermediate layer of copper or nickel in order to carry out the deposition of chromium.
Техническа същност на изобретениетоTechnical essence of the invention
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.Given the described state of the art in the field of technology under consideration, the object of the invention is to propose a method for applying a composite coating of chromium on aluminum alloys, which provides a durable coating, at low metal costs and is simplified in terms of its technological implementation.
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.Another task of the invention is to propose a composition and electrochemical parameters, by which to ensure an effective surface coating, for direct electrodeposition of the protective chromium coating with nanodiamond particles on aluminum alloys.
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.The task of the invention is solved with a method for applying a composite chromium coating on aluminum alloys, in which preliminary surface preparation of aluminum alloy products is carried out sequentially over time, after which they are subjected to electrochemical chromium plating.
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:According to the invention, the preliminary preparation includes cleaning, washing and drying of the processed products, and after their drying, the latter are subjected to sizing, and the method continues with the sequential implementation of:
а) ултразвукова обработка на изделия от алуминиеви сплави, в сернокисел разтвор на NaCl, при стайна температура за времетраене от 180 до 480 s.a) ultrasonic treatment of aluminum alloy products, in a sulfuric acid solution of NaCl, at room temperature for a duration of 180 to 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.b) additional treatment of the surface in a hydrochloric acid solution of Cu(CH 3 COO) 2 , for a residence time of 1 to 1.5 min, at a temperature of 70 - 75°C, and the previously prepared aluminum surface with copper oxide (CuO) is chromizes by electrochemical deposition in a stepped regime of the current density - from 20 to 65 A/dm 2 , under the conditions of using a chromizing electrolyte, in which an activated water suspension is added, in a concentration of 0.5 to 60 g/l, with a concentration of diamond nanoparticles from 10 to 100 g/l, with the diamond nanoparticles having sizes from 1 to 100 nm, whereby chromate ions (CrO4 2- , Cr2O 7 2 ) oxidize CuO and the electrodeposited chromium on the cathode covers the surface of the aluminum products tightly alloys.
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.The described method, object of the invention, is technologically simplified and economically expedient, due to the direct application of chromium without intermediate layers of copper and/or nickel and provides a stable coating with good adhesion to aluminum products at low costs for the chromizing reagent. The durable coating is due to the precise preliminary preparation of the processed surface of the aluminum products, as a result of which the subsequent electrochemical deposition is easily and guaranteed. The quality of the coating is also due to the additional introduction of diamond nanoparticles in the chromizing electrolyte with sizes from 1 to 100 nm, which results in a dense composite chromium coating, with a thickness of 15 to 90 pm firmly connected to the base.
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.Another advantage of the proposed method and the chemical compositions used in the various operations is that they meet the environmental requirements and norms. In addition, the use of toxic pickling solutions based on HF, correspondingly ecological pollution of the environment, is avoided in the stage of preliminary preparation of the surface of aluminum alloy products. The essence of the invention is expressed by an effective combination of operations necessary and sufficient for the implementation of the method, object of the invention, in which the desired technical result is achieved, namely - obtaining compact, hard, wear-resistant and corrosion-resistant composite coatings of chrome and diamond nanoparticles on aluminum alloy products.
Пояснение на приложените фигуриExplanation of the attached figures
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:Further on in the description, an exemplary embodiment of the method according to the invention is presented, and with the help of the figures accompanying the description, individual features of the invention are illustrated, as follows:
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:Figure 1 - is an image of the microstructure of a composite coating, from which its thickness, density and excellent adhesion with the aluminum alloy can be seen, obtained with the following parameters of the electrochemical process:
- плътност на тока 45 A/dm2;- current density 45 A/dm 2 ;
- времетраене на процеса 40 min;- duration of the process 40 min;
- температура на електролита 50-55°С;- electrolyte temperature 50-55°C;
- концентрация на диамантените наночастици в електролита 5 g/l;- concentration of diamond nanoparticles in the electrolyte 5 g/l;
- дебелина на получения слой 38 pm.- thickness of the obtained layer 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:Figure 2 - is an image of the microstructure of a composite coating, from which its thickness, density and excellent adhesion with the aluminum alloy can be seen, obtained with the following parameters of the electrochemical process:
- плътност на тока 45 A/dm2;- current density 45 A/dm 2 ;
- времетраене на процеса 60 min;- duration of the process 60 min;
- температура на електролита 50-55°С;- electrolyte temperature 50-55°C;
- концентрация на диамантените наночастици в електролита 25 g/l;- concentration of diamond nanoparticles in the electrolyte 25 g/l;
- дебелина на получения слой 89 pm.- thickness of the obtained layer 89 pm.
Пример за изпълнение на изобретениетоExample of implementation of the invention
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.The method of applying a composite coating of chromium on aluminum to produce a resistant coating of chromium on aluminum alloys is presented by an exemplary, preferred embodiment, which should be considered for illustration of the method, without being a limitation with respect to the specified technical parameters, in in which the individual operations are carried out, as well as in relation to the additional materials used - diamond nanoparticles, thanks to which the surface qualities of aluminum alloy products are improved.
Методът за получаване на устойчиво хромово покритие с диамантени наночастици върху алуминиеви сплави съгласно изобретението се осъществява в следната последователност:The method for obtaining a resistant chromium coating with diamond nanoparticles on aluminum alloys according to the invention is carried out in the following sequence:
Предварителна подготовка:Preliminary preparation:
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;An aluminum or aluminum alloy product is subjected to a preliminary preparation, in which the sample to be processed by the method is degreased by applying 1,2 dichloroethane, then washed with alcohol and dried in cool air;
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.Aluminum articles cleaned in the described manner are sized, which is done to determine the strength of the current flowing in the electrolysis process to achieve the required current density. The samples are weighed on an analytical balance to determine the change in mass and, based on the values obtained, determine the resulting average thickness of the protective coating.
След описаното предварително почистване и оразмеряване, образците от алуминиеви сплави се подлагат на предварителна химическа обработка.After the described pre-cleaning and sizing, the aluminum alloy samples were subjected to pre-chemical treatment.
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.Initially, the samples were treated in an ultrasonic bath in a solution containing water + 11 wt. % sulfuric acid and 4.5 wt. % NaCl, at room temperature and a duration of 300 s. With this treatment, aluminum alloys are deoxidized. Then, to obtain an antioxidant protective film, the aluminum products were chemically treated by placing them in a hydrochloric acid solution containing water, 450 g/l hydrochloric acid + 4.5 g/l copper acetate.
Образците се потапят в разтвора за време 1.5 min, при температура 72°С.The samples are immersed in the solution for 1.5 min at a temperature of 72°C.
При тези условия протичат следните реакции:Under these conditions, the following reactions take place:
(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.(1) Si (CH 3 COO)2 + 2HCl = CuCl2 + 2CH 3 COOH (2) 3CuC12 + AI2O3 = 3SiO + 2А1С13 as a result of which a surface film layer of copper oxide is obtained on the surface of the aluminum alloy. Copper oxide (SiO) prevents the oxidation of the aluminum surface. The film protects the aluminum surface from further oxidation. SiO creates a rough surface which is then successfully chrome plated.
Електрохимично хромиране.Electrochemical chrome plating.
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.Chromium electrolyte with a standard composition is used: CgO3 - 220 g/l, H2SO4 - 2.2 g/l, in which an activated water suspension is added, with a concentration of diamond nanoparticles 25 g/l, and the diamond nanoparticles have sizes from 1 to 100 nm. Electrochemical chroming is carried out under standard conditions, namely: a stepped mode of current density is applied - from 20 to 65 A/dm 2 , preferably maintaining a current density of 45 A/dm 2 for a period of time of 50 min, at an electrolyte temperature of 52°C.
Електрохимичният процес протича при постоянно разбъркване, осъществяващо се чрез електромагнитна бъркалка.The electrochemical process takes place with constant stirring, carried out by an electromagnetic stirrer.
При електрохимичното хромиране филмът от CuO се разтваря в електролита.In electrochemical chroming, the CuO film is dissolved in the electrolyte.
(3) CuO + CrO42- + 10H+ = Cu2+ + Cr + 5H2O (4) CuO + Cr2O72- + 16H+ = Cu2+ + Cr + 8H2O(3) CuO + CrO4 2- + 10H + = Cu 2+ + Cr + 5H2O (4) CuO + Cr2O7 2- + 16H + = Cu 2+ + 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.Chromate ions (CrO 4 2- , Cg 2 О 7 2- ) oxidize CuO and the electrodeposited Cr on the cathode tightly covers the surface of aluminum alloy products. A dense composite chrome coating is obtained, with a thickness of 15 to 90 pm firmly bonded to the base (fig. 1 and 2). The microstructure of the thus obtained composite coating is presented in (Figs. 1 and 2), with a coating thickness of 38 pm and 89 pm, respectively. With the preliminary introduction of activated diamond nanoparticles, the deposition of chromium on the surface is supported and the properties of aluminum alloys are improved. For example, the microhardness of aluminum alloys is about 110 kg/mm 2 after chromium coating is about 800 kg/mm 2 , and from chromium with diamond nanoparticles it reaches 1100 kg/mm 2 , i.e. a tenfold increase compared to uncoated aluminum alloys and 40 % increase over chromium-only coating without diamond nanoparticles.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112884A BG67487B1 (en) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | Method for applying chrome-based composite coats over aluminium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112884A BG67487B1 (en) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | Method for applying chrome-based composite coats over aluminium alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG112884A BG112884A (en) | 2020-08-31 |
| BG67487B1 true BG67487B1 (en) | 2023-01-16 |
Family
ID=75537186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG112884A BG67487B1 (en) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | Method for applying chrome-based composite coats over aluminium alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG67487B1 (en) |
-
2019
- 2019-02-21 BG BG112884A patent/BG67487B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG112884A (en) | 2020-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pommiers et al. | Alternative conversion coatings to chromate for the protection of magnesium alloys | |
| EP1915473B1 (en) | Pretreatment of magnesium substrates for electroplating | |
| EP2370615A1 (en) | Electroplating method and electroplated product | |
| JP2019529715A (en) | Treatment method of chrome finish surface | |
| JP3183512B2 (en) | Two-step chemical / electrochemical method of magnesium coating | |
| TWI792744B (en) | Surface-treated steel sheet and manufacturing method thereof | |
| JP2604387B2 (en) | Method of forming phosphate film on metal surface | |
| Chen et al. | Corrosion-resistant electrochemical plating of magnesium (Mg) alloys | |
| NO309660B1 (en) | Process for forming an improved corrosion-resistant coating on a magnesium-containing article | |
| JPWO2017204266A1 (en) | Sn alloy plated steel sheet | |
| JPS6196077A (en) | Copper product and its production | |
| JPH0436498A (en) | Surface treatment of steel wire | |
| CA1300325C (en) | Plated steel sheet for a can | |
| BG67487B1 (en) | Method for applying chrome-based composite coats over aluminium alloys | |
| US2946728A (en) | Adherent electroplating on titanium | |
| CN111733432B (en) | Zinc dipping solution and preparation method thereof, metal surface treatment method and aluminum part | |
| US3755091A (en) | Process for reducing discoloration of electrochemically treated chromium plated ferrous metal strip | |
| RU2349687C2 (en) | Method of making objects from aluminium and its alloys before electrolytic coating | |
| CN102774068A (en) | Aluminum alloy electroplating product and preparation method thereof | |
| JP7239020B2 (en) | Sn-based plated steel sheet | |
| Nahin et al. | Variation of Surface Roughness of Chromated and Non-Chromated Al Electroplated Mild Steel | |
| US1497265A (en) | Zinc-electroplated articles | |
| JP7460035B1 (en) | Surface-treated steel sheet and its manufacturing method | |
| Singh et al. | Phosphate Conversion Coating by Galvanic Coupling: A Review | |
| JPH06240490A (en) | Corrosion resistant chromium plating |