MD4603C1 - Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent - Google Patents

Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent Download PDF

Info

Publication number
MD4603C1
MD4603C1 MDA20180053A MD20180053A MD4603C1 MD 4603 C1 MD4603 C1 MD 4603C1 MD A20180053 A MDA20180053 A MD A20180053A MD 20180053 A MD20180053 A MD 20180053A MD 4603 C1 MD4603 C1 MD 4603C1
Authority
MD
Moldova
Prior art keywords
deposition
electrolyte
inductive
coatings
chromium
Prior art date
Application number
MDA20180053A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Other versions
MD4603B1 (ro
Inventor
Виорел ГОЛОГАН
Светлана СИДЕЛЬНИКОВА
Серджиу ИВАШКУ
Original Assignee
Институт Прикладной Физики
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 Прикладной Физики filed Critical Институт Прикладной Физики
Priority to MDA20180053A priority Critical patent/MD4603C1/ro
Publication of MD4603B1 publication Critical patent/MD4603B1/ro
Publication of MD4603C1 publication Critical patent/MD4603C1/ro

Links

Landscapes

  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la galvanotehnică, şi anume la un procedeu de depunere acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent.Procedeul de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent include depunerea acoperirii de crom dintr-un electrolit oxalat-sulfat, care conţine, g/L: Cr2(SO4)3·6H2O - 200, Na2C2O4 - 30, Na2SO4 - 80, la un PH de 0,8…1,2, temperatura electrolitului de 35…45°C, densitatea curentului catodic de 2,0…4,0 kA/m2, cu utilizarea unei surse de curent trifazat şi a unui dispozitiv inductiv-capacitiv, conectat consecutiv în circuitul de alimentare a băii galvanice, totodată dispozitivul este format din două blocuri - capacitiv şi inductiv, conectate paralel între ele, blocul inductiv având inductanţa în limitele 0,1…10,0 H, iar blocul capacitiv având capacitatea sumară în limitele 0,001…0,11 F.

Description

Invenţia se referă la galvanotehnică, şi anume la un procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent.
Este cunoscut faptul că acoperirile de crom obţinute din electrolit universal, care conţine CrO3 şi H2SO4, cât şi din alţi electroliţi pe bază de acid cromic cu diferiţi catalizatori, oferă proprietăţi funcţionale unice atât pentru aplicaţii tehnice cât şi decorative şi corespund cerinţelor tehnice ale producţiei moderne [Единая система защиты от коррозии и старения. Москва, ГОСТ 9.305-84]. Principalul dezavantaj este toxicitatea cromului hexavalent, procedeului atribuindu-se clasa 1 de pericol pentru mediul înconjurător, al cărui conţinut în aer sau apele reziduale este strict limitat prin legislaţia şi serviciile de protecţie ecologică a naturii: concentraţia maximă admisibilă fiind de 0,01 şi, respectiv, 0,00015 mg/m3 [Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, ГН 2.2.5.1313-03]. Iar temperatura efectivă înaltă de lucru a băii de 50…65°C, suplimentată de agresivitatea excesivă a electrolitului şi a produselor gazoase degajate în sectorul galvanic, duce la dezechilibrarea siguranţei ecologice. Lista compuşilor toxici este suplinită şi de cromaţii de plumb - deşeuri create din băile cu crom hexavalent, ca urmare a utilizării anozilor de plumb etc.
Actualitatea problemei şi perspectiva elaborării tehnologiilor noi, alternative cromării clasice, se datorează cerinţelor Directivei Uniunii Europene 2011/65/EU (EU RoHS 2), care limitează utilizarea compuşilor toxici cancerigeni de crom hexavalent. De aceea, înlocuirea băilor de cromare standard cu electroliţi siguri, pe bază de Cr (III), este una dintre priorităţile tehnologiei galvanice actuale.
Este cunoscut procedeul de cromare din electrolit pe bază de crom trivalent cu următoarea compoziţie, g/l: KCr(SO4)2 ·12 H2O - 200…300, H3BO3 - 40…50, HCOOH - 35…45, (NH4)2SO4 - 200…300, aditiv DHTI-trihrom - 7,5, respectând densitatea curentului catodic - 0,5…2,0 kA/m2, temperatura electrolitului - 15…30°C. Procedeul permite obţinerea acoperirilor protectoare şi decorative [1].
Dezavantajele acestui procedeu constau în necesitatea amestecării active (0,5…2,0 m3/min la fiecare 1 dm lungime a tijei catodice) şi rata scăzută de depunere (0,1…0,2 µm/min), totodată inversarea curentului nu este permisă.
Este cunoscut procedeul de depunere acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent care conţine, g/l: Cr2(SO4)3·6H2O - 100…200, HCOOH - 30…90, H3BO3 - 0,5…30, Na2SO4 - 30…50, Al2(SO4)3 - 30…120, C2H5NO2 - 1…5, agenţi tensioactivi 0,1…1,0. Pentru procesul de cromare sunt indicate densităţi de curent de 1,0…9,0 kA/m2 şi un indice pH de 1,0…2,0 [2].
Dezavantajele acestui procedeu constau în aceea că acoperirile depuse din acest electrolit sunt calitative numai la grosimi de până la 15 µm, la un randament de curent pentru crom de 15…20%. Tot aici, se poate remarca şi dependenţa excesivă a eficacităţii procesului de cromare şi a intervalului depunerilor calitative de cantitatea aminoacizilor din soluţia electrolitului.
Este cunoscut procedeul de depunere electrochimică a cromului la o densitate de curent de 2,0…5,0 kA/m2 şi un indice pH de 1,1…2,1, dintr-un electrolit care conţine, g/l: Cr2(SO4)3·6H2O - 100…200, H2С2О4 - 25…35, Na2С2О4 - 15…35, Na2SO4 - 80, Al2(SO4)3 - 100 [3].
Dezavantajele acestui procedeu constau în aceea că majorarea densităţii curentului mai mare de 5,0 kA/m2 afectează negativ aspectul depunerii şi, în cazul indicelui pH ≥ 1,9, acoperirile îşi pierd aspectul. Un alt dezavantaj al acestei invenţii este necesitatea unei ajustări constante a indicelui pH, datorită dezalcalinizării rapide a spaţiului proxim catodului.
Este cunoscut procedeul de cromare din electrolit pe bază de electrolit oxalat-sulfat de Cr (III) cu următoarea componenţă, g/l: Cr2(SO4)3·6H2O - 150…250, Na2С2О4 - 20…30. Pentru acest electrolit sunt indicate densităţi de curent de 4,0…5,0 kA/m2, o temperatură de lucru t = 30…45°C şi un indice pH de 1,5 [4].
Cea mai apropiată soluţie este procedeul de depunere a acoperirilor cu utilizarea instalaţiei de depunere electrochimică a cromului, care constă dintr-un dispozitiv inductiv-capacitiv, o baie electrolitică şi o sursă trifazată de curent continuu. Totodată, dispozitivul este format din două blocuri - capacitiv şi inductiv, conectate paralel între ele. Depunerea cromului se efectuează din electrolitul universal, la densitatea curentului catodic de 3,0…11,0 kA/m2 [5].
Dezavantajele acestui procedeu constau în toxicitatea electrolitului, agresivitatea înaltă a electrolitului în cazul Cr 6+ , puterea de acoperire mult mai redusă, conductivitatea electrică scăzută, precum şi dificultăţi cauzate de un control mult mai atent al proceselor, decât în cazul băilor cu crom hexavalent etc.
Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în creşterea grosimii straturilor de crom, depuse din soluţiile sale trivalente, şi a productivităţii de depunere a lor.
Problema se rezolvă prin aceea că procedeul de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent include depunerea acoperirii de crom dintr-un electrolit oxalat-sulfat, care conţine, g/L: Cr2(SO4)3·6H2O - 200, Na2C2O4 - 30, Na2SO4 - 80, la un PH de 0,8…1,2, temperatura electrolitului de 35…45°C, densitatea curentului catodic de 2,0…4,0 kA/m2, cu utilizarea unei surse de curent trifazat şi a unui dispozitiv inductiv-capacitiv, conectat consecutiv în circuitul de alimentare a băii galvanice, totodată dispozitivul este format din două blocuri - capacitiv şi inductiv, conectate paralel între ele, blocul inductiv având inductanţa în limitele 0,1…10,0 H, iar blocul capacitiv având capacitatea sumară în limitele 0,001…0,11 F.
Rezultatul tehnic al invenţiei constă în determinarea condiţiilor optime de electroliză pentru obţinerea acoperirilor de crom şi se caracterizează prin următoarele:
- selectarea compoziţiei electrolitului;
- alimentarea băii galvanice de la o sursă de curent trifazat, cu conectarea dispozitivului inductiv-capacitiv (DIC);
- determinarea şi optimizarea parametrilor.
Invenţia se explică cu ajutorul desenului din figură, care reprezintă schema instalaţiei pentru depunerea acoperirilor de crom cu utilizarea dispozitivului inductiv-capacitiv.
Instalaţia experimentală pentru depunerea acoperirilor de crom (vezi figura) constă din sursa de curent trifazat cu puterea de 60 W 1, dispozitivul inductiv-capacitiv 2 şi baia galvanică 3.
Totodată, inductanţa s-a format cu un bloc inductiv, compus din bobine separate, fiecare fiind amplasate pe un miez separat şi unite consecutiv, paralel sau paralel-consecutiv la ajustare, iar capacitatea s-a format cu un bloc capacitiv, alcătuit din condensatoare polare, unite în paralel.
Mărimile optimale ale inductanţei (Lop) şi ale capacităţii (Cop) au fost determinate din considerentele formării spectrului componentelor variabile şi relaţia cu eficacitatea procesului de cromare. În acelaşi timp, s-a constatat că mărirea vitezei de depunere este asociată cu amplificarea componentelor variabile ale spectrului şi banda de frecvenţă a “zgomotelor” s-a extins la frecvenţe mai mari. La depunerea cromului s-au stabilit următorii parametri optimali ai DIC: L = 3,0 H; C = 0,011 F.
Încercările s-au efectuat în Laboratorul “Prelucrarea Electrochimică a Materialelor” al Institutului de Fizică Aplicată.
Principalul aspect urmărit a fost studiul, pe loturi, al tehnologiei de depunere cu utilizarea dispozitivului inductiv-capacitiv, reglat la parametri optimali, în comparaţie cu cromare convenţională, acoperind mostre numai de la sursa trifazată de curent continuu. Dintre electroliţii de cromare pe bază de compuşi de crom trivalenţi, electrolitul oxalat-sulfat de Cr (III) a fost selectat datorită eficienţei şi stabilităţii proprietăţilor fizico-chimice. Pentru fiecare probă experimentul a durat câte trei ore. Mostrele au fost confecţionate din Oţel 45 (Ø12x2 mm).
Depunerea acoperirilor de crom s-a efectuat în trei loturi, fiecare cu particularităţi specifice de proces:
lotul №1 (Cr2(SO4)3·6H2O - 200 g/l, Na2С2О4 - 30 g/l) - densitatea catodică de curent ik = 4,0 kA/m2, corectarea pH-ului s-a efectuat cu HCl,
lotul №2 (Cr2(SO4)3·6H2O - 200 g/l, Na2С2О4 - 30 g/l) - densitatea catodică de curent ik = 4,0 kA/m2, corectarea pH-ului s-a efectuat cu H2SO4,
lotul №3 (Cr2(SO4)3·6H2O - 200 g/l, Na2С2О4 - 30 g/l, Na2SO4 - 80 g/l) - densitatea catodică de curent ik = 4,0 kA/m2, corectarea pH-ului s-a efectuat cu H2SO4.
Compoziţia electrolitului a fost identică pe întreaga perioadă a procesului de testare a loturilor №1 şi №2 (Cr2(SO4)3·6H2O - 200 g/l, Na2С2О4 - 30 g/l), a variat doar natura reactivului de corecţie a indicelui pH (tabel).
În urma efectuării cercetărilor s-a constatat că conectarea dispozitivului inductiv-capacitiv în circuitul de alimentare a băii galvanice, prin modificarea spectrului componentelor curentului (tensiunii), influenţează substanţial (loturile №1 şi №2) asupra procesului de cromare (viteza de depunere), cât şi asupra proprietăţilor acoperirilor (morfologie, structură, microduritate). Spre exemplu, pentru procedeul convenţional, la densitatea de curent ik = 4,0 kA/m2, chiar şi la indicele pH 0,95, depunerile de crom sunt necalitative, cu o rugozitate extremă, în totalitate nefiind practicabile.
Cu scopul de a extinde aria de influenţă a dispozitivului inductiv-capacitiv şi de a îmbunătăţi parametrii de exploatare a depunerilor de crom pentru lotul №3 s-a modificat deliberat compoziţia electrolitului prin adaosul sulfatului de sodiu: Cr2(SO4)3·6H2O - 200 g/l, Na2С2О4 - 30 g/l, Na2SO4 - 80 g/l.
Astfel, pentru aceeaşi densitate de curent ik = 4,0 kA/m2, utilizarea DIC conform procedeului propus, reglat la parametri optimali, oferă posibilitatea obţinerii unor acoperiri netede şi calitative de crom până la un pH 1,4, cu o viteză de depunere dublă sau chiar triplă comparativ cu regimul obişnuit, fără dispozitiv inductiv-capacitiv (ik = 4,0 kA/m2).
Microduritatea depunerilor de crom s-a măsurat pentru toate loturile la grosimi până la 40 µm, care pentru regimul obişnuit a fost cuprinsă în intervalul 8…10 GPa. Conectarea dispozitivului inductiv-capacitiv contribuie efectiv la majorarea microdurităţii depunerilor de crom până la 13…15 GPa.
Rezultatul tehnic al invenţiei constă în posibilitatea obţinerii unor parametri avansaţi ai procesului de cromare, cât şi ai depunerilor obţinute, fără a recurge la metodologia convenţională - prin includerea în compoziţia electrolitului al diferitor reactivi: pentru mărirea conductibilităţii electrolitului, randamentului de curent, stabilizatori ai pH-ului, lianţi, acizi organici, “catalizatori” etc.
Procedeul propus poate fi utilizat cu succes pentru înlocuirea procedeului clasic de cromare dură Cr (VI), cât şi a procedeului cu catalizatori micşti cu sulfat, boraţi, fluoruri etc., fără a prezenta însă problemele acestora.
Avantajele funcţionale ale procedeului cromării cu utilizarea DIC din electrolit pe bază de crom trivalent (Cr2(SO4)3·6H2O - 200 g/l, Na2С2О4 - 30 g/l, Na2SO4 - 80 g/l):
- mărirea vitezei de depunere - până la 1 µm/min, la densitatea de curent de 4,0 kA/m2,
- creşterea productivităţii de câteva ori,
- creşterea microdurităţii până la Hµ = 13 …15 GPa,
- lipsa agenţilor toxici, corozivi (SiF6 2-, F- etc.),
- toxicitatea mai scăzută implică cheltuieli reduse la ventilare şi la neutralizarea deşeurilor,
- economii la realizarea depunerii de până la 30% faţă de procedeele clasice.
Procedeul propus poate fi realizat în instalaţiile în care au fost electroliţi clasici de cromare prin includerea dispozitivului inductiv-capacitiv, totodată în tabel, sunt prezentate condiţiile de depunere a cromului trivalent.
Tabel
1. Единая система защиты от коррозии и старения. Москва, ГОСТ 9.305-84, p. 3-5
2. RU 2093612 C1 1997.10.20
3. Едигарян А., Полукаров Ю. Электроосаждение и свойства осадков хрома из концентрированных сернокислых растворов Cr(III). Защита металлов, 1998, v. 34, p. 117-122
4. Салахова Р., Семенычев В. Особенности хромирования в электролитах на основе соединений трехвалентного хрома с применением наноразборных частиц оксида циркония. Известия Самарского научного центра Российской академии наук, v. 14, 2012, р. 787-790
5. SU 1621559 A1 1989.03.10

Claims (1)

  1. Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent, care include depunerea acoperirii de crom dintr-un electrolit oxalat-sulfat, care conţine, g/L: Cr2(SO4)3·6H2O - 200, Na2C2O4 - 30, Na2SO4 - 80, la un pH de 0,8…1,2, temperatura electrolitului de 35…45°C, densitatea curentului catodic de 2,0…4,0 kA/m2, cu utilizarea unei surse de curent trifazat şi a unui dispozitiv inductiv-capacitiv, conectat consecutiv în circuitul de alimentare a băii galvanice, totodată dispozitivul este format din două blocuri - capacitiv şi inductiv, conectate paralel între ele, blocul inductiv având inductanţa în limitele 0,1…10,0 H, iar blocul capacitiv având capacitatea sumară în limitele 0,001…0,11 F.
MDA20180053A 2018-06-28 2018-06-28 Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent MD4603C1 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDA20180053A MD4603C1 (ro) 2018-06-28 2018-06-28 Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDA20180053A MD4603C1 (ro) 2018-06-28 2018-06-28 Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent

Publications (2)

Publication Number Publication Date
MD4603B1 MD4603B1 (ro) 2018-11-30
MD4603C1 true MD4603C1 (ro) 2019-06-30

Family

ID=64500092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MDA20180053A MD4603C1 (ro) 2018-06-28 2018-06-28 Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent

Country Status (1)

Country Link
MD (1) MD4603C1 (ro)

Also Published As

Publication number Publication date
MD4603B1 (ro) 2018-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015160776A1 (en) Ionic liquid electrolyte and method to electrodeposit metals
JP2015212417A (ja) 光沢ニッケル層の析出のための電解浴、または光沢ニッケル層の析出のための電解浴中での使用のための混合物、および光沢ニッケル層を有する物品の製造方法
EP2852698A1 (en) Galvanic nickel or nickel alloy electroplating bath for depositing a semi-bright nickel or nickel alloy, method for electroplating and use of such a bath and compounds for the same
CA3006141A1 (en) Compositionally modulated zinc-iron multilayered coatings
US3296100A (en) Process for producing anticorrosive surface treated steel sheets and product thereof
MD4603C1 (ro) Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent
Rashwan Electrodeposition of Zn–Cu coatings from alkaline sulphate bath containing glycine
Chan et al. Quantitative texture analysis in pulse reverse current electroforming of nickel
Li et al. Study of hard chromium plating from trivalent chromium electrolyte
Yu et al. Effects of electrolyte concentration and current density on the properties of electro-deposited NiFeW alloy coatings
US2392871A (en) Chromium plating
CN103820828A (zh) 连铸结晶器铜板/铜管的纳米Ni-Co-B镀层工艺
JP2025501852A (ja) アルミニウム系耐摩耗性セラミックコーティングの調製方法
CN106119906B (zh) 环保型高耐蚀三价铬电镀铬与铬-磷合金溶液
RU2133305C1 (ru) Электролит блестящего никелирования
RU2814771C1 (ru) Способ электроосаждения хромовых покрытий из электролита на основе гексагидрата сульфата хрома (III) и формиата натрия
TWI835152B (zh) 不銹鋼表面製備陶瓷膜的製作方法
SU973673A1 (ru) Электролит блест щего никелировани
Kuehn et al. Preparation of self-supporting, metallic foils of isotopic chromium
Nayak et al. Studies on the electrodeposition of nickel from a Wattss' bath in the presence of sodium naphthalene-2-sulphonate and acrylamide additives
US2902416A (en) Method and bath for electrodeposition of aluminum
KR20070031411A (ko) 크롬 도금 방법
US3070521A (en) Process for the electro-plating of zinctitanium-zirconium alloy
POROCH-SERIŢAN et al. SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF ELECTRODEPOSITED NI–W ALLOYS WITH DIFFERENT LEVELS OF TUNGSTEN CONTENT
Vysotskaya et al. SELECTION OF SURFACTANT MIXTURE IN ACIDIC CADMIUM-FREE ELECTROLYTES

Legal Events

Date Code Title Description
FG4A Patent for invention issued
TC4A Change of name of proprietor (patent for invention)

Owner name: INSTITUTIA PUBLICA UNIVERSITATEA DE STAT DIN MOLDOVA, MD STR. A. MATEEVICI NR. 60, MD-2009, CHISINAU, REPUBLICA MOLDOVA

Free format text: PREVIOUS NAME OF PROPRIETOR: INSTITUTUL DE FIZICA APLICATA, MD STR. ACADEMIEI NR. 5, MD-2028, CHISINAU, REPUBLICA MOLDOVA

KA4A Patent for invention lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration)
MM4A Patent for invention definitely lapsed due to non-payment of fees