MD4720C1 - 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
MD4720C1
MD4720C1 MDA20190001A MD20190001A MD4720C1 MD 4720 C1 MD4720 C1 MD 4720C1 MD A20190001 A MDA20190001 A MD A20190001A MD 20190001 A MD20190001 A MD 20190001A MD 4720 C1 MD4720 C1 MD 4720C1
Authority
MD
Moldova
Prior art keywords
electrolyte
deposition
inductive
capacitive
chromium
Prior art date
Application number
MDA20190001A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Other versions
MD4720B1 (ro
Inventor
Виорел ГОЛОГАН
Светлана СИДЕЛЬНИКОВА
Серджиу ИВАШКУ
Галина ВОЛОДИНА
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 MDA20190001A priority Critical patent/MD4720C1/ro
Publication of MD4720B1 publication Critical patent/MD4720B1/ro
Publication of MD4720C1 publication Critical patent/MD4720C1/ro

Links

Landscapes

  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la galvanotehnică, şi anume la un procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent.Procedeul, conform invenţiei, include depunerea acoperirii de crom dintr-un electrolit oxalat-sulfat, care conţine, g/l: Cr2(SO4)3·6H2O - 150...200, NiSO4·7H2O - 1...10, Na2C4H4O6·2H2O - 1...3, Na2C2O4 - 25...30, Na2SO4 - cel mult 80, la un pH de 0,8...1,0, o temperatură a electrolitului de 30...50°C şi o densitate a curentului catodic de 3,0...5,0 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.
În industria modernă de resort o atenţie deosebită este acordată creării şi introducerii în producere a unor noi tehnologii galvanice progresive, care să contribuie la sporirea durităţii, uzurii şi rezistenţei la coroziune, reducând pericolul pentru mediul înconjurător. Principalul obstacol în calea accelerării introducerii tehnologiilor în producere este pericolul ecologic ridicat al electroliţilor bazaţi pe Cr (VI) [ГН 2.2.5.1313-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны]. Reducerea esenţială a pericolului ecologic, în special, a tot ce se referă la electroliţii pe bază de Cr (VI) contribuie la necesitatea elaborării şi introducerii în producţie a unor noi electroliţi pe bază de crom trivalent (Cr (III)), a căror calitate nu este mai prejoasă decât a depunerilor din electroliţii cromului hexavalent. O direcţie de perspectivă, în acest sens este dezvoltarea unor electroliţi eficienţi şi stabili pe bază de Cr (III). Ei sunt mai puţin toxici, în plus, echivalentul electrochimic al cromului trivalent este de două ori mai mare.
Din păcate, nu există date generalizate şi sistematizate privind proprietăţile cromării "trivalente", rezultatele cercetărilor sunt contradictorii şi dificil de reprodus. Acest lucru se datorează imperfecţiunii tehnologiei actuale de cromare trivalentă.
Sunt cunoscute diferite categorii de electroliţi pe bază de crom trivalent, în care pentru depunerea cromului sunt utilizate, preponderent, soluţiile unui şir de lianţi (formiat, acetat, oxalat etc.), care, în dependenţă de caz, mai conţin agenţi de tamponare şi amestecurile lor din grupul de acizi borici sau sărurile de amoniu (sulfat de amoniu, clorură de amoniu), precum şi a diferitor agenţi de ajustare a pH-ului, agenţi tensioactivi etc.
Este cunoscut un procedeu 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 [1].
Dezavantajele acestui procedeu constau în necesitatea ajustării constante a indicelui pH, datorită dezalcalinizării rapide a spaţiului catodic. Practicarea pentru acest procedeu a densităţii curentului de 5,0 kA/m2 afectează negativ aspectul depunerii şi, în cazul indicelui pH ≥ 1,9, acoperirile îşi pierd aspectul şi calitatea.
Este cunoscut un procedeu de depunere a 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; cu o densitate de curent de 1,0...9,0 kA/m2 şi un 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 şi la un randament de curent pentru crom de 15...20%, totodată este remarcată dependenţa excesivă a eficacităţii procesului de cromare şi a intervalului depunerilor calitative de cantitatea aminoacizilor din soluţia electrolitului.
Mai este cunoscut un procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent, care conţine, g/l: Cr2(SO4)3·6H2O - 260, Na2С2О4 - 126, (NH4)2SO4 - 66, H3BO3 - 30, agenţi tensioactivi 0,5; cu o densitate de curent de 0,3...30,0 kA/m2 şi un pH de 7,1...12,0 [3].
Dezavantajele acestui procedeu constau într-un randament redus, deci, o viteză relativ mică de depunere, totodată depunerile de crom obţinute din acest electrolit au caracteristici bune numai la grosimi mici ale stratului de crom până la 5 µm.
Cea mai apropiată soluţie este un procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de oxalat-sulfat de Cr (III) cu următoarea componenţă, g/l: Cr2(SO4)3·6H2O - 150...250, Na2С2О4 - 20...30; cu o densitate de curent de ik = 4,0...5,0kA/m2, o temperatură a electrolitului de tel = 30...45°C şi un pH de 1,5 [4].
Dezavantajele acestui procedeu constau în puterea de acoperire mult mai redusă, conductivitatea electrică scăzută sau dificultăţile legate de supraveghere şi control al procesului, totodată se observă tendinţa spre fisurare a depunerilor de crom şi exfolierea lor ulterioară din cauza aderenţei nesatisfăcătoare.
Problema pe care o rezolvă invenţia constă în creşterea grosimii straturilor de crom depuse din soluţii de sare trivalentă şi a productivităţii de depunere a lor.
Procedeul, conform invenţiei, include depunerea acoperirii de crom dintr-un electrolit oxalat-sulfat, care conţine, g/l: Cr2(SO4)3·6H2O - 150...200, NiSO4·7H2O - 1...10, Na2С4H4О6·2H2O - 1...3, Na2С2О4 - 25...30, Na2SO4 - cel mult 80, la un pH de 0,8...1,0, o temperatură a electrolitului de 30...50°C şi o densitate a curentului catodic de 3,0...5,0 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 extinderea domeniului de aplicare a tehnologiei de cromare "trivalentă" în industriile constructoare solicitate.
Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-5, care reprezintă:
- fig. 1, instalaţia pentru depunerea cromului;
- fig. 2-5, aspectul morfologic al acoperirilor de crom pentru diferite condiţii de depunere.
Instalaţia de depunere a acoperirilor de crom (fig. 1) constă din sursa trifazată de curent continuu 1, dotată cu dispozitivul inductiv-capacitiv (DIC) şi baia galvanică 2. Totodată, dispozitivul inductiv-capacitiv este format din două blocuri - capacitiv şi inductiv, conectate paralel între ele [SU 1621559 A1 1989.03.10].
Încercările au fost efectuate în Laboratorul „Metode Electrofizice şi Electrochimice de Prelucrare a Materialelor” Boris Lazarenko al Institutului de Fizică Aplicată.
Mărimile optime ale inductanţei (Lop) şi ale capacităţii (Cop) au fost determinate în comun cu eficacitatea procesului de cromare: L=3 H, C=0,0176 F. Principalul aspect urmărit a fost studiul tehnologiei de depunere a cromului din electrolit modificat, cu sau fără participarea DIC din dotarea sursei de curent continuu. Pentru fiecare probă experimentul a durat câte trei ore. Mostrele au fost confecţionate din oţel 3 (Ø12x2 mm). Compoziţia electrolitului a fost identică pe întreaga perioadă a procesului de testare. Corectarea pH-ului s-a efectuat cu H2SO4 şi NaOH. S-au utilizat anozi din plasă de titan platinat.
În urma efectuării cercetărilor s-a constatat, că introducerea în electrolit a sulfatului de nichel de la 0,5 g/l la 10 g/l este remarcat prin posibilitatea obţinerii unor depuneri calitative cu morfologie satisfăcătoare (fig. 2-5).
Deşi utilizarea sulfatului de nichel, în vederea formării unor noi complecşi în electrolitul de cromare, a condus la o anumită stabilitate în funcţionarea lui dar, totuşi, nu a eliminat pe deplin problema stabilităţii procesului, cât şi a însuşirilor acoperirilor. De aceea, de rând cu modificarea compoziţiei electrolitului de cromare, s-a recurs şi la alimentarea băii galvanice de la o sursă de curent continuu, dotată cu dispozitivul inductiv-capacitiv. Fenomenul respectiv poate fi remarcat în cazul analizei vizuale a suprafeţelor depunerii (fig. 2, fig. 3).
Astfel, pentru aceeaşi densitate de curent ik = 4,0 kA/m2, aceeaşi compoziţie a electrolitului (concentraţia NiSO4 - 5,0 g/l) şi acelaşi indice pH 0,9, utilizarea sursei cu conectarea DIC, reglat la parametri optimali, conform procedeului propus, permite obţinerea unor depuneri de crom fine şi calitative (fig. 3).
Pentru acoperirile depuse în condiţii similare (în ambele cazuri grosimea a fost identică, h=7,2 µm), dar fără conectarea DIC, se poate observa caracterul de creştere, mai pronunţat, având o morfologie definită de mulţimea formaţiunilor sferoidale (fig. 2). În consecinţă, creşte şi rugozitatea în raport cu timpul.
Din alt punct de vedere, prezenţa redusă a defectelor superficiale la utilizarea sursei cu conectarea DIC, permite continuarea procesului şi, la necesitate, obţinerea straturilor groase (fig. 4). Aici, se poate vedea că suprafaţa mostrei nu a suportat modificări majore în timp, fiind de o calitate superioară (h = 20 µm).
Eficienţa procedeului propus, sau mai precis - lipsa lui, în cazul depunerilor fără conectarea DIC, este foarte expresiv redată în fig. 5, unde suprafaţa cromului depus, pentru aceeaşi grosime h = 19µm, este determinată de prezenţa pronunţată şi masivă a formaţiunilor sferoidale, cu o rugozitate sporită.
Aceleaşi tendinţe sunt observate şi în cazul microdurităţii, care, pentru crom depus cu conectarea DIC a atins valori până la Hµ=13,0 GPa. Pentru alte valori ale concentraţiei sulfatului de nichel, microduritatea este cuprinsă în intervalul de 9,0...13,0 GPa.
Procedeul revendicat permite obţinerea unor parametri avansaţi ai procesului galvanic de cromare, cât şi a depunerilor rezultate, modificând compoziţia electrolitului cu sărurile altui metal - în acest caz a nichelului. Totodată, invenţia propune introducerea în componenţa electrolitului a tartratului de natriu, ceea ce contribuie la stabilitatea electrolitului din punct de vedere al prezenţei hidratului de crom în timpul procesului de depunere.
Procedeul propus poate fi realizat în instalaţiile, în care au fost electroliţi clasici de cromare prin includerea dispozitivului inductiv-capacitiv.
1. Едигарян А., Полукаров Ю. Электроосаждение и свойства осадков хрома из концентрированных сернокислых растворов Cr(III). Защита металлов, 1998, т. 34, с. 117-122
2. RU 2093612 C1 1997.10.20
3. RU 2139369 C1 1999.10.10
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, т. 14, 2012, с. 787-790

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 - 150...200, NiSO4·7H2O - 1...10, Na2С4H4О6·2H2O - 1...3, Na2С2О4 - 25...30, Na2SO4 - cel mult 80, la un pH de 0,8...1,0, o temperatură a electrolitului de 30...50°C şi o densitate a curentului catodic de 3,0...5,0 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.
MDA20190001A 2019-01-02 2019-01-02 Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent MD4720C1 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDA20190001A MD4720C1 (ro) 2019-01-02 2019-01-02 Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDA20190001A MD4720C1 (ro) 2019-01-02 2019-01-02 Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent

Publications (2)

Publication Number Publication Date
MD4720B1 MD4720B1 (ro) 2020-10-31
MD4720C1 true MD4720C1 (ro) 2021-05-31

Family

ID=73196638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MDA20190001A MD4720C1 (ro) 2019-01-02 2019-01-02 Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent

Country Status (1)

Country Link
MD (1) MD4720C1 (ro)

Also Published As

Publication number Publication date
MD4720B1 (ro) 2020-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101367924B1 (ko) 결정형 크롬 고착물
US3762882A (en) Wear resistant diamond coating and method of application
Ünal et al. Production and characterization of electrodeposited Ni-B/hBN composite coatings
US5389226A (en) Electrodeposition of nickel-tungsten amorphous and microcrystalline coatings
Thiemig et al. Influence of pulse plating parameters on the electrocodeposition of matrix metal nanocomposites
Thiemig et al. Influence of hydrodynamics and pulse plating parameters on the electrocodeposition of nickel–alumina nanocomposite films
Tsyntsaru et al. Tribological and corrosive characteristics of electrochemical coatings based on cobalt and iron superalloys
CN106414807B (zh) 镀镍液、固体微粒附着金属线的制造方法和固体微粒附着金属线
Sheu et al. Effects of alumina addition and heat treatment on the behavior of Cr coatings electroplated from a trivalent chromium bath
Yılmaz et al. Properties of Ni/Nano-TiO2 composite coatings prepared by direct and pulse current electroplating
Raghavendra et al. Electrodeposition of Ni-Al2O3 nano composite coating and evaluation of wear characteristics
US7699970B2 (en) Production of structured hard chrome layers
JP4542134B2 (ja) 構造化硬質クロム層の製造およびコーティングの製造
Aruna et al. Comparative study on the effect of current density on Ni and Ni–Al2O3 nanocomposite coatings produced by electrolytic deposition
MD4720C1 (ro) Procedeu de depunere a acoperirilor din electrolit pe bază de crom trivalent
Bobanova et al. The effect of the pH on the composition and properties of Co-W alloys manufactured from gluconate electrolyte
RU2169798C1 (ru) Способ получения композиционных покрытий на основе цинка
EP3607116A1 (en) Method for electrolytically depositing a chromium or chromium alloy layer on at least one substrate
Pan et al. Effects of saccharin and tetramethylammonium bromide on the microstructure and microhardness of thick cobalt electrodeposits
US4388379A (en) Electrodeposition of low stress, hard iron alloy and article so produced
Basirun et al. Studies of platinum electroplating baths Part VI: Influence of some experimental parameters on deposit quality
Ramesh et al. Electrochemical study of Zn-Fe alloy coatings on mild steel for automotive applications
Abdel Hamid et al. Electrodeposition and characterization of chromium–tungsten carbide composite coatings from a trivalent chromium bath
US8425751B1 (en) Systems and methods for the electrodeposition of a nickel-cobalt alloy
US3736108A (en) Articles and method of electrodepositing a decorative nickel/chromium coating on a metal substrate

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)