MD714Z

MD714Z - Procedeu de depunere a acoperirii galvanice de crom

Info

Publication number: MD714Z
Application number: MDS20130063A
Authority: MD
Inventors: Виорел ГОЛОГАН; Жанна БОБАНОВА; Серджиу ИВАШКУ; Думитру КРОИТОРУ
Original assignee: Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2014-07-31
Also published as: MD714Y

Abstract

Invenţia se referă la galvanotehnică, şi anume la un procedeu de depunere a acoperirii galvanice de crom.Procedeul, conform invenţiei, include depunerea acoperirii de crom din electrolitul tetracromat, care conţine, g/l: CrO3 - 350…400, H2SO4 - 2,5…2,7, NaOH - 40…60, zahăr - 1, cu utilizarea unei surse de curent trifazat şi a unui dispozitiv inductiv-capacitiv, conectat în serie între polii negativi ai sursei de curent trifazat şi băii galvanice. Totodată dispozitivul este format din două blocuri - capacitiv şi inductiv, conectate paralel între ele, blocul inductiv având inductanţa în limitele 0,1 µH…10,0 H, iar blocul capacitiv având capacitatea sumară în limitele 0,01…0,10 F.

Description

Invenţia se referă la galvanotehnică, şi anume la un procedeu de depunere a acoperirii galvanice de crom.

Este cunoscut faptul că acoperirile de crom, obţinute din electrolit universal care conţine CrO3 şi H2SO4, corespund cerinţelor producţiei moderne. Însă agresivitatea înaltă a electrolitului la temperatura de 50…65°C şi a produselor gazoase degajate în sectorul galvanic duce la dezechilibrarea siguranţei ecologice, comportă cheltuieli sporite la ventilare şi la neutralizarea deşeurilor, iar în acoperirile de crom apar tensiuni interioare de întindere, contribuind la formarea unei reţele de microfisuri, care duc la coroziunea bazei.

Este cunoscut procedeul de depunere a acoperirilor de crom din electrolitul tetracromat. Rolul principal în acest caz îl execută componenţa electrolitului, în g/l: CrO3 - 350…400, H2SO4 - 2,5…2,7, NaOH - 40…60, zahăr - 1, care se deosebeşte de cel universal prin aceea că acidul cromic se neutralizează cu baza şi se găseşte în soluţie în formă de tetracromat de sodiu. Ca rezultat al neutralizării acidului cromic agresivitatea soluţiei se micşorează brusc şi cromul se depozitează la temperatura electrolitului de 289…295 K, densitatea curentului pe suprafaţa catodului fiind de 1,0…8,0 kA/m2. În depuneri practic lipsesc fisurarea şi porozitatea, nu este necesară depozitarea cuprului şi a nichelului pentru protecţia substratului. Randamentul cromului, în funcţie de curent în electrolit, atinge peste 30%, ceea ce depăşeşte considerabil indicele respectiv pentru electrolitul universal (13%). Totodată, electrolitul este simplu în utilizare şi asigură obţinerea acoperirilor cu o rezistenţă necesară de aderenţă cu baza [1].

Dezavantajul acestor acoperiri îl constituie rezistenţa la uzură şi duritatea (3,0…5,0 GPa) scăzute, ce nu permit aplicarea acestora în cuplurile de frecare, de aceea se utilizează ca acoperiri decorative şi pentru protecţie împotriva coroziunii.

În calitate de cea mai apropiată soluţie serveşte instalaţia de depunere electrochimică a cromului care constă dintr-un dispozitiv inductiv-capacitiv, o baie electrolitică şi un redresor de curent trifazat. 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 30…110 A/dm2 [2].

Dezavantajele acoperirilor de crom obţinute constau în agresivitatea înaltă a electrolitului la temperaturi ridicate şi rezistenţa la uzură scăzută.

Problema pe care o rezolvă invenţia propusă constă în obţinerea acoperirilor galvanice de crom rezistente la uzură din electrolitul tetracromat.

Problema se rezolvă prin aceea că procedeul de depunere a acoperirii galvanice de crom include depunerea acoperirii de crom din electrolitul tetracromat, care conţine, g/l: CrO3 - 350…400, H2SO4 - 2,5…2,7, NaOH - 40…60, zahăr - 1, la temperatura electrolitului de 291…297 K, densitatea curentului catodic de 2,0…8,0 kA/m2, cu utilizarea unei surse de curent trifazat şi a unui dispozitiv inductiv-capacitiv, conectat în serie între polii negativi ai sursei de curent trifazat şi băii galvanice, totodată dispozitivul este format din două blocuri - capacitiv şi inductiv, conectate paralel între ele, blocul inductiv având inductanţa în limitele 0,1 µH…10,0 H, iar blocul capacitiv având capacitatea sumară în limitele 0,01…0,10 F.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în determinarea condiţiilor optime de electroliză pentru obţinerea acoperirilor de crom rezistente la uzură, ce se caracterizează prin următoarele:

1) selectarea compoziţiei electrolitului;

2) alimentarea băii galvanice de la o sursă de curent trifazat, cu conectarea dispozitivului inductiv-capacitiv (DIC);

3) determinarea parametrilor procesului.

Invenţia se explică cu ajutorul desenelor din fig. 1-2, care reprezintă:

- fig. 1, schema instalaţiei pentru depunerea acoperirilor de crom cu utilizarea dispozitivului inductiv-capacitiv,

- fig. 2, variaţia uzurii acoperirilor de crom obţinute din: 1 - electrolitul tetracromat cu utilizarea DIC; 2 - electrolitul universal; 3 - electrolitul tetracromat fără DIC.

Instalaţia experimentală pentru depunerea acoperirilor de crom (fig. 1) constă dintr-un dispozitiv inductiv-capacitiv (1), un regulator de curent (2), o baie galvanică (3) şi un redresor de curent trifazat (4) cu puterea de 60 W. Pentru formarea spectrului componentelor variabile, au fost determinate mărimile optimale ale inductanţei (Lop) şi ale capacităţii (Cop) la care s-a observat deplasarea maximală a potenţialului catodic spre zona pozitivă, totodată amplificarea componentelor variabile ale spectrului şi banda de frecvenţe a ”zgomotelor” s-a extins la frecvenţe mai mari. 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.

Încercările s-au efectuat în Laboratorul „Prelucrarea Electrochimică a Materialelor” a Institutului de Fizică Aplicată al AŞM. La depunerea cromului s-au stabilit următorii parametri optimali ai DIC: L = 5 H; C = 0,0176 F.

Depunerea acoperirilor de crom s-a efectuat în decurs de şapte ore pe trei loturi de probe: 1 lot - în electrolitul tetracromat (CrO3 - 400 g/l; H2SO4 - 2,7 g/l; NaOH - 60 g/l; zahăr - 1 g/l), la densitatea curentului pe suprafaţa catodului Dk = 2,0 kA/m2 şi temperatura electrolitului t = 291 K, cu utilizarea dispozitivului inductiv-capacitiv; lotul 2 - în electrolitul universal (CrO3 - 250 g/l; H2SO4 - 2,5 g/l), la densitatea curentului catodic Dk = 5,5 kA/m2 şi temperatura electrolitului t = 328 K; lotul 3 - în electrolitul tetracromat fără DIC.

Probele pentru depunerea cromului supuse cercetărilor la uzare au fost confecţionate din oţel St. 3 (10x50x4 mm), iar contracorpul din fontă cenuşie SC15-32 cu suprafaţa de 15 mm2 (1,5x10 mm). În calitate de anod s-au utilizat lamele din plumb (GOST 3778-77E). Suprafaţa de încercare la uzură a probelor a fost supusă rectificării, unde s-a asigurat grosimea stratului depus de 0,15 mm şi rugozitatea Rz = 0,32. Acoperirile primului lot aveau microduritatea Hµ = 8,4 GPa, lotului doi Hµ = 9,15 GPa şi lotului trei Hµ = 6,13 GPa, adică microduritatea acoperirilor depozitate din electrolitul tetracromatic cu utilizarea DIC a crescut considerabil. Încercările la uzură a acoperirilor s-au efectuat la maşina de frecare cu mişcare du-te-vino la viteza de alunecare V = 11,4 m/min (180 curse duble/min) şi sarcina de 2 kg fără ulei.

În urma încercărilor efectuate s-a stabilit că în procesul rodajului mai puţin s-au uzat probele cu acoperiri depuse din electrolitul tetracromat cu DIC, apoi din electrolitul universal şi mai apoi din electrolitul tetracromat fără DIC (fig. 2).

S-a constatat că, în zona de uzare stabilizată, acoperirile obţinute din electrolitul tetracromat cu DIC şi electrolitul de cromare universal se uzau cu aceeaşi viteză, iar la acoperirile obţinute din electrolitul tetracromat fără DIC viteza de uzare era de 2 ori mai mare.

În aşa mod, rezultatele cercetărlor au demonstrat că utilizarea dispozitivului inductiv-capacitiv a contribuit la creşterea microdurităţii acoperirilor depuse din electrolitul tetracromat şi la creşterea rezistenţei la uzură, ce favorizează utilizarea acestor acoperiri în cuplurile de frecare.

1. Шлугер М. Гальванические покрытия в машиностроении. Москва, 1985, Том № 1, с. 136-137

2. SU 1621559 A1 1989.03.10

Claims

Procedeu de depunere a acoperirii galvanice de crom, care include depunerea acoperirii de crom din electrolitul tetracromat, care conţine, g/l: CrO3 - 350…400, H2SO4 - 2,5…2,7, NaOH - 40…60, zahăr - 1, la temperatura electrolitului de 291…297 K, densitatea curentului catodic de 2,0…8,0 kA/m2, cu utilizarea unei surse de curent trifazat şi a unui dispozitiv inductiv-capacitiv, conectat în serie între polii negativi ai sursei de curent trifazat şi băii galvanice, totodată dispozitivul este format din două blocuri - capacitiv şi inductiv, conectate paralel între ele, blocul inductiv având inductanţa în limitele 0,1 µH…10,0 H, iar blocul capacitiv având capacitatea sumară în limitele 0,01…0,10 F.