RU2109855C1 - Method for electrodeposition of composite coatings and plant for its embodiment - Google Patents
Method for electrodeposition of composite coatings and plant for its embodiment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2109855C1 RU2109855C1 SU5007899A RU2109855C1 RU 2109855 C1 RU2109855 C1 RU 2109855C1 SU 5007899 A SU5007899 A SU 5007899A RU 2109855 C1 RU2109855 C1 RU 2109855C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bath
- ultrasonic vibrations
- cathode surface
- anode
- cathode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нанесению электролитических покрытий сложного состава, преимущественно композиционных, которые состоят из электроосажденного основного металла с включением частиц примесного вещества, осажденных вместе с основным металлом. The invention relates to the deposition of electrolytic coatings of complex composition, mainly composite, which consist of an electrodeposited base metal with the inclusion of particles of an impurity substance deposited together with the base metal.
Известен способ получения электролитических покрытий сложного состава, содержащий электроосаждение вместе с основным металлом, кобальтом, нерастворимых в электролите частиц карбида хрома, которые поддерживают во взвешенном состоянии регулированием расхода циркулирующей по высоте ванны электролитической жидкости и подаваемого газа (патент Великобритании N 1358538, кл. C 23 B 5/08, 5/48, 5/32, 5/68, 1970). A known method of producing electrolytic coatings of complex composition, containing electrodeposition together with the base metal, cobalt, insoluble chromium carbide particles in the electrolyte, which are maintained in suspension by controlling the flow rate of the electrolytic liquid circulating along the height of the bath and the gas supplied (UK patent N 1358538, class C 23 B 5/08, 5/48, 5/32, 5/68, 1970).
Недостатками способа является то, что циркуляцию электролита приходится усиливать до возможных пределов даже когда размеры частиц находятся в диапазоне 3-5 мкм, поскольку более крупные частицы оседают быстрее, чем мелкие частицы. При этом движение электролита в ванне не гарантирует равномерное распределение частиц в электролите, как и в самом покрытии; мешает протеканию электрохимических процессов; не обеспечивает поддерживание частиц в суспензии при высокой плотности частиц, из-за чего не удается увеличить концентрацию взвешенных в ванне частиц до желаемой; не уравновешивает силу тяжести полидисперсных частиц настолько, чтобы они все удерживались у поверхности катода неподвижно на время, достаточное для осаждения и заращивания металлическим компонентом; подаваемый в циркулирующий электролит газ вызывает турбулентность вблизи поверхности электроосаждения и отторжение от нее определенного числа частиц с нейтрализованной противотоком силой тяжести, что снижает возможность осаждения их в покрытие. The disadvantages of the method is that the circulation of the electrolyte must be intensified to the extent possible even when the particle sizes are in the range of 3-5 μm, since larger particles settle faster than small particles. Moreover, the movement of the electrolyte in the bath does not guarantee a uniform distribution of particles in the electrolyte, as in the coating itself; interferes with the flow of electrochemical processes; it does not maintain particles in suspension at a high particle density, because of which it is not possible to increase the concentration of particles suspended in the bath to the desired one; does not balance the gravity of the polydisperse particles so that they are all held at the cathode surface motionless for a time sufficient for deposition and overgrowth of the metal component; the gas supplied to the circulating electrolyte causes turbulence near the electrodeposition surface and a certain number of particles with gravity neutralized by countercurrent is rejected from it, which reduces the possibility of their deposition into the coating.
Наиболее близким по технической сущности является электролитический способ получения композиционных покрытий, включающий проведение процесса осаждения из электролита, содержащего ионы осаждаемого металла и нерастворимые частицы во взвешенном состоянии при наложении на ванну ультразвуковых колебаний, направленных параллельно катодной поверхности (Бородин И.Н. Упрочнение деталей композиционными покрытиями. -М.: Машиностроение, 1982, с. 119-120, рис. 58з). The closest in technical essence is the electrolytic method for producing composite coatings, including the process of deposition from an electrolyte containing ions of the deposited metal and insoluble particles in suspension when superimposed on the bath of ultrasonic vibrations directed parallel to the cathode surface (Borodin I.N. Hardening of parts with composite coatings .-M.: Mechanical Engineering, 1982, pp. 119-120, Fig. 58h).
Недостатком прототипа является то, что ультразвук, осуществляя транспорт дисперсных частиц в направлении, параллельном поверхности катода, осуществляет как подвод частиц к катоду, так и одновременно отвод их от поверхности катода, не позволяя им задерживаться у поверхности катода для закрепления и заращивания электроосаждающимся металлом. Задержка, закрепление электроосаждающимся металлом может реализоваться только для тех весьма малочисленных частиц, которые попадут в неровности катода. Это явление случайное, неуправляемое, и результаты его ничем не отличаются от результатов общеизвестных методов взмучивания установленной на дне ванны пропеллерной мешалки или барботажной трубки и других приспособлений. The disadvantage of the prototype is that ultrasound, by transporting dispersed particles in a direction parallel to the cathode surface, carries out both the supply of particles to the cathode and simultaneously their removal from the cathode surface, not allowing them to linger at the cathode surface for fixing and overgrowing by electrodepositing metal. Delay, fixing by electrodepositing metal can be realized only for those very small particles that fall into the irregularities of the cathode. This phenomenon is random, uncontrollable, and its results are no different from the results of well-known methods of agitating a propeller stirrer or bubbler installed on the bottom of the bathtub and other devices.
Указанный способ не позволяет управлять процессом получения покрытий с заданным содержанием дисперсных частиц в нем, т.е. повысить качество покрытия. The specified method does not allow to control the process of producing coatings with a given content of dispersed particles in it, i.e. improve the quality of the coating.
Известно устройство для получения электролитических покрытий сложного состава, включающее ванну для электролитического раствора основного металла и дисперсных частиц примесного вещества, средство поддержания дисперсных частиц в растворе во взвешенном состоянии, средство циркуляции раствора (патент Великобритании N 1358538, кл. C 23 B 5/08, 5/48, 5/32, 5/68, 1970). A device for producing electrolytic coatings of complex composition, including a bath for an electrolytic solution of a base metal and dispersed particles of an impurity substance, a means of maintaining dispersed particles in a solution in suspension, a means of circulating the solution (UK patent N 1358538, CL 23B 5/08, 5/48, 5/32, 5/68, 1970).
Однако в таком устройстве невозможно достигнуть равномерного распределения потока, равномерного распределения частиц в гальванической ванне и в покрытии. However, in such a device it is not possible to achieve uniform distribution of flow, uniform distribution of particles in the plating bath and in the coating.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является установка для получения композиционных покрытий, содержащая электролитическую ванну с расположенным в ней анодом и катодом, источники для создания ультразвуковых колебаний, параллельных и перпендикулярных катодной поверхности (Гинберг А.М., Федотова Н.Я. Ультразвук в гальванотехнике.-М.: Металлургия, 1969, с.201). Closest to the technical nature of the claimed is the installation for producing composite coatings containing an electrolytic bath with anode and cathode located in it, sources for creating ultrasonic vibrations parallel and perpendicular to the cathode surface (Ginberg A.M., Fedotova N.Ya. Ultrasound in galvanic engineering.-M.: Metallurgy, 1969, p. 201).
Известное устройство не позволяет получать композиционные покрытия высокого качества потому, что, во-первых, они предназначены для получения не композиционных, а обычных электролитических покрытий в ультразвуковом поле; во-вторых, введенные в электролит дисперсные частицы, скапливаясь под источниками ультразвуковых колебаний, поскольку они не являются дном (стенками) или частью дна (стенок), исключаются из процесса осаждения композиционного покрытия; в-третьих, неперфорированный надлежащим образом анод экранирует ультразвуковые колебания, идущие от источника стенных ультразвуковых колебаний, перпендикулярных катодной поверхности, что практически исключает их влияние на процесс электроосаждения. The known device does not allow to obtain composite coatings of high quality because, firstly, they are designed to produce not composite, but ordinary electrolytic coatings in an ultrasonic field; secondly, dispersed particles introduced into the electrolyte, accumulating under the sources of ultrasonic vibrations, since they are not the bottom (walls) or part of the bottom (walls), are excluded from the deposition of the composite coating; thirdly, a properly non-perforated anode shields ultrasonic vibrations coming from a source of wall ultrasonic vibrations perpendicular to the cathode surface, which virtually eliminates their influence on the electrodeposition process.
Целью изобретения является повышение качества покрытий. The aim of the invention is to improve the quality of coatings.
Поставленная цель достигается тем, что в электролитическом способе получения композиционных покрытий, включающем проведение процесса осаждения из электролита, содержащего ионы осаждаемого металла и нерастворимые частицы во взвешенном состоянии при наложении на ванну ультразвуковых колебаний, направленных параллельно катодной поверхности, к ванне прикладывают дополнительно ультразвуковые колебания, направленные перпендикулярно катодной поверхности. This goal is achieved in that in the electrolytic method for producing composite coatings, including the deposition process from an electrolyte containing ions of the deposited metal and insoluble particles in suspension when superimposing ultrasonic vibrations parallel to the cathode surface onto the bath, additional ultrasonic vibrations are applied to the bath perpendicular to the cathode surface.
Кроме того, ультразвуковые колебания, направленные параллельно и перпендикулярно катодной поверхности, прикладывают к ванне одновременно. In addition, ultrasonic vibrations directed parallel and perpendicular to the cathode surface are applied to the bath at the same time.
Помимо этого одновременное приложение к ванне ультразвуковых колебаний, направленных параллельно и перпендикулярно катодной поверхности, осуществляют периодически. In addition, the simultaneous application to the bath of ultrasonic vibrations directed parallel and perpendicular to the cathode surface is carried out periodically.
Поставленная цель достигается также тем, что в установке для получения композиционных покрытий, содержащей электролитическую ванну с расположенными в ней анодом и катодом и источники для создания ультразвуковых колебаний, параллельных и перпендикулярных катодной поверхности, источник для создания ультразвуковых колебаний, параллельных катодной поверхности, выполнен в виде дна ванны или ее части, а источник для создания ультразвуковых колебаний, перпендикулярных катодной поверхности, выполнен в виде стенки ванны или ее части, расположенной за анодом, выполненным перфорированным в виде отверстий, равномерно распределенных по всей поверхности анода и составляющих около 50% от его площади, и с размером, соизмеримым с длиной ультразвуковой волны. This goal is also achieved by the fact that in the installation for producing composite coatings containing an electrolytic bath with anode and cathode located in it and sources for creating ultrasonic vibrations parallel and perpendicular to the cathode surface, the source for creating ultrasonic vibrations parallel to the cathode surface is made in the form the bottom of the bath or its part, and the source for creating ultrasonic vibrations perpendicular to the cathode surface is made in the form of a wall of the bath or its part, located behind the anode, made perforated in the form of holes uniformly distributed over the entire surface of the anode and comprising about 50% of its area, and with a size commensurate with the length of the ultrasonic wave.
На чертеже схематично показана установка для получения композиционных покрытий. The drawing schematically shows the installation for composite coatings.
Установка для получения композиционных покрытий состоит из электролитической ванны 1, заполненной электролитом 2, например водным раствором хромового ангидрида с серной кислотой, и нерастворимыми в электролите дисперсными частицами карбида бора, анода 3 и катода или в его качестве подлежащая покрытию деталь 4, соединенных с источником постоянного тока 5, для подключения к которому предусмотрен ключ 6. В ванне установлены источники ультразвуковых колебаний типа ПМС-6, при этом источник ультразвуковых колебаний 7 трансформирован в виде дна ванны или его части, а источник ультразвуковых колебаний 8 - в виде размещенной за анодом стенки ванны или ее части и соответственно через фидеры 9 и 10 соединены с ультразвуковым генератором 11. The installation for producing composite coatings consists of an electrolytic bath 1 filled with an electrolyte 2, for example, an aqueous solution of chromic anhydride with sulfuric acid, and dispersed particles of boron carbide, anode 3 and the cathode insoluble in the electrolyte, or as part 4 to be coated, connected to a constant source current 5, for connection to which a key is provided 6. In the bath, sources of ultrasonic vibrations of the ПМС-6 type are installed, while the source of ultrasonic vibrations 7 is transformed in the form of a bottom Anne or part thereof, and a source of ultrasonic vibrations 8 - a facility for the anode tub wall or part thereof and, accordingly, through the feeders 9 and 10 are connected to the ultrasonic oscillator 11.
Анод 3 выполнен перфорированным для исключения экранирования и искажения после него плоского фронта ультразвуковой волны, исходящей от излучателя ультразвуковых колебаний 8. Последнее обеспечивается равномерным распределением перфорации, преимущественно в виде отверстий, по всему аноду, составляющих около 50% от его площади, и с размером отверстий, соизмеримым с длиной ультразвуковой волны. The anode 3 is perforated to prevent shielding and distortion after it of the plane front of the ultrasonic wave emanating from the ultrasonic vibrations emitter 8. The latter is ensured by a uniform distribution of perforations, mainly in the form of holes, throughout the anode, comprising about 50% of its area, and with the size of the holes commensurate with the length of the ultrasonic wave.
Установка осуществляет способ получения композиционных покрытий следующим образом. The installation implements a method for producing composite coatings as follows.
При работе ультразвукового генератора 11 средством для взмучивания дисперсных частиц в виде источника ультразвуковых колебаний 7, излучаемых в вертикальном направлении параллельно катодной поверхности, обеспечивают переход частиц во взвешенное состояние. When the ultrasonic generator 11 is operated by means for agitating dispersed particles in the form of a source of ultrasonic vibrations 7 emitted in the vertical direction parallel to the cathode surface, the particles are transferred to a suspended state.
При необходимости селективного взвешенного состояния частиц по высоте ванны в связи с их размерами достигают подбором соответствующей силы ультразвукового на них давления F=P•S, где P - давление ультразвука, Па; S - площадь поперечного сечения частицы, м2.If necessary, a selective suspended state of particles along the height of the bath, in connection with their size, is achieved by selecting the appropriate ultrasonic pressure force F = P • S on them, where P is the ultrasound pressure, Pa; S is the cross-sectional area of the particle, m 2 .
Ключом 6 замыкают электрическую цепь через электролит 2 в ванне 1 и электроды 3 и 4, тогда ионы основного металла направляются к катоду, электроосаждаясь на нем. The key 6 closes the electric circuit through the electrolyte 2 in the bath 1 and the electrodes 3 and 4, then the ions of the base metal are sent to the cathode, electrodeposited on it.
Посредством ультразвуковых с плоским фронтом волн, излучаемых в горизонтальном направлении перпендикулярно катодной поверхности источником ультразвуковых колебаний 8, взвешенные в электролите 2 частицы направленно доставляют в зону электроосаждения основного металла и задерживают на катоде 4 до осаждения в покрытие. By means of ultrasonic waves with a flat front, they are emitted in a horizontal direction perpendicular to the cathode surface by an ultrasonic oscillation source 8, particles suspended in the electrolyte 2 are directed to the electrodeposition zone of the base metal and held at the cathode 4 until they are deposited in the coating.
При необходимости избирательного от их размера внедрения частиц в композиционное покрытие достигают подбором соответствующей силы ультразвукового давления согласно вышеуказанной формуле. If necessary, selective from their size, the introduction of particles into the composite coating is achieved by selecting the appropriate ultrasonic pressure force according to the above formula.
Пример 1. Композиционное покрытие получают из электролита состава, г/л:
Хромовый ангидрид - 250
Серная кислота - 2,5
Порошок карбида бора - 10
при температуре электролита 55oC, времени электролиза 90 мин, плотности тока 50 А/дм2.Example 1. A composite coating is obtained from an electrolyte composition, g / l:
Chromic Anhydride - 250
Sulfuric acid - 2.5
Boron Carbide Powder - 10
at an electrolyte temperature of 55 ° C., an electrolysis time of 90 minutes, a current density of 50 A / dm 2 .
Порошок взмучивали при мощности донного излучателя 500 Вт и 1000 Вт, стенного - 0 -300 Вт и их одновременной работе при прохождении электролитического процесса. The powder was agitated at a bottom emitter power of 500 W and 1000 W, wall - 0 -300 W and their simultaneous operation during the electrolytic process.
Характеристика полученных покрытий представлена в таблице. The characteristics of the resulting coatings are presented in the table.
Пример 2. При тех же рабочих параметрах ванны одновременную работу донного и стенного источников ультразвуковых колебаний ведут периодически. Когда источники ультразвука отключены, осаждается чистое гальваническое покрытие основного металла без включения частиц. Когда же источники ультразвука включены - осаждается последующий слой в виде композиционного покрытия с включением частиц. В результате получается многослойное композиционное покрытие. Example 2. With the same operating parameters of the bath, the simultaneous operation of the bottom and wall sources of ultrasonic vibrations is carried out periodically. When the ultrasound sources are turned off, a pure galvanic coating of the base metal is deposited without particles being included. When ultrasound sources are turned on, a subsequent layer is deposited in the form of a composite coating with the inclusion of particles. The result is a multilayer composite coating.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5007899 RU2109855C1 (en) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | Method for electrodeposition of composite coatings and plant for its embodiment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5007899 RU2109855C1 (en) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | Method for electrodeposition of composite coatings and plant for its embodiment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2109855C1 true RU2109855C1 (en) | 1998-04-27 |
Family
ID=21588148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5007899 RU2109855C1 (en) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | Method for electrodeposition of composite coatings and plant for its embodiment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2109855C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2476629C1 (en) * | 2011-11-10 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Electrolytic coating application method |
| RU2680116C1 (en) * | 2018-05-07 | 2019-02-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" | Composite electrolytic coatings production installation |
| US10526718B2 (en) | 2013-05-10 | 2020-01-07 | The Royal Mint Limited | Plating of articles |
-
1991
- 1991-07-08 RU SU5007899 patent/RU2109855C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2476629C1 (en) * | 2011-11-10 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Electrolytic coating application method |
| US10526718B2 (en) | 2013-05-10 | 2020-01-07 | The Royal Mint Limited | Plating of articles |
| RU2680116C1 (en) * | 2018-05-07 | 2019-02-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" | Composite electrolytic coatings production installation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4397715A (en) | Process of manufacturing screen material | |
| US4647345A (en) | Metallurgical structure control of electrodeposits using ultrasonic agitation | |
| US4305792A (en) | Processes for the electrodeposition of composite coatings | |
| US4214952A (en) | Electrochemical treatment process | |
| US3922208A (en) | Method of improving the surface finish of as-plated elnisil coatings | |
| KR20050105280A (en) | Method of electroplating a workpiece having high-aspect ratio holes | |
| CN106757285A (en) | The inner-light powder-supplying composite electrodeposition processing method and its device of hollow laser | |
| RU2109855C1 (en) | Method for electrodeposition of composite coatings and plant for its embodiment | |
| JPH0158277B2 (en) | ||
| DE3905100A1 (en) | Method and appliance for electrolyte exchange especially in narrow recesses of large-area workpieces | |
| CN102691078A (en) | Foam metal, quick preparation method thereof, and device used in method | |
| US4645580A (en) | Process for galvanic deposition of a dispersion coating, application of said process and device for performing said process | |
| Lorimer et al. | The applications of ultrasound in electroplating | |
| Nikolić et al. | Effect of the electrolysis regime on the structural characteristics of honeycomb-like electrodes | |
| JP3142417B2 (en) | Stirrer | |
| KR20150104823A (en) | Plating apparatus | |
| US4172771A (en) | Method and apparatus for electrolytically producing compound workpieces | |
| Kolesnikov et al. | Zinc electrochemical reduction on a steel cathode in a weak electromagnetic field | |
| RU2075557C1 (en) | Method of electroplating | |
| JPS6213440B2 (en) | ||
| JPS63118094A (en) | Electroplating equipment | |
| JPS62269737A (en) | Apparatus for introducing gas into liquid | |
| CN202543373U (en) | Device for quickly preparing foam metal | |
| Nikolić | Porous copper electrodes formed by the constant and the periodically changing regimes of electrolysis | |
| JPH05112898A (en) | Plating method |