RU2145647C1 - Method of forming anticorrosive coat - Google Patents
Method of forming anticorrosive coat Download PDFInfo
- Publication number
- RU2145647C1 RU2145647C1 RU98113182/02A RU98113182A RU2145647C1 RU 2145647 C1 RU2145647 C1 RU 2145647C1 RU 98113182/02 A RU98113182/02 A RU 98113182/02A RU 98113182 A RU98113182 A RU 98113182A RU 2145647 C1 RU2145647 C1 RU 2145647C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- pulses
- corrosion
- power
- coated
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам создания покрытий электрическим способом, а именно с помощью пульсирующего тока, и может использоваться в химической промышленности при нанесении защитных покрытий. The invention relates to a means of creating coatings by the electric method, namely by means of a pulsating current, and can be used in the chemical industry when applying protective coatings.
Известен способ нанесения антикоррозионных покрытий, описанный в з. ЕПВ N 0502507, по Кл. C 25 F 3/04, H 02 М 7/521 "Способ и установка для электролитической обработки", з. 07.03.91 г., оп. 09.09.92 г. A known method of applying anti-corrosion coatings, described in C. EPO N 0502507, according to Cl. C 25 F 3/04, H 02 M 7/521 "Method and installation for electrolytic processing", s. 03/07/91, op. 09.09.92 g.
Известный способ заключается в том, что защищаемое изделие погружают в содержащий ионы металлов электролит в качестве одного из электродов и пропускают через него и второй электрод переменный ток от источника с регулируемым напряжением. The known method consists in the fact that the protected product is immersed in an electrolyte containing metal ions as one of the electrodes and alternating current from a source with a controlled voltage is passed through it and the second electrode.
Недостатком этого способа является то, что с его помощью трудно получить прочное покрытие, поскольку ток постоянно меняет направление, и для получения надежного покрытия требуется достаточно длительный процесс электролиза, что повышает энергоемкость процесса. The disadvantage of this method is that it is difficult to obtain a strong coating with it, since the current constantly changes direction, and a sufficiently long electrolysis process is required to obtain a reliable coating, which increases the energy intensity of the process.
Следующий способ создания антикоррозионного покрытия описан в а.с. СССР N 1617062 "Способ электрохимического нанесения хромовых покрытий" по Кл. C 25 D 5/18, 3/04, з. 23.04.85, оп. 01.10.87 г. Этот способ заключается в том, что в электролит погружают электроды, одним из которых является защищаемое изделие, и пропускают через них электрический ток, при этом на постоянный ток плотностью 5-30 A/дм2 накладывают чередующиеся пачки импульсов плотностью тока 80-500 A/дм2, скважностью 1,03 - 1,3, имеющие длительность 20 - 150 мс для нечетных пачек и 0,1 - 1,0 мс - для четных при продолжительности нечетных и четных пачек 200 - 300 с и 20-45 с соответственно при интервале между ними 5-15 с. Этот способ позволяет получать герметичные покрытия повышенной равномерности со скоростью осаждения 25 - 30 мкм/ч, однако он является весьма сложным в осуществлении из-за необходимости получения сложного сигнала, состоящего из импульсных пачек для наложения на постоянный ток.The following method of creating a corrosion-resistant coating is described in A.S. USSR N 1617062 "Method for the electrochemical deposition of chromium coatings" according to Cl. C 25 D 5/18, 3/04, c. 04/23/85, op. 10.01.87 g. This method consists in immersing electrodes in an electrolyte, one of which is a protected product, and passing electric current through them, while alternating bursts of pulses with a current density of 5-30 A / dm 2 are applied to a direct current 80-500 A / dm 2 , duty cycle 1.03 - 1.3, having a duration of 20 - 150 ms for odd packs and 0.1 - 1.0 ms - for even with the duration of odd and even packs of 200 - 300 s and 20 -45 s respectively, with an interval between them of 5-15 s. This method allows to obtain sealed coatings of increased uniformity with a deposition rate of 25-30 μm / h, however, it is very difficult to implement due to the need to obtain a complex signal consisting of pulse packets for applying to direct current.
Следующий способ создания антикоррозионных покрытий описан в заявке ЕПВ N 0467858 по Кл. C 25 D 11/38 "Способ непрерывного нанесения на металлическую поверхность покрытия из металлического хрома и оксида хрома", з. 17.07.90, оп. 22.01.92г. Этот способ заключается в следующем: покрываемое металлическое изделие погружают в перемешиваемый кислый электролит и подвергают его предварительной анодной обработке в импульсном режиме, пропуская через электроды импульсы тока длительностью 0,5 - 3,0 с, при плотности тока 5 - 50 A/дм2 (не менее одного импульса), а затем обычной обработке. Этот способ является достаточно сложным и трудоемким, т.к. требует предварительной анодной обработки, а также неэкономичным из-за больших затрат электроэнергии.The following method of creating anti-corrosion coatings is described in EPO application No. 0467858 according to Cl. C 25 D 11/38 "Method for the continuous deposition of a metallic chromium and chromium oxide coating on a metal surface," c. 07.17.90, op. 01/22/92 This method consists in the following: the coated metal product is immersed in a stirred acidic electrolyte and subjected to preliminary anodic treatment in a pulsed mode, passing current pulses of 0.5 - 3.0 s duration through the electrodes, at a current density of 5 - 50 A / dm 2 ( at least one pulse), and then conventional processing. This method is quite complex and time-consuming, because requires preliminary anode processing, as well as uneconomical due to the high cost of electricity.
Все описанные выше способы используют явление электролиза, см. Н.Л.Глинка "Общая химия", Ленинград, "Химия", 1983, стр. 285-295. Там же отмечено, что при пропускании электрического тока через электролиты идет электролиз воды с образованием активных окислителей водорода и кислорода, которые могут образовывать на поверхности защищаемого металла окисные пленки из оксидов защищаемого металла и оксидов металлов электролита. All the methods described above use the phenomenon of electrolysis, see NL Glinka "General Chemistry", Leningrad, "Chemistry", 1983, pp. 285-295. It is also noted there that when electric current is passed through the electrolytes, water is electrolyzed to form active oxidizing agents of hydrogen and oxygen, which can form oxide films of the protected metal oxides and electrolyte metal oxides on the surface of the protected metal.
В книге А.П.Жукова и А.И. Малахова "Основы металловедения и теории коррозии". М. "Высшая школа" 1991 г. стр. 77 - 84 описан способ создания антикоррозионных покрытий. In the book of A.P. Zhukov and A.I. Malakhova "Fundamentals of Metallurgy and Theory of Corrosion". M. "Higher School" 1991, pp. 77 - 84 describes a method for creating anti-corrosion coatings.
Он заключается в том, что на поверхности металла образуется окисная пленка, которая в дальнейшем защищает поверхность металла от коррозии. Параметры окисной пленки: пористость, сплошность, адгезия к металлу, химическая инертность к агрессивной среде и другие свойства определяют ее защитные свойства. It lies in the fact that an oxide film forms on the metal surface, which further protects the metal surface from corrosion. The parameters of the oxide film: porosity, continuity, adhesion to metal, chemical inertness to an aggressive environment and other properties determine its protective properties.
Скорость образования таких пленок и их свойства зависят от вида электролита, вида электродов, приложенного напряжения и других параметров процесса. The rate of formation of such films and their properties depend on the type of electrolyte, type of electrodes, applied voltage and other process parameters.
Таким образом, при пропускании электрического тока через раствор электролита идут два типа процессов, которые приводят к образованию антикоррозионного покрытия: процесс осаждения металла и процесс образования окисных пленок. Изменением условий протекания реакций можно добиться преимущества одного из процессов. Thus, when passing an electric current through an electrolyte solution, there are two types of processes that lead to the formation of an anti-corrosion coating: the process of metal deposition and the process of formation of oxide films. By changing the reaction conditions, the advantages of one of the processes can be achieved.
В известных способах нанесения металлических покрытий электролитическим методом с помощью постоянного тока или импульсов большой длительности в растворе возникает очень слабое квазистатическое поле, в котором ионы движутся относительно медленно и оседает на поверхности изделия, не проникая глубоко внутрь и не обеспечивая высокой стойкости к воздействию агрессивной среды. In known methods for applying metal coatings by the electrolytic method using direct current or pulses of long duration, a very weak quasistatic field arises in the solution, in which the ions move relatively slowly and settle on the surface of the product without penetrating deep inside and not providing high resistance to aggressive environments.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ создания антикоррозионных покрытий, описанный в п. РФ N 2055946, по Кл. C 25 D 5/18, 3/38, з. 05.05.91 г., оп. 10.03.96 г. и выбранный в качестве прототипа. Он заключается в том, что в электролитический раствор погружают электроды, одним из которых является покрываемое изделие, и пропускают через них импульсный ток промышленной частоты плотностью (35 ± 5)A/м2 в течение 50 - 60 мин.Closest to the technical nature of the claimed is a method of creating anti-corrosion coatings, described in paragraph. RF N 2055946, CL. C 25 D 5/18, 3/38, c. 05/05/91, op. 03/10/96, and selected as a prototype. It consists in immersing electrodes in an electrolytic solution, one of which is a coated product, and passing through them a pulsed current of industrial frequency with a density of (35 ± 5) A / m 2 for 50-60 minutes.
Недостатком способа является высокая энергоемкость и недостаточная стойкость к воздействию агрессивной среды, т.к. покрытие не имеет хорошего сцепления с основой, поскольку ионы осаждаются на поверхности изделия. The disadvantage of this method is the high energy intensity and insufficient resistance to aggressive environments, because the coating does not adhere well to the substrate, since ions are deposited on the surface of the product.
В основу изобретения положена техническая задача - повышение сцепления покрытия с основой, что обеспечивает повышение коррозионной стойкости при одновременном снижении энергоемкости процесса. The invention is based on the technical task of increasing the adhesion of the coating to the base, which provides increased corrosion resistance while reducing the energy intensity of the process.
Поставленная задача решается тем, что в способе создания антикоррозионного покрытия, заключающемся в том, что в электролитический раствор погружают электроды, одним из которых является покрываемое изделие, и пропускают через них импульсы тока, согласно изобретению, в качестве импульсов тока используют однополярные наносекундные импульсы мощностью более 100 кВт. При этом покрываемое изделие может быть из стали, электролитический раствор может содержать ионы хрома или цинка, а через электролит пропускают однополярные положительные импульсы тока длительностью 0,2 нс, мощностью 1 МВт с частотой повторения 1 кГц при общей длительности процесса 200-2000 с. The problem is solved in that in the method of creating a corrosion-resistant coating, which consists in immersing electrodes in an electrolytic solution, one of which is a coated product, and passing current pulses through them, according to the invention, using unipolar nanosecond pulses with a power of more than 100 kW Moreover, the product to be coated may be made of steel, the electrolytic solution may contain chromium or zinc ions, and unipolar positive current pulses of 0.2 ns duration, 1 MW power and a repetition rate of 1 kHz with a total process duration of 200-2000 s are passed through the electrolyte.
Особенность изобретения в следующем: при пропускании мощных и очень коротких однополярных импульсов тока через раствор электролита в последнем возникает электромагнитное поле высокой напряженности, резко ускоряющее направленное движение ионов, которые относительно глубоко внедряются при этом в покрываемое изделие. Покрытие получается прочным, т.к. имеет место хорошее сцепление металла покрытия с изделием, а процесс - экономичным, т.к. хотя импульсы тока имеют очень большую мощность, но поскольку они являются очень короткими, то затраты энергии очень невелики. A feature of the invention is as follows: when powerful and very short unipolar current pulses are transmitted through an electrolyte solution, a high-intensity electromagnetic field arises in the latter, sharply accelerating the directional movement of ions, which are relatively deeply embedded in the coated product. The coating is durable because there is good adhesion of the coating metal to the product, and the process is economical, because although the current pulses have a very large power, but since they are very short, the energy costs are very small.
При пропускании через раствор электролита мощных однополярных наносекундных импульсов тока происходит также резкое увеличение скорости электролиза воды. Образуются такие активные окислители, как гидратированный электрон, атомарный кислород, перекись водорода. Эти окислители создают оксидные пленки на поверхности защищаемого металла и его стойкость к действию агрессивной среды увеличивается. When powerful unipolar nanosecond current pulses are passed through an electrolyte solution, a sharp increase in the rate of water electrolysis also occurs. Active oxidizing agents such as hydrated electrons, atomic oxygen, and hydrogen peroxide are formed. These oxidizing agents create oxide films on the surface of the metal being protected and its resistance to the action of an aggressive environment increases.
Изобретение обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него использованием однополярных наносекундных импульсов тока мощностью более 100 кВт для обработки электролитического раствора. The invention is new in comparison with the prototype, differing from it by using unipolar nanosecond current pulses with a power of more than 100 kW for processing an electrolytic solution.
Заявителю не известны технические решения, использующие для создания антикоррозионного покрытия описанные выше импульсы тока, обеспечивающие получение названного эффекта, поэтому он считает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень". The applicant is not aware of technical solutions that use the current pulses described above to provide the named effect to create the anti-corrosion coating, so he believes that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".
Предлагаемый способ может использоваться в химической промышленности при нанесении защитных покрытий и поэтому соответствует критерию "промышленная применимость". The proposed method can be used in the chemical industry when applying protective coatings and therefore meets the criterion of "industrial applicability".
Изобретение иллюстрируется чертежом, где приведена схема установки, реализующей заявляемый способ. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of an installation that implements the inventive method.
Заявляемый способ заключается в том, что в электролитический раствор погружают электрод(ы) и покрываемое изделие и пропускают через них однополярные наносекундные импульсы тока мощностью более 100 кВт. При этом в заявляемом способе покрываемое изделие может быть выполнено из стали, электролитический раствор может содержать ионы хрома или цинка, а через электроды могут пропускать однополярные положительные импульсы длительностью 0,2 нс, мощностью 1 МВт с частотой повторения 1 кГц при общей длительности процесса 200-2000 с. The inventive method consists in the fact that the electrode (s) and the coated product are immersed in an electrolytic solution and unipolar nanosecond current pulses with a power of more than 100 kW are passed through them. Moreover, in the inventive method, the coated product can be made of steel, the electrolytic solution can contain chromium or zinc ions, and unipolar positive pulses of 0.2 ns duration, 1 MW power and a repetition rate of 1 kHz with a total process duration of 200- 2000 p.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Покрываемое изделие 1 погружают в емкость 2 с электролитическим раствором, содержащим ионы металлов. Если изделие имеет ровную поверхность, то используют один или два электрода. При сложной конфигурации изделия в раствор погружают большее число электродов, располагая их с разных сторон изделия. The inventive method is as follows. The coated article 1 is immersed in a container 2 with an electrolytic solution containing metal ions. If the product has a flat surface, then use one or two electrodes. With a complex configuration of the product, a larger number of electrodes are immersed in the solution, placing them on different sides of the product.
Концентрация и состав раствора подбираются опытным путем, в зависимости от вида основы и назначения требуемого покрытия. Например, это могут быть соли Cr или Zn. Изделие 1 может быть выполнено из стали. На электроды 3, 4 подают от генератора 5 однополярные положительные импульсы тока длительностью 0,2 нс с частотой повторения 1 кГц, мощностью 1 МВт. На практике импульсы мощностью более 100 кВт считаются импульсами большой мощности. Процесс проводят в течение 200 - 2000 с. Величина нижнего предела времени определяется некоторой минимальной толщиной возникающего покрытия. Верхний предел определяется очень малым изменением свойств покрытия свыше указанного времени. Затем изделие 1 вынимают из электролитического раствора. The concentration and composition of the solution are selected empirically, depending on the type of base and the purpose of the desired coating. For example, it may be salts of Cr or Zn. Product 1 can be made of steel. Unipolar positive current pulses of 0.2 ns duration with a repetition rate of 1 kHz and a power of 1 MW are supplied to electrodes 3, 4 from a generator 5. In practice, pulses with a power of more than 100 kW are considered pulses of high power. The process is carried out for 200 - 2000 s. The value of the lower time limit is determined by a certain minimum thickness of the resulting coating. The upper limit is determined by a very small change in the properties of the coating over a specified time. Then the product 1 is removed from the electrolytic solution.
В качестве генератора 5 наносекундных импульсов использован генератор, описанный в патенте РФ N 2004064 по Кл. H 03 K 3/33, з. 05.06.91 г., оп. 30.11.93 г. "Формирователь наносекундных импульсов". Электродами 3, 4 могут служить пластины рупорного антенного облучателя. As a generator of 5 nanosecond pulses, the generator described in RF patent N 2004064 according to Cl. H 03 K 3/33, c. 06/05/91, op. 11/30/93, "Shaper of nanosecond pulses." The electrodes 3, 4 can serve as a plate of a horn antenna feed.
Для оценки коррозионных характеристик проводилась обработка образцов низкоуглеродистой стали 08КП в растворах сульфатов некоторых металлов. После чего снимались поляризационные диаграммы образцов и проводились весовые испытания. To assess the corrosion characteristics, samples of low-carbon steel 08KP were processed in solutions of sulfates of some metals. After that, the polarization diagrams of the samples were taken and weight tests were carried out.
Весовые испытания на коррозионную устойчивость проводились в 3%-ном растворе поваренной соли NaCl. Испытывались образцы листовой стали толщиной 0,5 мм, обработанные в разных растворах. Средний начальный вес образцов 0,32 г, средняя площадь 2,4 см2. Время испытания образцов 5, 10, 20 и 30 дней. В каждом цикле испытаний использовалось по два образца.Weight tests for corrosion resistance were carried out in a 3% solution of sodium chloride NaCl. Tested samples of sheet steel with a thickness of 0.5 mm, processed in different solutions. The average initial weight of the samples is 0.32 g, the average area is 2.4 cm 2 . The test time for samples is 5, 10, 20 and 30 days. In each test cycle, two samples were used.
В таблице приведены значения скорости коррозии Km.The table shows the values of the corrosion rate K m .
Из таблицы видно, что обработанные образцы имеют существенно более низкую скорость коррозии. The table shows that the processed samples have a significantly lower corrosion rate.
В сравнении с прототипом заявляемый способ создания антикоррозионного покрытия является менее энергоемким, поскольку хотя каждый импульс очень мощный, но короткий, то средняя затрачиваемая энергия невелика. А за счет повышения скорости ионов они глубже проникают в основу, что позволяет получить покрытие повышенной коррозионной стойкости. Compared with the prototype, the claimed method of creating a corrosion-resistant coating is less energy-intensive, since although each pulse is very powerful, but short, the average energy spent is small. And by increasing the speed of ions, they penetrate deeper into the base, which allows you to get a coating of high corrosion resistance.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98113182/02A RU2145647C1 (en) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | Method of forming anticorrosive coat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98113182/02A RU2145647C1 (en) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | Method of forming anticorrosive coat |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2145647C1 true RU2145647C1 (en) | 2000-02-20 |
Family
ID=20208227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98113182/02A RU2145647C1 (en) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | Method of forming anticorrosive coat |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2145647C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2649218C1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) | Method for forming anti-corrosive coating on articles from low-carbon steel |
-
1998
- 1998-07-16 RU RU98113182/02A patent/RU2145647C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| RU 95101681 A1, A1, 20.11.96. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2649218C1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) | Method for forming anti-corrosive coating on articles from low-carbon steel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5700366A (en) | Electrolytic process for cleaning and coating electrically conducting surfaces | |
| US5958604A (en) | Electrolytic process for cleaning and coating electrically conducting surfaces and product thereof | |
| US10100423B2 (en) | Electrodeposition of chromium from trivalent chromium using modulated electric fields | |
| US6291076B1 (en) | Cathodic protective coating on magnesium or its alloys | |
| SE465517B (en) | PROCEDURES FOR CONTINUOUS ELECTRO-PLATING OF CHROME METAL AND TERRIFIED CHROMOXIDE ON METALYTOR | |
| AU737350B2 (en) | Electro-plating process | |
| US3454376A (en) | Metal composite and method of making same | |
| US3554881A (en) | Electrochemical process for the surface treatment of titanium,alloys thereof and other analogous metals | |
| CN103210125A (en) | Electrolytic dissolution of chromium from chromium electrodes | |
| CN1867704A (en) | Electrolytic method for phosphating metal surfaces and phosphated metal layer | |
| RU2145647C1 (en) | Method of forming anticorrosive coat | |
| RU2392360C1 (en) | Method for production of anticorrosion coatings on steel | |
| CA1153980A (en) | Method of producing colour-anodized aluminium articles | |
| JP6098763B2 (en) | Sn-plated steel sheet, chemical conversion-treated steel sheet, and production methods thereof | |
| US4236977A (en) | Method for preplating steel surfaces | |
| NL7906441A (en) | METHOD FOR TREATING ARTICLES WHERE THE SURFACE COMPOSES OF TIN | |
| RU2293802C1 (en) | Steel surface oxidizing method | |
| Durairajan et al. | Development of a New Electrodeposition Process for Plating of Zn‐Ni‐X (X= Cd, P) Alloys Permeation Characteristics of Zn‐Ni‐Cd Ternary Alloys | |
| ÖZYILMAZ et al. | The formation of passive layers on zinc based platings | |
| RU2516142C2 (en) | Method to modify titanium surface | |
| TWI224633B (en) | Surface treatment method for hot-dip galvanized steel by micro-electric-arc plasma oxidation | |
| RU2496924C1 (en) | Modifying method of titanium surface and its alloys | |
| KR101421782B1 (en) | Electro plating equipment using carbon virtual cathode | |
| RU2046155C1 (en) | Method for applying coatings from iron and iron alloys | |
| JPH0437160B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060717 |