RU2148109C1 - Method of preparing heat-resistant chrome coatings - Google Patents

Method of preparing heat-resistant chrome coatings Download PDF

Info

Publication number
RU2148109C1
RU2148109C1 RU99102009A RU99102009A RU2148109C1 RU 2148109 C1 RU2148109 C1 RU 2148109C1 RU 99102009 A RU99102009 A RU 99102009A RU 99102009 A RU99102009 A RU 99102009A RU 2148109 C1 RU2148109 C1 RU 2148109C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coatings
electrolyte
sulfuric acid
chromic anhydride
concentration
Prior art date
Application number
RU99102009A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.Г. Идрисов
В.В. Ковалев
Original Assignee
Бийский технологический институт Алтайского государственного технического университета им.И.И.Ползунова
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 Бийский технологический институт Алтайского государственного технического университета им.И.И.Ползунова filed Critical Бийский технологический институт Алтайского государственного технического университета им.И.И.Ползунова
Priority to RU99102009A priority Critical patent/RU2148109C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2148109C1 publication Critical patent/RU2148109C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: electroplating, more particularly reinforcing the working surface of tools, machine components and mechanisms. SUBSTANCE: method comprises electrochemical deposition of coatings from saturated solution of potassium silicon fluoride in aqueous solution of chromic anhydride and sulfuric acid. Concentration of sulfuric acid as 1.125-1.25 wt parts with respect to chromic anhydride. Wear resistance of coatings prepared by the claimed method increases by 2 or 3 times as compared with conventional chrome coatings, heat treatment temperature at which microhardness of coatings decreases increases from 450-500 C to 650-700 C. EFFECT: more efficient preparation method. 2 dwg

Description

Изобретение относится к гальванотехнике, а более точно к получению хромовых покрытий из электролитов, содержащих в своем составе частично растворимые в водных растворах хромового ангидрида соли, например: кремнефторид калия, кремнефторид натрия, фторалюминат натрия и др. Область применения термостойких хромовых покрытий совпадает с областью применения обычных хромовых покрытий: покрытия могут быть рекомендованы для упрочнения рабочей поверхности инструмента, оснастки, деталей машин и механизмов, в особенности в тех случаях, когда изделия, подвергнутые упрочнению, эксплуатируются в условиях повышенных температур. Например: прессовый инструмент для порошковой металлургии, детали поршневой группы двигателей внутреннего сгорания и т. п. The invention relates to electroplating, and more specifically to the production of chromium coatings from electrolytes containing partially soluble salts in aqueous solutions of chromic anhydride, for example: potassium silicofluoride, sodium silicofluoride, sodium fluoroaluminate, etc. The field of application of heat-resistant chromium coatings coincides with the field of application conventional chrome coatings: coatings can be recommended for hardening the working surface of a tool, tooling, machine parts and mechanisms, especially in those cases when Strengthened firs are operated at elevated temperatures. For example: a press tool for powder metallurgy, parts of a piston group of internal combustion engines, etc.

Известен способ получения композиционных покрытий [1] , в котором в электролит хромирования, содержащий кремнефторид калия, вводятся ультрадисперсные алмазы (УДА-В), что приводит к повышению износостойкости покрытий за счет изменения их структуры [2]. Применение УДА-В значительно увеличивает стоимость покрытий и усложняет технологию эксплуатации электролита. A known method for producing composite coatings [1], in which ultrafine diamonds (UDA-B) are introduced into the chromium electrolyte containing potassium silicofluoride, which leads to increased wear resistance of coatings due to a change in their structure [2]. The use of UDA-B significantly increases the cost of coatings and complicates the technology of operation of the electrolyte.

Известны способы получения хромовых покрытий из саморегулирующихся электролитов [3] , содержащих в своем составе частично растворимые соли. Однако износостойкость и термостойкость покрытий, получаемых из таких электролитов, примерно соответствует характеристикам покрытий из обычных промышленных ванн. Known methods for producing chromium coatings from self-regulating electrolytes [3], containing partially soluble salts. However, the wear resistance and heat resistance of coatings obtained from such electrolytes approximately corresponds to the characteristics of coatings from conventional industrial bathtubs.

Известен способ получения покрытий из так называемого саморегулирующегося бариевого электролита [4]. В этом электролите недостаток концентрации анионов кислот, вводимых в виде кремнефторида калия, компенсируется за счет ввода в электролит серной кислоты. Электролит содержит сульфат бария. Из-за низкой растворимости данный компонент практически не влияет на концентрацию анионов. По сравнению со стандартным электролитом саморегулирующийся бариевый электролит обеспечивает осаждение зеркальных осадков, а в отличие от саморегулирующихся электролитов имеет более широкий диапазон рабочих плотностей тока. Однако износостойкость и термостойкость покрытий из саморегулирующегося бариевого электролита примерно соответствуют характеристикам покрытий из обычных промышленных ванн. A known method of producing coatings from the so-called self-regulating barium electrolyte [4]. In this electrolyte, the lack of concentration of acid anions introduced in the form of potassium silicofluoride is compensated for by adding sulfuric acid to the electrolyte. The electrolyte contains barium sulfate. Due to the low solubility, this component practically does not affect the concentration of anions. Compared to a standard electrolyte, a self-regulating barium electrolyte provides for the deposition of specular precipitates, and unlike self-regulating electrolytes, it has a wider range of operating current densities. However, the wear resistance and heat resistance of coatings of self-regulating barium electrolyte approximately correspond to the characteristics of coatings from conventional industrial bathtubs.

В предлагаемом решении с целью повышения термостойкости и износостойкости покрытий концентрация серной кислоты в саморегулирующемся бариевом электролите повышается с 1/1000 - 1/500 мас. ч. по отношению к хромовому ангидриду [4] до 1/125 - 1/25 мас. ч. по отношению CrO3.In the proposed solution, in order to increase the heat resistance and wear resistance of the coatings, the concentration of sulfuric acid in the self-regulating barium electrolyte increases from 1/1000 to 1/500 wt. hours in relation to chromic anhydride [4] to 1/125 - 1/25 wt. hours in relation to CrO 3 .

При исследовании возможностей улучшения характеристик покрытий из различных электролитов, предназначенных для осаждения хромовых покрытий, было обнаружено неожиданно сильное влияние концентрации серной кислоты на термостойкость и износостойкость покрытий, получаемых из электролитов, представляющих насыщенный раствор кремнефторида калия в водном растворе хромового ангидрида. When studying the possibilities of improving the performance of coatings from various electrolytes intended for the deposition of chromium coatings, an unexpectedly strong effect of the concentration of sulfuric acid on the heat resistance and wear resistance of coatings obtained from electrolytes representing a saturated solution of potassium silicofluoride in an aqueous solution of chromic anhydride was found.

На фиг. 1 показана зависимость относительного износа покрытий от массовой доли серной кислоты для электролитов, содержащих различное количество хромового ангидрида. In FIG. Figure 1 shows the dependence of the relative wear of the coatings on the mass fraction of sulfuric acid for electrolytes containing various amounts of chromic anhydride.

Покрытия осаждались при плотности тока 40 А/дм2 и температуре электролитов 50-55oC из насыщенного раствора кремнефторида калия. Объемный износ покрытий определялся в соответствии с [5] при сухом трении образца покрытия со скоростью 0,76 м/с по контртелу из стали Х12М. Как следует из приведенных данных, в диапазоне концентрации серной кислоты 1/125 до 1/25 мас. ч. по отношению к хромовому ангидриду наблюдается резкое повышение износостойкости покрытий (относительный износ, равный 1, на фиг. 1 соответствует усредненному уровню характеристик покрытий из саморегулирующегося бариевого электролита). О повышении термостойкости предлагаемых покрытий можно судить по результатам измерения их микротвердости после термообработки в течение 2 ч при различных температурах в сравнении с покрытиями из саморегулирующегося бариевого электролита (см. фиг. 2). Образцы покрытий получены из электролита, содержащего 250 г/л хромового ангидрида при концентрации серной кислоты 5 г/л, температура электролита 50-55oC, плотность тока 40 А/дм2. Микротвердость покрытий определена на микротвердомере ПМТ-З при нагрузке 100 г и толщине покрытий не менее 50 мкм. Покрытия, полученные из электролита в соответствии с предлагаемым решением, имеют относительно высокий уровень твердости 600 кг/мм2 до температур 650-700oC в отличие от обычных покрытий, микротвердость которых значительно уменьшается уже после температур термообработки 450-500oC.The coatings were deposited at a current density of 40 A / dm 2 and an electrolyte temperature of 50-55 ° C from a saturated solution of potassium silicofluoride. The volumetric wear of the coatings was determined in accordance with [5] with dry friction of the coating sample at a speed of 0.76 m / s in a counterbody made of X12M steel. As follows from the above data, in the range of sulfuric acid concentration 1/125 to 1/25 wt. hours in relation to chromic anhydride there is a sharp increase in the wear resistance of coatings (relative wear equal to 1, in Fig. 1 corresponds to the average level of characteristics of coatings made of self-regulating barium electrolyte). The increase in heat resistance of the proposed coatings can be judged by the results of measuring their microhardness after heat treatment for 2 hours at different temperatures in comparison with coatings of self-regulating barium electrolyte (see Fig. 2). Coating samples were obtained from an electrolyte containing 250 g / l of chromic anhydride at a sulfuric acid concentration of 5 g / l, an electrolyte temperature of 50-55 o C, a current density of 40 A / dm 2 . The microhardness of the coatings was determined on a PMT-3 microhardness meter with a load of 100 g and a coating thickness of at least 50 μm. The coatings obtained from the electrolyte in accordance with the proposed solution have a relatively high level of hardness of 600 kg / mm 2 up to temperatures of 650-700 o C, in contrast to conventional coatings, the microhardness of which decreases significantly after heat treatment temperatures of 450-500 o C.

Для получения покрытий в соответствии с описываемым способом рекомендуется электролит с концентрацией хромового ангидрида, соответствующей стандартному электролиту. Используя известные методы [3] приготавливают электролит состава, г/л:
Хромовый ангидрид - 200-250
Калий кремнефтористый - до 20
Серная кислота - 2-10
Рабочую температуру электролита поддерживают в диапазоне 50 - 55oC и особое внимание обращают на растворение кремнефторида калия до образования насыщенного раствора. Для этого приготовленный электролит выдерживают при рабочей температуре и непрерывном перемешивании не менее 4-5 ч. Проработку электролита производят в соответствии с известными [3] рекомендациями из расчета 5-6 А ч/л. Покрытия осаждают при плотности тока от 10 до 60 А/дм2. Характеристики покрытий соответствуют представленным на фиг. 1, 2.
To obtain coatings in accordance with the described method, an electrolyte with a concentration of chromic anhydride corresponding to a standard electrolyte is recommended. Using well-known methods [3] prepare the electrolyte composition, g / l:
Chromic Anhydride - 200-250
Potassium silicofluoride - up to 20
Sulfuric acid - 2-10
The working temperature of the electrolyte is maintained in the range of 50 - 55 o C and special attention is paid to the dissolution of potassium silicofluoride to form a saturated solution. For this, the prepared electrolyte is maintained at a working temperature and continuous stirring for at least 4-5 hours. The electrolyte is worked out in accordance with the known [3] recommendations at the rate of 5-6 A h / l. Coatings are precipitated at a current density of 10 to 60 A / dm 2 . The characteristics of the coatings are as shown in FIG. 12.

Описанный способ применен при разработке технологической документации процесса нанесения термостойких хромовых покрытий. Данный процесс внедрен на ПО "Сибприбормаш" г. Бийск и используется для упрочнения рабочих поверхностей металлорежущего и прессового инструмента. The described method is used in the development of technological documentation of the process of applying heat-resistant chrome coatings. This process was implemented at Sibpribarmash software in Biysk and is used to harden the working surfaces of metal-cutting and pressing tools.

Литература
1. Способ получения покрытий на основе хрома. Международная заявка PCT/SU/88/00230, номер международной публикации WO 89/07668 от 24.04.89.
Literature
1. A method of producing coatings based on chromium. International application PCT / SU / 88/00230, international publication number WO 89/07668 of 04.24.89.

2. Верещагин А. Л. , Золотухина И.И. и др. Влияние алмазоподобной фазы углерода на микроструктуру электроосажденного хромового покрытия. Сверхтвердые материалы, 1991, N1, с. 46-49. 2. Vereshchagin A. L., Zolotukhina I.I. et al. The effect of the diamond-like phase of carbon on the microstructure of the electrodepositive chromium coating. Superhard Materials, 1991, N1, p. 46-49.

3. М. Б. Черкез, Л.Я. Богорад. Хромирование. Ленинград: Машиностроение, 1978, с. 13-16, с. 58-63. 3. M. B. Cherkez, L.Ya. Bogorad. Chrome plating. Leningrad: Mechanical Engineering, 1978, p. 13-16, p. 58-63.

4. С. А. Лобанов. Практические советы гальванику. Ленинград: Машиностроение, 1983, с. 227- 233. 4. S. A. Lobanov. Practical tips for electroplating. Leningrad: Mechanical Engineering, 1983, p. 227-233.

5. Halling J. A cross cylinder wear machine and its use in the study of severe wear of brass on mild steel. Wear, 4, 1961, pp.22-31. 5. Halling J. A cross cylinder wear machine and its use in the study of severe wear of brass on mild steel. Wear, 4, 1961, pp. 22-31.

Claims (1)

Способ получения термостойких хромовых покрытий, включающий электрохимическое осаждение покрытий из насыщенного раствора кремнефторида калия в водном растворе хромового ангидрида и серной кислоты, отличающийся тем, что концентрация серной кислоты составляет 1/125-1/25 мас.ч. по отношению к хромовому ангидриду. A method of obtaining heat-resistant chromium coatings, including electrochemical deposition of coatings from a saturated solution of potassium silicofluoride in an aqueous solution of chromic anhydride and sulfuric acid, characterized in that the concentration of sulfuric acid is 1 / 125-1 / 25 wt.h. in relation to chromic anhydride.
RU99102009A 1999-02-01 1999-02-01 Method of preparing heat-resistant chrome coatings RU2148109C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99102009A RU2148109C1 (en) 1999-02-01 1999-02-01 Method of preparing heat-resistant chrome coatings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99102009A RU2148109C1 (en) 1999-02-01 1999-02-01 Method of preparing heat-resistant chrome coatings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2148109C1 true RU2148109C1 (en) 2000-04-27

Family

ID=20215375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99102009A RU2148109C1 (en) 1999-02-01 1999-02-01 Method of preparing heat-resistant chrome coatings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2148109C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛОБАНОВ С.А. Практические советы гальванику. - Л.: Машиностроение, 1983, с. 227 - 231. *
ЧЕРКЕЗ М.Б., БОГОРАД Л.Я. Хромирование. - Л.: Машиностроение, 1978, с. 30 - 35. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69600258T2 (en) Process for coating the surface of a workpiece made of aluminum or an aluminum alloy
US8337687B2 (en) Structured chrome solid particle layer and method for the production thereof
KR101153048B1 (en) - iron-phosphorus electroplating bath and method
JPWO2005073437A1 (en) Composite chromium plating film, sliding member having the film, and method for manufacturing the same
EP2980280B1 (en) Hard composite chromium plating film and sliding member coated with such film
DE69507172T2 (en) Process for the production of electroplated dispersion coatings of hard chrome and wear-resistant coatings produced in this way
RU2148109C1 (en) Method of preparing heat-resistant chrome coatings
JP3061186B1 (en) Continuous casting mold and method of manufacturing the same
Barykin et al. Effect of the structure of babbit B83 on the intensity of wear of tribocouplings
JPH02217497A (en) Nickel-tungsten-silicon carbide composite plating method
CN1599809A (en) Pretreatment process for coating of aluminium materials
Shtefan et al. Influence of Al (NO3) 3 on the morphology of black chromium coating on AISI 304 steel
Chowdhury et al. Analysis of thin film electrochemical deposition process diffused by carbon tool steels
RU2096535C1 (en) Method of electrochemically applying chromium-diamond coatings
RU2231581C1 (en) Electrolyte of chromium plating and a method of chromium coatings plating on steel parts
FI96827B (en) Process for producing control parts with hard surface for water taps
JPH02503095A (en) Method for producing composite film based on chromium
US5582707A (en) Electrolyte for electroplating of chromium based coating, having improved wear resistance, corrosion resistance and plasticity
JPH0735259B2 (en) Mold for glass molding
RU2187587C1 (en) Electrolyte for chromium-plating of steels, copper and titanium alloys
Addach et al. Application of statistical design to optimisation of hardness and hydrogen content of chromium coating under pulse reverse electroplating
Jones Corrosion of Electroplated Hard Chromium
JP2002540292A (en) Method for electrolytically coating a substrate
RU2818200C1 (en) Method of producing a cobalt-tungsten carbide coating using a pulsed electrolysis mode
RU2033482C1 (en) Electrolyte for preparing of nickel-polytetrafluoroethylene coatings