RU2241074C1 - Method for electrolytic deposition of iron/manganese/ phosphorus alloy - Google Patents

Method for electrolytic deposition of iron/manganese/ phosphorus alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2241074C1
RU2241074C1 RU2003123711/02A RU2003123711A RU2241074C1 RU 2241074 C1 RU2241074 C1 RU 2241074C1 RU 2003123711/02 A RU2003123711/02 A RU 2003123711/02A RU 2003123711 A RU2003123711 A RU 2003123711A RU 2241074 C1 RU2241074 C1 RU 2241074C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
manganese
coating
iron
electrolyte
chloride
Prior art date
Application number
RU2003123711/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003123711A (en
Inventor
В.И. Серебровский (RU)
В.И. Серебровский
Л.Н. Серебровска (RU)
Л.Н. Серебровская
В.В. Серебровский (RU)
В.В. Серебровский
ев Н.В. Кон (RU)
Н.В. Коняев
Original Assignee
Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова
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 Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова filed Critical Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова
Priority to RU2003123711/02A priority Critical patent/RU2241074C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2241074C1 publication Critical patent/RU2241074C1/en
Publication of RU2003123711A publication Critical patent/RU2003123711A/en

Links

Landscapes

  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: electrolytic processes.
SUBSTANCE: invention relates to electrolytic deposition of solid wear-resistant coatings employed for restoration and strengthening of surfaces of parts. Method of invention comprises deposition of coating from electrolyte containing, kg/m3: manganese dichloride 5-10, ferrous chloride 300-450, sodium hypophosphite 2-15, and aqueous hydrochloric acid 0.5-1.5 with alternate asymmetric current with asymmetry coefficient 1.2-6, cathodic current density 30-60 a/dm2, electrolyte temperature 20-40oC, and pH 08.
EFFECT: lowered electrolyte temperature, increased productivity, coating-to-substrate adhesion, microhardness, and wear resistance.

Description

Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых, износостойких покрытий, в частности железо-марганец-фосфорных покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей.The invention relates to the field of electrolytic deposition of hard, wear-resistant coatings, in particular iron-manganese-phosphorus coatings used to restore and harden the surfaces of parts.

Известен способ электролитического осаждения из хлористого электролита железнения, содержащего 200-250 кг/м3 хлористого железа и 2-3 кг/м3 соляной кислоты (Мелков М.П. Твердое осталивание автотракторных деталей. - М.: Транспорт, 1971, с. 19-20). Однако этот электролит работает при высокой температуре (60-80°С) и обеспечивает получение покрытий со значением микротвердости 4500-6500 МПа.A known method of electrolytic deposition from ferrous chloride electrolyte containing 200-250 kg / m 3 of ferric chloride and 2-3 kg / m 3 of hydrochloric acid (Melkov M.P. Solid cooling of automotive parts. - M.: Transport, 1971, p. 19-20). However, this electrolyte operates at a high temperature (60-80 ° C) and provides coatings with a microhardness value of 4500-6500 MPa.

За прототип взят известный способ электролитического осаждения сплава железо-марганец-фосфор из электролита, содержащего: хлорид марганца, железо хлористое, гипофосфит натрия, соляную кислоту. Процесс ведут на постоянном токе при температуре 50-70°С и катодной плотности тока 5-60 А/дм2 (Петров Ю.Н., Сидельников В.К., Ягубец А.Н. Исследование износостойкости электролитических сплавов железа с фосфором. // Тр. КСХИ, т.87. - Кишинев, 1972. - С.60-67).The prototype is a known method of electrolytic deposition of an alloy of iron-manganese-phosphorus from an electrolyte containing: manganese chloride, iron chloride, sodium hypophosphite, hydrochloric acid. The process is conducted with direct current at a temperature of 50-70 ° C and a cathode current density of 5-60 A / dm 2 (Petrov Yu.N., Sidelnikov V.K., Yagubets A.N. Study of the wear resistance of electrolytic alloys of iron with phosphorus. / / Tr. KSHI, vol. 87. - Chisinau, 1972. - S.60-67).

Недостатком данного способа является ограниченная микротвердость покрытия, низкая прочность сцепления покрытия с основой, низкая скорость осаждения покрытия и использование высоких температур электролита.The disadvantage of this method is the limited microhardness of the coating, low adhesion of the coating to the base, low deposition rate of the coating and the use of high electrolyte temperatures.

Для устранения вышеперечисленных недостатков предлагается способ электролитического осаждения сплава железо-марганец-фосфор, который имеет высокую производительность за счет применения переменного асимметричного тока. Он экономически эффективен, т.к. осаждение происходит при высоких катодных плотностях тока и низких температурах электролита, что обеспечивает высокую скорость осаждения покрытий. Получаемые покрытия обладают высокой прочностью сцепления с основой, высокой микротвердостью и износостойкостью. Осаждение происходит из электролита, содержащего: хлорид марганца (II), железо хлористое (II), гипофосфит натрия, соляную кислоту при следующем соотношении компонентов, кг/м3:To eliminate the above disadvantages, a method of electrolytic deposition of an alloy of iron-manganese-phosphorus, which has high productivity due to the use of an alternating asymmetric current, is proposed. It is cost effective because deposition occurs at high cathodic current densities and low electrolyte temperatures, which ensures a high deposition rate of coatings. The resulting coatings have high adhesion to the base, high microhardness and wear resistance. Precipitation occurs from an electrolyte containing: manganese (II) chloride, iron chloride (II), sodium hypophosphite, hydrochloric acid in the following ratio of components, kg / m 3 :

Хлорид марганца (II) 5-100Manganese (II) chloride 5-100

Железо хлористое (II) 300-450Iron chloride (II) 300-450

Гипофосфит натрия 2-15Sodium hypophosphite 2-15

Соляная кислота 0,5-1,5Hydrochloric acid 0.5-1.5

Электролиз ведется при температуре 20-40°С на переменном асимметричном токе с интервалом катодных плотностей тока 35-40 А/дм2 и коэффициентом асимметрии β=1,2-6. Кислотность электролита находится в пределах рН 0,8.The electrolysis is carried out at a temperature of 20-40 ° C with an alternating asymmetric current with an interval of cathodic current densities of 35-40 A / dm 2 and an asymmetry coefficient β = 1.2-6. The acidity of the electrolyte is in the range of pH 0.8.

Электролит получают соединением водного раствора хлористого железа, гипофосфита натрия и хлорида марганца.The electrolyte is obtained by combining an aqueous solution of ferric chloride, sodium hypophosphite and manganese chloride.

Хлорид марганца находится в пределах 5-100 кг/м3. Нижний предел обусловлен тем, что при содержании менее 5 кг/м3 хлорида марганца не происходит заметного изменения физико-механических свойств покрытия. Верхний предел ограничивается содержанием хлорида марганца 100 кг/м3. При содержании больше 100 кг/м3 происходит интенсивное образование окислов марганца, что резко снижает физико-механические свойства электролитического покрытия.Manganese chloride is in the range of 5-100 kg / m 3 . The lower limit is due to the fact that when the content is less than 5 kg / m 3 manganese chloride, there is no noticeable change in the physical and mechanical properties of the coating. The upper limit is limited to a manganese chloride content of 100 kg / m 3 . When the content is more than 100 kg / m 3 there is an intensive formation of manganese oxides, which sharply reduces the physical and mechanical properties of the electrolytic coating.

Концентрация хлористого железа находится в пределах 300-450 кг/м3. Нижний предел показывает зону минимальной вязкости. Верхний предел показывает зону максимальной электропроводности (Швецов А.В. Основы восстановления деталей осталиванием. - Омск, 1973, с.77-79).The concentration of ferric chloride is in the range of 300-450 kg / m 3 . The lower limit indicates the zone of minimum viscosity. The upper limit shows the zone of maximum electrical conductivity (Shvetsov A.V. Fundamentals of the restoration of parts by ostalivanie. - Omsk, 1973, p.77-79).

Содержание соляной кислоты находится в пределах 0,5-1,5 кг/м3. Верхний предел установлен из экономических соображений, электроосаждение железа на катоде происходит с одновременным разряжением водорода. С повышением содержания соляной кислоты резко увеличивается количество разряжающегося водорода и падает выход по току. Нижний предел выбран по качественным характеристикам структур электролитического железа. При содержании соляной кислоты меньше 0,5 кг/м3 происходит сильное защелачивание прикатодного слоя. Гидроокись, образующаяся в прикатодном слое, включается в покрытие и этим ухудшает их структуру.The content of hydrochloric acid is in the range of 0.5-1.5 kg / m 3 . The upper limit is set for economic reasons, the electrodeposition of iron at the cathode occurs with the simultaneous discharge of hydrogen. With an increase in the content of hydrochloric acid, the amount of discharging hydrogen sharply increases and the current efficiency decreases. The lower limit is selected according to the qualitative characteristics of the structures of electrolytic iron. When the content of hydrochloric acid is less than 0.5 kg / m 3 there is a strong alkalization of the cathode layer. Hydroxide formed in the near-cathode layer is included in the coating and this worsens their structure.

Гипофосфит натрия находится в пределах 2-15 кг/м3. Нижний предел обусловлен тем, что при содержании менее 2 кг/м3 гипофосфита натрия не происходит заметного изменения физико-механических свойств покрытия. Верхний предел ограничивается содержанием гипофосфита натрия 15 кг/м3. При содержании больше 15 кг/м3 происходит интенсивное образование окислов фосфора, что резко снижает физико-механические свойства электролитического покрытия.Sodium hypophosphite is in the range of 2-15 kg / m 3 . The lower limit is due to the fact that when the content is less than 2 kg / m 3 of sodium hypophosphite, there is no noticeable change in the physical and mechanical properties of the coating. The upper limit is limited by the content of sodium hypophosphite 15 kg / m 3 . When the content is more than 15 kg / m 3 there is an intensive formation of phosphorus oxides, which sharply reduces the physical and mechanical properties of the electrolytic coating.

Температурный интервал находится в пределах 20-40°С. Нижний предел ограничен диффузионными свойствами электролита. Движение ионов замедленное и скорость осаждения покрытия низкая. Выше 40°С использование электролита невыгодно с экономической точки зрения. Качественного изменения покрытия не происходит, однако увеличиваются затраты на подогрев электролита.The temperature range is in the range of 20-40 ° C. The lower limit is limited by the diffusion properties of the electrolyte. The ion motion is slow and the deposition rate of the coating is low. Above 40 ° C, the use of electrolyte is economically unprofitable. A qualitative change in the coating does not occur, but the cost of heating the electrolyte increases.

Катодная плотность тока находится в пределах 30-60 А/дм2. Ниже 30 А/дм2 плотность тока использовать нецелесообразно, т.к. процесс электролиза имеет низкую скорость осаждения покрытия. При катодной плотности тока выше 60 А/дм2 происходит сильное дендритообразование и резко снижается выход по току.The cathodic current density is in the range of 30-60 A / dm 2 . Below 30 A / dm 2 the current density is impractical to use, because The electrolysis process has a low coating deposition rate. At a cathodic current density above 60 A / dm 2 , strong dendritic formation occurs and the current efficiency decreases sharply.

Начало осаждения покрытия происходит начиная с коэффициента асимметрии β=1,2, который обеспечивает высокую сцепляемость покрытия с основой, Gcц=300 МПа. Если коэффициент асимметрии ниже 1,2, осаждение не происходит. В процессе электроосаждения коэффициент асимметрии постепенно повышают до β=6, который характеризуется высокой и стабильной скоростью осаждения покрытия. Дальнейшее повышение коэффициента асимметрии не рекомендуется, т.к. с дальнейшим снижением анодной составляющей процесс переходит на режим, близкий к постоянному току. Благодаря разным значениям коэффициента асимметрии можно получать покрытия с различными физико-механическими свойствами.The beginning of coating deposition occurs starting from the asymmetry coefficient β = 1.2, which provides a high adhesion of the coating to the substrate, Gcc = 300 MPa. If the asymmetry coefficient is lower than 1.2, precipitation does not occur. In the process of electrodeposition, the asymmetry coefficient is gradually increased to β = 6, which is characterized by a high and stable deposition rate of the coating. A further increase in the asymmetry coefficient is not recommended, because with a further decrease in the anode component, the process switches to a mode close to direct current. Due to the different values of the asymmetry coefficient, it is possible to obtain coatings with various physical and mechanical properties.

На основе проведенных испытаний оптимальными условиями способа электроосаждения сплава железо-марганец-фосфор являются условия, приведенные в примере:Based on the tests, the optimal conditions for the method of electrodeposition of an alloy of iron-manganese-phosphorus are the conditions given in the example:

Электролит состоит из следующих компонентов в количестве, кг/м3:The electrolyte consists of the following components in quantities, kg / m 3 :

Хлорид марганца (II) 50Manganese (II) Chloride 50

Железо хлористое (II) 350Iron chloride (II) 350

Гипофосфит натрия 8Sodium Hypophosphite 8

Соляная кислота 1,0Hydrochloric acid 1.0

Процесс электролитического осаждения покрытия ведут при температуре 40°С и катодной плотности тока 40 А/дм2. Процесс осаждения начинают при β=1,2 и постепенно в течение 3-5 минут повышают до β=5. Покрытие имеет Gсц=300 МПа, микротвердость Нμ=8400 МПа, скорость осаждения 0,3 мм/ч.The process of electrolytic deposition of the coating is carried out at a temperature of 40 ° C and a cathodic current density of 40 A / DM 2 . The deposition process begins at β = 1.2 and is gradually increased to β = 5 over 3-5 minutes. The coating has Gst = 300 MPa, microhardness Нμ = 8400 MPa, deposition rate of 0.3 mm / h.

Предлагаемый способ имеет высокую производительность за счет применения переменного асимметричного тока. Он экономически эффективен, т.к. осаждение покрытия происходит при высокой катодной плотности тока и имеет высокую скорость осаждения покрытия. Покрытия, полученные предлагаемым способом, обладают высокой микротвердостью и износостойкостью, что позволяет их использовать в народном хозяйстве для восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин.The proposed method has high performance due to the use of alternating asymmetric current. It is cost effective because Coating deposition occurs at a high cathodic current density and has a high coating deposition rate. The coatings obtained by the proposed method have high microhardness and wear resistance, which allows them to be used in the national economy for the restoration and hardening of surfaces of machine parts.

Claims (1)

Способ электролитического осаждения сплава железо-марганец-фосфор из электролита, содержащего хлорид марганца (II), хлористое железо (II), гипофосфит натрия, соляную кислоту, отличающийся тем, что осаждение ведут из электролита, состоящего из, кг/м3:The method of electrolytic deposition of an alloy of iron-manganese-phosphorus from an electrolyte containing manganese (II) chloride, iron chloride (II), sodium hypophosphite, hydrochloric acid, characterized in that the deposition is from an electrolyte consisting of, kg / m 3 : Хлорид марганца (II) 5-100Manganese (II) chloride 5-100 Железо хлористое (II) 300-450Iron chloride (II) 300-450 Гипофосфит натрия 2-15Sodium hypophosphite 2-15 Соляная кислота 0,5-1,5Hydrochloric acid 0.5-1.5 на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии 1,2-6 при катодной плотности тока 30-60 А/дм2, температуре электролита 20-40°С, кислотности электролита рН 0,8.on alternating asymmetric current with an asymmetry coefficient of 1.2-6 at a cathodic current density of 30-60 A / dm 2 , an electrolyte temperature of 20-40 ° C, an electrolyte acidity of pH 0.8.
RU2003123711/02A 2003-07-28 2003-07-28 Method for electrolytic deposition of iron/manganese/ phosphorus alloy RU2241074C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003123711/02A RU2241074C1 (en) 2003-07-28 2003-07-28 Method for electrolytic deposition of iron/manganese/ phosphorus alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003123711/02A RU2241074C1 (en) 2003-07-28 2003-07-28 Method for electrolytic deposition of iron/manganese/ phosphorus alloy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2241074C1 true RU2241074C1 (en) 2004-11-27
RU2003123711A RU2003123711A (en) 2005-01-20

Family

ID=34311139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003123711/02A RU2241074C1 (en) 2003-07-28 2003-07-28 Method for electrolytic deposition of iron/manganese/ phosphorus alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2241074C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103233253A (en) * 2013-05-23 2013-08-07 浙江工贸职业技术学院 Black Mn-Fe-P-B composite plating solution as well as using method and film layer formed by solution

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103233253A (en) * 2013-05-23 2013-08-07 浙江工贸职业技术学院 Black Mn-Fe-P-B composite plating solution as well as using method and film layer formed by solution
CN103233253B (en) * 2013-05-23 2015-04-22 浙江工贸职业技术学院 Black Mn-Fe-P-B composite plating solution as well as using method and film layer formed by solution

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003123711A (en) 2005-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2699556A1 (en) Baths for forming an electrolytic deposit of copper and process for electrolytic deposition using this bath.
ITTO950840A1 (en) ELECTROLYTIC ALKALINE BATHS AND PROCEDURES FOR ZINC AND ZINC ALLOYS
US3902977A (en) Gold plating solutions and method
TWI507571B (en) Method of obtaining a yellow gold alloy deposition by galvanoplasty without using toxic metals or metalloids
Galdikiene et al. Cathodic process in copper-tin deposition from sulphate solutions
RU2241074C1 (en) Method for electrolytic deposition of iron/manganese/ phosphorus alloy
US4478692A (en) Electrodeposition of palladium-silver alloys
RU2263727C2 (en) Method for electrolytic deposition of iron-aluminum alloy
JP2007308801A (en) Nickel/cobalt/phosphorus electroplating composition and its application
RU2230836C1 (en) Method for electrolytic deposition of iron-cobalt alloy
RU2192509C2 (en) Method of electrolytic deposition of iron-tungsten alloy
RU2250936C1 (en) Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat
RU2486294C1 (en) Method for electrolytic deposition of iron-aluminium alloy
RU2239672C2 (en) Method of an electrolytic deposition of iron-molybdenum-cobalt alloy
RU2230139C1 (en) Method of electrolytic deposition of an iron-titanium alloy
RU2705843C1 (en) Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy
RU2231578C1 (en) Method of electrolytic deposition of iron-vanadium alloy
RU2401328C1 (en) Method of electrolytic depostion of iron-vanadium-cobalt alloy
RU2174163C1 (en) Method of electrodeposition of ferromolybdenum alloy
RU2164560C1 (en) Method of electrodeposition of iron-phosphorus alloy
SU699037A1 (en) Electrolyte for depositing nickel-phosphorus alloy coatings
RU2410473C1 (en) Method of electrolytic deposition of iron-titanium-cobalt alloy
RU2634555C2 (en) Method of electrolytic deposition of iron-cobalt alloy
RU2537686C1 (en) Method of electrolytic precipitation of iron-molybdenum disulfide coating
KR100579411B1 (en) Zn-Ni-W alloy electrodeposited steel sheets for good adhesion and corrosion resistance

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050729