RU2250936C1 - Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat - Google Patents
Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat Download PDFInfo
- Publication number
- RU2250936C1 RU2250936C1 RU2003128355/02A RU2003128355A RU2250936C1 RU 2250936 C1 RU2250936 C1 RU 2250936C1 RU 2003128355/02 A RU2003128355/02 A RU 2003128355/02A RU 2003128355 A RU2003128355 A RU 2003128355A RU 2250936 C1 RU2250936 C1 RU 2250936C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- deposition
- electrolyte
- coating
- coats
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых, износостойких покрытий, в частности железоборных 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-borne 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 способ для осаждения электролитического покрытия из электролита, содержащего: хлорное железо (или сернокислое, трехвалентное) 80-120 кг/м3, триэтаноламин 150-170 кг/м3, трилон Б 120-140 кг/м3, едкий натр 80-100 кг/м3, боргидрид натрия 0,5-1,0 кг/м3. Осаждение покрытия проходит на постоянном токе (Левинзон А.М. Электролитическое осаждение металлов подгруппы железа. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. – 96 с., ил. - (Б-чка гальванотехника / Под ред. П.М. Вячеславова; Вып.3)).The prototype is a method for the deposition of an electrolytic coating from an electrolyte containing: ferric chloride (or sulfate, ferric) 80-120 kg / m 3 , triethanolamine 150-170 kg / m 3 , Trilon B 120-140 kg / m 3 , caustic soda 80-100 kg / m 3 , sodium borohydride 0.5-1.0 kg / m 3 . The deposition of the coating takes place at a constant current (Levinzon A.M. Electrolytic deposition of metals of the iron subgroup. - L.: Mechanical Engineering, Leningrad Department, 1983. - 96 p., Ill. - (B-galvanic engineering / Ed. P .M. Vyacheslavova; Issue 3)).
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 - бор, 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: борную кислоту, железо хлористое (II), соляную кислоту при следующем соотношении компонентов, кг/м3:To eliminate the above disadvantages, a method of electrolytic deposition of an iron - boron alloy is proposed, which has high productivity due to the use of an alternating asymmetric current. 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: boric acid, iron chloride (II), hydrochloric acid in the following ratio of components, kg / m 3 :
борная кислота 2,5-60boric acid 2.5-60
железо хлористое (II) 300-450iron chloride (II) 300-450
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 15-60 А/дм2 и коэффициентом асимметрии β=1,2-6. Кислотность электролита находится в пределах рН 0,8.Electrolysis is carried out at a temperature of 20-40 ° C with alternating asymmetric current with an interval of cathodic current densities of 15-60 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 и борной кислоты.The electrolyte is obtained by combining an aqueous solution of ferric chloride and boric acid.
Борная кислота находится в пределах 2,5-60 кг/м3. Нижний предел обусловлен тем, что при содержании менее 2,5 кг/м3 борной кислоты не происходит заметного изменения физико-механических свойств покрытия. Верхний предел ограничивается содержанием борной кислоты 60 кг/м3. При содержании больше 60 кг/м3 происходит интенсивное образование окислов бора, что резко снижает физико-механические свойства электролитического покрытия: уменьшается прочность сцепления покрытия, падает микротвердость, возрастает пористость и шероховатость покрытия.Boric acid is in the range of 2.5-60 kg / m 3 . The lower limit is due to the fact that when the content is less than 2.5 kg / m 3 boric acid, there is no noticeable change in the physico-mechanical properties of the coating. The upper limit is limited to a boric acid content of 60 kg / m 3 . When the content is more than 60 kg / m 3 , intensive formation of boron oxides occurs, which sharply reduces the physicomechanical properties of the electrolytic coating: the adhesion of the coating decreases, the microhardness decreases, and the porosity and roughness of the coating increase.
Концентрация хлористого железа находится в пределах 300-450 кг/м3. Нижний предел показывает зону минимальной вязкости. Верхний предел показывает зону максимальной электропроводности (Швецов А.Н. 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 AN 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 разрежением водорода. С повышением содержания соляной кислоты резко увеличивается количество разрежающегося 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 покрытия 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 simultaneous rarefaction of hydrogen. With an increase in the content of hydrochloric acid, the amount of rarefied 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 coatings and this worsens their structure.
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 unprofitable from an economic point of view. A qualitative change in the coating does not occur, but the cost of heating the electrolyte increases.
Катодная плотность тока находится в пределах 15-60 А/дм2. Ниже 15 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 15-60 A / dm 2 . Below 15 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, Gсц=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 high adhesion of the coating to the substrate, Gst = 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 - бор являются условия, приведенные в примере.Based on the tests, the optimal conditions for the method of electrodeposition of the iron - boron alloy 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 :
борная кислота 50boric acid 50
железо хлористое (II) 350iron chloride (II) 350
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 Hμ=9000 МПа, скорость осаждения 0,35 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 Hμ = 9000 MPa, deposition rate of 0.35 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)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003128355/02A RU2250936C1 (en) | 2003-09-19 | 2003-09-19 | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003128355/02A RU2250936C1 (en) | 2003-09-19 | 2003-09-19 | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2250936C1 true RU2250936C1 (en) | 2005-04-27 |
Family
ID=35635922
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003128355/02A RU2250936C1 (en) | 2003-09-19 | 2003-09-19 | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2250936C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2705843C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова" | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy |
RU2775554C1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина" | METHOD FOR DEPOSITING Fe-Ni-P COATINGS |
-
2003
- 2003-09-19 RU RU2003128355/02A patent/RU2250936C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛЕВИНЗОН А.М. Электролитическое осаждение металлов подгруппы железа. Л., Машиностроение, 1983, с. 96. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2705843C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова" | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy |
RU2775554C1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина" | METHOD FOR DEPOSITING Fe-Ni-P COATINGS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ashassi-Sorkhabi et al. | Zinc–nickel alloy coatings electrodeposited from a chloride bath using direct and pulse current | |
EP0925388B1 (en) | Electroplating of nickel-phosphorus alloys coatings | |
CA2230330A1 (en) | Alkaline zinc and zinc alloy electroplating baths and processes | |
GB2144769A (en) | Zinc and zinc alloy electroplating | |
CN108456898B (en) | Low-concentration sulfate trivalent chromium rapid chromium plating electroplating solution and preparation method thereof | |
US20060257683A1 (en) | Stainless steel electrolytic coating | |
US20040195107A1 (en) | Electrolytic solution for electrochemical deposition gold and its alloys | |
KR20080101342A (en) | Using high frequence pluse of electrolytic plating method of ni-co-b for heat resistance hardness and high conductivity | |
RU2250936C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat | |
US9340888B2 (en) | Electrolytic bath for electrodeposition and method for producing same | |
JP2009149978A (en) | Copper-zinc alloy electroplating bath and plating method using the same | |
CN105420775A (en) | Method for preparing La-Ni-Mo-W/GO composite deposit layer on carbon steel substrate | |
US2392871A (en) | Chromium plating | |
RU2263727C2 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-aluminum alloy | |
RU2250935C1 (en) | Electrolyte for coat deposition | |
RU2285065C1 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-chromium alloy | |
US20040031694A1 (en) | Commercial process for electroplating nickel-phosphorus coatings | |
EP2218804A1 (en) | Copper-zinc alloy electroplating bath and plating method using the copper-zinc alloy electroplating bath | |
RU2486294C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-aluminium alloy | |
RU2241074C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron/manganese/ phosphorus alloy | |
RU2164560C1 (en) | Method of electrodeposition of iron-phosphorus alloy | |
RU2192509C2 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-tungsten alloy | |
RU2705843C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy | |
RU2230836C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-cobalt alloy | |
RU2401328C1 (en) | Method of electrolytic depostion of iron-vanadium-cobalt alloy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050920 |