RU2292409C1 - Nickel-chrome alloy coating electrodeposition process - Google Patents

Nickel-chrome alloy coating electrodeposition process Download PDF

Info

Publication number
RU2292409C1
RU2292409C1 RU2005134456/02A RU2005134456A RU2292409C1 RU 2292409 C1 RU2292409 C1 RU 2292409C1 RU 2005134456/02 A RU2005134456/02 A RU 2005134456/02A RU 2005134456 A RU2005134456 A RU 2005134456A RU 2292409 C1 RU2292409 C1 RU 2292409C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolyte
chromium
nickel
alloy
anode
Prior art date
Application number
RU2005134456/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Станислав Николаевич Виноградов (RU)
Станислав Николаевич Виноградов
Ольга Константиновна Синенкова (RU)
Ольга Константиновна Синенкова
Original Assignee
Пензенский государственный университет (ПГУ)
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 Пензенский государственный университет (ПГУ) filed Critical Пензенский государственный университет (ПГУ)
Priority to RU2005134456/02A priority Critical patent/RU2292409C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2292409C1 publication Critical patent/RU2292409C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: electrochemical production processes, possibly deposition of bright coatings of nickel-chrome alloy.
SUBSTANCE: process comprises steps of electrolysis of aqueous solution containing nickel sulfate, amino-acetic acid, chrome-potassium alum, 1,4-butynediol, saccharin, boric acid, ammonium sulfate; sustaining pH value of electrolyte in range 2,0 - 5,0; placing non-soluble lead anode in additional anode cell with sulfuric solution having anion-exchange membrane. Method provides increased pH value at generation of chrome (III) hydrate.
EFFECT: stabilized composition of electrolyte, possibility for depositing bright coatings, enhanced buffer properties of electrolyte.
1 ex, 2 dwg, 2 tbl

Description

Предлагаемый способ относится к технологии электрохимических производств и может быть применен для электроосаждения коррозионно-стойкого, твердого и износостойкого гальванического покрытия сплавом никель-хром в машиностроении и приборостроении.The proposed method relates to the technology of electrochemical production and can be used for electrodeposition of corrosion-resistant, hard and wear-resistant electroplated nickel-chromium alloys in mechanical engineering and instrumentation.

Известен способ электроосаждения покрытий сплавом из борфтористоводородного электролита [1-3], согласно которому гальванические покрытия сплавом никель-хром с содержанием до 20% хрома могут быть получены при плотности тока 40-90 А/дм2 и температуре 70-80°С.A known method of electrodeposition of coatings by an alloy of hydrofluoric acid electrolyte [1-3], according to which galvanic coatings with a nickel-chromium alloy containing up to 20% chromium can be obtained at a current density of 40-90 A / dm 2 and a temperature of 70-80 ° C.

Недостатком известного способа является то, что не позволяет получать блестящие покрытия, электролит является агрессивным и экологически опасным.The disadvantage of this method is that it does not allow to obtain shiny coatings, the electrolyte is aggressive and environmentally hazardous.

Из известных наиболее близким по технологической сущности является аминоуксусный электролит [4], согласно которому блестящие гальванические покрытия сплавом с различным содержанием хрома могут быть получены при температуре 16-30°С, рН 1,8-3,0 и плотностью тока 10-50 А/дм2.Of the known closest in technological essence is an amino acetic electrolyte [4], according to which brilliant galvanic coatings with an alloy with different chromium contents can be obtained at a temperature of 16-30 ° C, pH 1.8-3.0 and a current density of 10-50 A / dm 2 .

Однако этот способ не позволяет получать стабильные во времени гальванические покрытия сплавом постоянного состава, вследствие окисления хрома (III) до хрома (VI) на аноде при электролизе. Окисление хрома приводит не только к изменению состава электролита, но и влияет на качество гальванического покрытия и скорость осаждения.However, this method does not allow to obtain time-stable galvanic coatings with an alloy of constant composition due to the oxidation of chromium (III) to chromium (VI) at the anode during electrolysis. The oxidation of chromium not only leads to a change in the composition of the electrolyte, but also affects the quality of the plating and the deposition rate.

Техническим результатом предлагаемого способа является стабилизация состава электролита за счет устранения процесса окисления хрома (III) до хрома (VI), получения блестящих покрытий за счет введения в электролит блескообразующие добавки, повышение буферных свойств электролита и увеличения рН гидратообразования хрома (III) за счет введения сульфата аммония.The technical result of the proposed method is to stabilize the composition of the electrolyte by eliminating the process of oxidation of chromium (III) to chromium (VI), obtaining shiny coatings by introducing bright-forming additives into the electrolyte, increasing the buffer properties of the electrolyte and increasing the pH of hydration of chromium (III) by introducing sulfate ammonium

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что элетроосаждение сплава никель-хром ведут из электролита, содержащего хромокалиевые квасцы, сульфат никеля, аминоуксусную кислоту, согласно предлагаемому изобретению электролит дополнительно содержит сульфат аммония, 1,4-бутиндиол, сахарин. При этом рН электролита поддерживают в пределах 2,0-5,0.The essence of the proposed method lies in the fact that the electrodeposition of a nickel-chromium alloy is carried out from an electrolyte containing chromium potassium alum, nickel sulfate, aminoacetic acid, according to the invention, the electrolyte further comprises ammonium sulfate, 1,4-butynediol, saccharin. In this case, the pH of the electrolyte is maintained in the range 2.0-5.0.

Кроме этого, для предотвращения окисления хрома (III) нерастворимый анод, например, свинцовый анод, помещают в дополнительную анодную ячейку с разделительной анионообменной мембраной МА-40.In addition, to prevent the oxidation of chromium (III), an insoluble anode, for example, a lead anode, is placed in an additional anode cell with an MA-40 separation anion-exchange membrane.

Такое сочетание новых признаков с известными позволяет стабилизировать состав электролита и состав сплава, получать блестящие покрытия сплавом и расширить диапазон рН электролита.This combination of new features with the known ones makes it possible to stabilize the composition of the electrolyte and the composition of the alloy, to obtain brilliant alloy coatings and to expand the pH range of the electrolyte.

Предлагаемый способ электрохимического осаждения гальванического покрытия сплавом никель-хром в гальванической ванне с дополнительной анодной ячейкой для нерастворимого анода иллюстрируется чертежами.The proposed method of electrochemical deposition of plating with a nickel-chromium alloy in a plating bath with an additional anode cell for an insoluble anode is illustrated by drawings.

На фигуре 1 показана схема его осуществления: 1 - гальваническая ванна, 2 - катод, 3 - никелевый растворимый анод, 4 - дополнительная анодная ячейка, 5 - анионитовая мембрана МА-40, 6 - нерастворимый, например, свинцовый анод.The figure 1 shows a diagram of its implementation: 1 - galvanic bath, 2 - cathode, 3 - soluble nickel anode, 4 - additional anode cell, 5 - anionite membrane MA-40, 6 - insoluble, for example, lead anode.

На фигуре 2 изображена дополнительная анодная ячейка для нерастворимого анода с разделительной перегородкой. Дополнительная анодная ячейка для нерастворимого анода с анионообменной мембраной МА-40 содержит: 7, 8 - винипластовые перфорированные перегородки; 9, 10, 11 - резиновые прокладки; 12 - винипластовые заклепки; 13 - анионообменная мембрана МА-40.The figure 2 shows an additional anode cell for an insoluble anode with a dividing wall. An additional anode cell for an insoluble anode with an MA-40 anion-exchange membrane contains: 7, 8 - perforated vinyl-plastic partitions; 9, 10, 11 - rubber gaskets; 12 - vinyl plastic rivets; 13 - anion exchange membrane MA-40.

Ячейка сварена из листового винипласта. Передняя стенка имеет перфорацию, и по размерам на 10 мм больше с каждой стороны для крепления ионообменной мембраны. По обе стороны ионообменной мембраны находятся перфорированные перегородки для прохождения ионов из гальванической ванны в дополнительную ячейку и обратно. Резиновые прокладки служат для создания герметичности анодной ячейки и для равномерного перехода ионов по всей поверхности ионообменной мембраны. Ячейка вставляется в гальваническую ванну к противоположной стенке от катода, перфорацией к катоду. Рядом с анодной ячейкой завешивается никелевый анод. К никелевому аноду и к нерастворимому (свинцовому) аноду, находящемуся в дополнительной анодной ячейке, подается ток от анодной клеммы источника тока через делитель.The cell is welded from sheet vinyl plastic. The front wall is perforated, and is 10 mm larger on each side for attaching an ion-exchange membrane. On both sides of the ion-exchange membrane there are perforated partitions for the passage of ions from the plating bath to the additional cell and vice versa. Rubber gaskets are used to create the tightness of the anode cell and for a uniform transition of ions over the entire surface of the ion exchange membrane. The cell is inserted into the plating bath to the opposite wall from the cathode, perforated to the cathode. A nickel anode is hung next to the anode cell. A current is supplied to the nickel anode and to the insoluble (lead) anode located in the additional anode cell from the anode terminal of the current source through a divider.

Способ осуществляется следующим образом. В начале процесса в технологическую ванну заливают гликоколево-аммиакатный электролит для осаждения сплава никель-хром, в дополнительную анодную ячейку разбавленный раствор серной кислоты. В процессе электролиза анионообменная мембрана пропускает в дополнительную анодную ячейку из электролита под действием электрического тока анионы

Figure 00000002
и не пропускает катионы Ni2+ и Cr3+.The method is as follows. At the beginning of the process, a glycol-ammonia electrolyte is poured into the process bath to precipitate the nickel-chromium alloy, and a dilute sulfuric acid solution is added to the additional anode cell. During electrolysis, the anion-exchange membrane passes anions into the additional anode cell from the electrolyte under the influence of electric current
Figure 00000002
and does not pass cations Ni 2+ and Cr 3+ .

В процессе электролиза на катоде протекают следующие реакции:In the process of electrolysis at the cathode, the following reactions proceed:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Как видно из уравнений, на катоде может осаждаться сплав никель-хром по реакциям 1, 2, 5. Вследствие высокой поляризации разряда никеля его потенциал легко достигает потенциала выделения хрома по реакции 5.As can be seen from the equations, a nickel-chromium alloy can be deposited on the cathode according to reactions 1, 2, 5. Due to the high polarization of the discharge of nickel, its potential easily reaches the chromium evolution potential in reaction 5.

На никелевом аноде, находящегося в гликоколево-аммиакатном электролите, будет протекать реакция:On a nickel anode located in a glycol-ammonia electrolyte, the reaction will occur:

Figure 00000009
Figure 00000009

На нерастворимом (свинцовом) аноде, находящемся в дополнительной анодной ячейке, будет протекать реакция:On an insoluble (lead) anode located in an additional anode cell, the reaction will occur:

Figure 00000010
Figure 00000010

В результате реакции 8 и перехода из объема электролита в дополнительную анодную ячейку анионов

Figure 00000011
раствор в дополнительной анодной ячейке будет подкисляться. Поэтому периодически часть раствора серной кислоты будет отбираться из дополнительной анодной ячейки и направляться на приготовление раствора декапирования. Взамен отобранной кислоты в дополнительную анодную ячейку вводится дистиллированная вода.As a result of reaction 8 and the transition from the volume of the electrolyte to an additional anode cell of anions
Figure 00000011
the solution in the additional anode cell will be acidified. Therefore, periodically, part of the sulfuric acid solution will be taken from the additional anode cell and sent to the preparation of the decapitation solution. Instead of the selected acid, distilled water is introduced into the additional anode cell.

Для поддержания концентрации никеля в электролите в заданных параметрах необходимо поддерживать определенные соотношения токов, идущих на никелевый и нерастворимый (свинцовый) аноды с учетом электрохимических эквивалентов, выхода сплава по току и содержания хрома в сплаве.To maintain the concentration of nickel in the electrolyte in the given parameters, it is necessary to maintain certain ratios of currents going to the nickel and insoluble (lead) anodes taking into account electrochemical equivalents, the current yield of the alloy and the chromium content in the alloy.

Общий ток в ванне равен:The total current in the bath is equal to:

Figure 00000012
Figure 00000012

где Iспл - ток, идущий на осаждение сплава. Выход сплава по току составляет 20%, поэтому ток, идущий на выделение сплава, составляет 20% от общего тока, то есть Iспл=0,20·Iоб.where I spl - current going to the deposition of the alloy. The current yield of the alloy is 20%, therefore, the current flowing to the selection of the alloy is 20% of the total current, that is, I sp = 0.20 · I vol .

Iн2 - ток, идущий на выделение водорода, IH2=0,80·Iоб;I n2 - current flowing to the evolution of hydrogen, I H2 = 0.80 · I rev ;

- ток, идущий на никелевый анод, в относительных единицах:- current flowing to the nickel anode, in relative units:

Figure 00000013
Figure 00000013

где mNi - масса никеля в сплаве в долях составляет 0,85, то есть содержание никеля в сплаве составляет 85%;where m Ni - the mass of nickel in the alloy in fractions is 0.85, that is, the nickel content in the alloy is 85%;

- ток, идущий на нерастворимый (свинцовый) анод для осаждения хрома на катоде, в относительных единицах:- current flowing to the insoluble (lead) anode for the deposition of chromium at the cathode, in relative units:

Figure 00000014
Figure 00000014

где mCr - масса хрома в сплаве в долях составляет 0,15, то есть содержание хрома в сплаве составляет 15%;where m Cr is the mass of chromium in the alloy in fractions of 0.15, that is, the chromium content in the alloy is 15%;

KNi и КCr - электрохимические эквиваленты никеля и хрома (III).K Ni and K Cr are the electrochemical equivalents of nickel and chromium (III).

Общий ток, расходуемый на выделение никеля, хрома и водорода, составляет:The total current spent on the release of Nickel, chromium and hydrogen is:

Figure 00000015
Figure 00000015

Общий ток на анодах делится пропорционально выделению никеля, хрома и водорода.The total current at the anodes is divided in proportion to the release of nickel, chromium and hydrogen.

На нерастворимый (свинцовый) анод подаетсяAn insoluble (lead) anode is supplied

Figure 00000016
Figure 00000016

На никелевый анод подаетсяThe nickel anode is fed

Figure 00000017
Figure 00000017

Таким образом, для поддержания концентрации никеля в электролите в заданных параметрах необходимо от источника тока через делитель подать на никелевый анод 0,15·Iоб, А, на нерастворимый (свинцовый) анод, который находится в дополнительной ячейке - 0,85 Iоб, А. Для поддержания концентрации хрома (III) в электролите в заданных параметрах его необходимо периодически корректировать по ионам хрома (III).Thus, in order to maintain the nickel concentration in the electrolyte in the specified parameters, it is necessary from the current source through the divider to apply 0.15 · I rev , A to the nickel anode, to the insoluble (lead) anode, which is in the additional cell - 0.85 I rev , A. To maintain the concentration of chromium (III) in the electrolyte in the given parameters, it must be periodically adjusted for chromium (III) ions.

Процесс электролиза осуществляется при температуре 40-50°С. Выбор температуры 40-50°С обусловлен необходимостью получения блестящих покрытий. Если температура будет ниже 30°С и выше 60°С на катоде осаждаются матовые или полублестящие покрытия.The electrolysis process is carried out at a temperature of 40-50 ° C. The choice of temperature 40-50 ° C due to the need for shiny coatings. If the temperature is below 30 ° C and above 60 ° C, matte or semi-shiny coatings are deposited on the cathode.

Пример.Example.

Способ электрохимического покрытия сплавом никель-хром осуществляют в электролите состава (г/л): сульфат никеля - 200-250, хлорид никеля - 40-50, хромокалиевые квасцы - 250, аминоуксусная кислота - 220-230, сульфат аммония - 190-200, борная кислота - 25-30, 1,4-бутиндиол, сахарин - 0,7-1,0, при рН 2,0-5,0.The method of electrochemical coating with a nickel-chromium alloy is carried out in an electrolyte of the composition (g / l): nickel sulfate - 200-250, nickel chloride - 40-50, potassium alum - 250, aminoacetic acid - 220-230, ammonium sulfate - 190-200, boric acid - 25-30, 1,4-butynediol, saccharin - 0.7-1.0, at pH 2.0-5.0.

Перед началом электролиза в дополнительную анодную ячейку заливают раствор серной кислоты концентрацией 30-50 г/л. Электролит и раствор серной кислоты нагревают до температуры 40-50°С. В технологическую ванну завешивают никелевые аноды, а в дополнительные анодные ячейки нерастворимые (свинцовые) аноды. На катодную штангу завешивают детали для покрытия и включают ток. Устанавливают катодную плотность 5-6 А/дм2 и при помощи делителя - соотношение токов на никелевом и нерастворимом (свинцовом) анодах, равное 0,15:0,85. Электролиз ведут до получения заданной толщины покрытия.Before starting electrolysis, a solution of sulfuric acid with a concentration of 30-50 g / l is poured into an additional anode cell. The electrolyte and sulfuric acid solution are heated to a temperature of 40-50 ° C. Nickel anodes are hung in the process bath, and insoluble (lead) anodes are added to the additional anode cells. Parts for coating are hung on the cathode rod and include current. The cathode density is set to 5-6 A / dm 2 and, using a divider, the ratio of currents on nickel and insoluble (lead) anodes is 0.15: 0.85. Electrolysis is carried out to obtain a given coating thickness.

Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств.The proposed method provides a technical effect and can be carried out using means known in the art.

Состав электролита и режим осаждения влияют на состав сплава, выход по току и внешний вид покрытия. С увеличением концентрации хрома (III) в электролите от 10 до 45 г/л и плотности тока 4 и 6 А/дм2 его содержание в сплаве растет соответственно с 2 и 3% до 13,5 и 14,7%.The composition of the electrolyte and the deposition mode affect the composition of the alloy, the current efficiency and appearance of the coating. With an increase in the concentration of chromium (III) in the electrolyte from 10 to 45 g / l and a current density of 4 and 6 A / dm 2, its content in the alloy increases from 2 and 3%, respectively, to 13.5 and 14.7%.

Зависимость содержания хрома в сплаве от концентрации хрома (III) в электролите с высоким коэффициентом корреляции подчиняется полиномиальному уравнению:The dependence of the chromium content in the alloy on the concentration of chromium (III) in the electrolyte with a high correlation coefficient obeys the polynomial equation:

Figure 00000018
Figure 00000018

коэффициент корреляции составляет R2=0,9993.the correlation coefficient is R 2 = 0.9993.

Во всем диапазоне концентраций хрома (III) в электролите при температуре 40-60°С и плотности тока 4 и 6 А/дм2 на катоде осаждаются плотносцепленные с основой блестящие покрытия сплавом никель-хром.Over the entire range of concentrations of chromium (III) in the electrolyte at a temperature of 40-60 ° C and a current density of 4 and 6 A / dm 2, shiny coatings with nickel-chromium alloy densely coupled to the base are deposited on the cathode.

Выход сплава по току с увеличением концентрации хрома (III) в электролите с 10 до 45 г/л при плотности тока 4 и 6 А/дм2 снижается соответственно с 22,6 до 10,5% и с 26,1 до 14%. С повышением плотности тока выход сплава по току увеличивается.The current yield of the alloy with an increase in the concentration of chromium (III) in the electrolyte from 10 to 45 g / l at a current density of 4 and 6 A / dm 2 decreases from 22.6 to 10.5% and from 26.1 to 14%, respectively. With increasing current density, the current output of the alloy increases.

Зависимость выхода сплава по току (ВТ) от концентрации хрома (III) подчиняется полиномиальной зависимости с высоким значением коэффициента корреляцииThe dependence of the alloy current output (W) on the concentration of chromium (III) obeys a polynomial dependence with a high value of the correlation coefficient

Figure 00000019
Figure 00000019

Коэффициент корреляции составляет R2=0,9969.The correlation coefficient is R 2 = 0.9969.

С увеличением температуры от 20 до 60°С при плотности тока 4 и 6 А/дм2 содержание хрома в сплаве увеличивается соответственно с 9,5 и 10,2 до 13 и 15%. Зависимость содержания хрома в сплаве (%) от температуры подчиняется полиномиальной зависимости с высокими значениями коэффициентов корреляции.With increasing temperature from 20 to 60 ° C at a current density of 4 and 6 A / dm 2, the chromium content in the alloy increases from 9.5 and 10.2 to 13 and 15%, respectively. The dependence of the chromium content in the alloy (%) on temperature obeys a polynomial dependence with high values of the correlation coefficients.

Figure 00000020
Figure 00000020

коэффициент корреляции составляет R2=0,9997.the correlation coefficient is R 2 = 0.9997.

Выход по току сплава с повышением температуры от 20 до 60°С при плотности тока 4 и 6 А/дм2 линейно растет соответственно от 10,5% и 14% до 16,5% и 20%, то есть с повышением температуры и плотности тока выход сплава по току растет.The current efficiency of the alloy with increasing temperature from 20 to 60 ° C at a current density of 4 and 6 A / dm 2 increases linearly from 10.5% and 14% to 16.5% and 20%, respectively, that is, with increasing temperature and density current output alloy current increases.

Блестящие покрытия сплавом никель-хром получаются при температуре 40 и 60°С и плотности тока 4 и 6 А/дм2. При температуре ниже 35°С осаждаются матовые покрытия. Таким образом, можно рекомендовать температуру электролита 40-60°С и плотности тока 4 и 6 А/дм2.Shiny coatings with nickel-chromium alloy are obtained at a temperature of 40 and 60 ° C and a current density of 4 and 6 A / dm 2 . At temperatures below 35 ° C, matte coatings precipitate. Thus, it is possible to recommend an electrolyte temperature of 40-60 ° C and a current density of 4 and 6 A / dm 2 .

С увеличением рН электролита от 4,0 до 5,0 содержание хрома в сплаве уменьшается, что связано с повышением прочности аммиачно-гликоколевого комплекса. Зависимость содержания хрома в сплаве от рН электролита подчиняется полиномиальному уравнению следующего вида:With an increase in the pH of the electrolyte from 4.0 to 5.0, the chromium content in the alloy decreases, which is associated with an increase in the strength of the ammonia-glycolic complex. The dependence of the chromium content in the alloy on the pH of the electrolyte obeys a polynomial equation of the following form:

Figure 00000021
Figure 00000021

коэффициент корреляции составляет R2=0,9983.the correlation coefficient is R 2 = 0.9983.

Выход сплава по току практически линейно растет с увеличением рН электролита, что связано с уменьшением содержания хрома в сплаве. В интервале рН от 4,0 до 5,0 при температуре 60°С, плотности тока 4,0-6,0 А/дм2 и концентрации хрома (III) 35-45 г/л осаждаются блестящие покрытия сплавом. При рН ниже 3,5 и выше 5,5 осаждаются менее блестящие покрытия, что связано с ухудшением качества блестящего никелевого покрытия.The current yield of the alloy increases almost linearly with increasing pH of the electrolyte, which is associated with a decrease in the chromium content in the alloy. In the pH range from 4.0 to 5.0 at a temperature of 60 ° C, a current density of 4.0-6.0 A / dm 2 and a chromium (III) concentration of 35-45 g / l, shiny coatings are deposited with the alloy. At pH below 3.5 and above 5.5, less shiny coatings are deposited, which is associated with a deterioration in the quality of the shiny nickel coating.

Для оптимизации технологического процесса электроосаждения сплава было получено многофакторное уравнение, которое устанавливает зависимость критерия оптимизации с входными параметрами, влияющими на процесс.To optimize the technological process of electrodeposition of the alloy, a multivariate equation was obtained that establishes the dependence of the optimization criterion with input parameters that affect the process.

Для сплава никель-хром критерием оптимизации является состав сплава, а входными параметрами - концентрация хрома (III) в электролите, плотность тока, температура и рН электролита. Математической моделью процесса является уравнение регрессии, связывающее критерий оптимизации - состав сплава (у) с входными параметрами (факторами): концентрация хрома (III) в электролите (x1), плотность тока (х2), температура (х3) и рН электролита (х4).For a nickel-chromium alloy, the optimization criterion is the composition of the alloy, and the input parameters are the concentration of chromium (III) in the electrolyte, current density, temperature and pH of the electrolyte. The mathematical model of the process is the regression equation that relates the optimization criterion - the composition of the alloy (y) with the input parameters (factors): concentration of chromium (III) in the electrolyte (x 1 ), current density (x 2 ), temperature (x 3 ) and pH of the electrolyte (x 4 ).

Figure 00000022
Figure 00000022

Для оптимизации состава электролита и режима осаждения с целью получения сплава никель-хром с содержанием 12-13% хрома, применили четырехфакторный метод планирования эксперимента. В таблице 1 приведены факторы, влияющие на изменение состава сплава, и их интервалы варьирования: x1 - концентрация хрома (III) в электролите; x2 - плотность тока, А/дм2; х3 - температура, °С; x4 - рН электролита.To optimize the electrolyte composition and deposition mode in order to obtain a nickel-chromium alloy with a content of 12-13% chromium, a four-factor experimental design method was used. Table 1 shows the factors affecting the change in the composition of the alloy, and their ranges of variation: x 1 - concentration of chromium (III) in the electrolyte; x 2 - current density, A / dm 2 ; x 3 - temperature, ° C; x 4 is the pH of the electrolyte.

Таблица 1Table 1 Условия планированияPlanning Conditions ФакторыFactors x1 x 1 x2 x 2 x3 x 3 x4 x 4 Основной уровеньMain level 3535 5,05,0 30thirty 4,54,5 Интервал варьированияRange of variation 55 1,01,0 1010 0,50.5 Верхний уровеньUpper level 4040 6,06.0 4040 5,05,0 Нижний уровеньLower level 30thirty 4,04.0 20twenty 4,04.0

Параметром оптимизации является процентное содержание хрома в сплаве (у), которое должно составлять 12-13%. В таблице 2 приведены данные по процентному содержанию хрома в сплаве, рассчитанные на основании химического анализа полученных сплавов и вычисленные на их основе коэффициенты регрессии.The optimization parameter is the percentage of chromium in the alloy (y), which should be 12-13%. Table 2 shows the data on the percentage of chromium in the alloy, calculated on the basis of a chemical analysis of the obtained alloys and the regression coefficients calculated on their basis.

Таблица 2table 2 Содержание хрома в сплаве, %The chromium content in the alloy,% Коэффициенты уравнения регрессииRegression Equation Coefficients у1=6,5y 1 = 6.5 У9=8,6Y 9 = 8.6 b0=10,86b 0 = 10.86 b23=0,04b 23 = 0.04 У2=8,3Y 2 = 8.3 у10=11,6y 10 = 11.6 b1=1,46b 1 = 1.46 b24=0,04b 24 = 0.04 У3=7,0Y 3 = 7.0 у11=10,3y 11 = 10.3 b2=0,81b 2 = 0.81 b34=0,11b 34 = 0.11 у4=10,5y 4 = 10.5 у12=13,3y 12 = 13.3 b3=1,34b 3 = 1.34 b123=-0,11b 123 = -0.11 у5=8,2 5 = 8.2 У13=11,5Y 13 = 11.5 b4=l,54b 4 = l, 54 b124=-0,11b 124 = -0.11 у6=11,2 6 = 11.2 у14=14,5y 14 = 14.5 bl2=0,11b l2 = 0.11 b134=-0,04b 134 = -0.04 У7=9,9Y 7 = 9.9 у15=13,2y 15 = 13.2 b13=0,04b 13 = 0.04 b234=-0,04b 234 = -0.04 у8=12,9 8 = 12.9 у16=16,2y 16 = 16.2 b14=0,04b 14 = 0.04 b1234=0,11b 1234 = 0.11

После нахождения коэффициентов уравнения регрессии была проверена их значимость по критерию Стьюдента. Для этого были поставлены три параллельных опыта в центре плана на основном уровне для всех факторов. Результаты химического анализа полученных сплавов никель-хром показали, что сплав содержит хрома у1=11,4, у2=11,9, у3=12,4.After finding the coefficients of the regression equation, their significance was checked by Student's criterion. For this, three parallel experiments were set in the center of the plan at the basic level for all factors. The results of a chemical analysis of the obtained nickel-chromium alloys showed that the alloy contains chromium at 1 = 11.4, at 2 = 11.9, and at 3 = 12.4.

В результате проверки незначимые коэффициенты уравнения регрессии отбрасывались, а полученная модель проверялась на адекватность по критерию Фишера.As a result of the verification, insignificant coefficients of the regression equation were discarded, and the obtained model was checked for adequacy by the Fisher criterion.

Уравнение регрессии, адекватно описывающее влияние технологических факторов на состав сплава никель-хром, имеет вид:The regression equation, adequately describing the influence of technological factors on the composition of the nickel-chromium alloy, has the form:

Figure 00000023
Figure 00000023

Как видно из уравнения, на состав сплава в значительной степени оказывают влияние единичные факторы: концентрация хрома (III) в электролите, плотность тока, температура и рН электролита. В меньшей степени оказывают влияние факторы взаимодействия: концентрация хрома (III) в электролите - плотность тока, температура - рН электролита, концентрация хрома в электролите - плотность тока - температура, концентрация хрома (III) в электролите - плотность тока - рН электролита. Такое влияние факторов на состав покрытия позволяет в процессе электроосаждения поддерживать состав сплава в заданных пределах путем изменения режима осаждения, не прибегая к корректированию электролита солями хрома (III).As can be seen from the equation, the composition of the alloy is largely influenced by single factors: the concentration of chromium (III) in the electrolyte, current density, temperature and pH of the electrolyte. To a lesser extent, interaction factors influence: the concentration of chromium (III) in the electrolyte is the current density, the temperature is the pH of the electrolyte, the concentration of chromium in the electrolyte is the current density is the temperature, the concentration of chromium (III) in the electrolyte is the current density is the pH of the electrolyte. This influence of factors on the composition of the coating allows the alloy composition to be maintained within the specified limits during the electrodeposition process by changing the deposition mode without resorting to correction of the electrolyte with chromium (III) salts.

Выведенные однофакторные полиномиальные уравнения зависимости состава сплава от концентрации хрома (III) в электролите, плотности тока, температуры и рН электролита, а также четырехфакторное уравнение регрессии служат для автоматического поддержания и регулирования состава сплава, следовательно, и свойств гальванического покрытия никель-хром при осаждении их на автоматизированных линиях.The derived one-factor polynomial equations of the dependence of the composition of the alloy on the concentration of chromium (III) in the electrolyte, current density, temperature and pH of the electrolyte, as well as the four-factor regression equation, are used to automatically maintain and control the composition of the alloy, and therefore, the properties of the nickel-chromium plating during their deposition on automated lines.

Таким образом, оптимальными режимами электролиза для получения блестящих покрытий сплавом никель-хром являются: плотность тока 4,0-6,0 А/дм2, температура 40-60°С, рН 4,0-5,0.Thus, the optimal electrolysis conditions for obtaining brilliant coatings with a nickel-chromium alloy are: current density 4.0-6.0 A / dm 2 , temperature 40-60 ° C, pH 4.0-5.0.

Источники информацииInformation sources

1. Кудрявцев Н.Т. Электролитическое осаждение хрома и его сплавов // Итоги науки. Химия, электрохимия, электроосаждение металлов и сплавов. - М.: АН СССР. - 1966. - С.209-229.1. Kudryavtsev N.T. Electrolytic deposition of chromium and its alloys // Itogi Nauki. Chemistry, electrochemistry, electrodeposition of metals and alloys. - M .: AN USSR. - 1966. - S.209-229.

2. АС 136992 СССР/Степанов С.Г., Малькова С.А. (Р.Ф.) // Бюл. Изобр. - 1961.2. AC 136992 USSR / Stepanov S.G., Malkova S.A. (R.F.) // Bull. Fig. - 1961.

3. Соболева Л.И., Цупак Т.Е., Кудрявцев Н.Т.//Труды Московского химико-технологического института им. Д.И.Менделеева. - 1969. - Вып.62. - С.191-192.3. Soboleva LI, Tsupak TE, Kudryavtsev N. T. // Transactions of Moscow Institute of Chemical Technology D.I. Mendeleev. - 1969. - Issue 62. - S. 191-192.

4. АС СССР №144692/Кудрявцев Н.Т., Пшилусски А.Б. (Р.Ф.)//Бюл. Изобр. - 1962.4. The USSR AS No. 144442 / Kudryavtsev N.T., Pshilussky A.B. (R.F.) // Bull. Fig. - 1962.

Claims (1)

Способ электроосаждения покрытий сплавом никель-хром, включающий электролиз водного раствора сульфата никеля, аминоуксусной кислоты, отличающийся тем, что электролит дополнительно содержит хромокалиевые квасцы, 1,4 бутиндиол, сахарин, борную кислоту, сульфат аммония, рН электролита поддерживают в пределах 2,0-5,0, а нерастворимый свинцовый анод помещают в дополнительную анодную ячейку с раствором серной кислоты и разделительной анионообменной мембраной МА-40.The method of electrodeposition of coatings with a nickel-chromium alloy, including the electrolysis of an aqueous solution of nickel sulfate, aminoacetic acid, characterized in that the electrolyte additionally contains chromium potassium alum, 1.4 butynediol, saccharin, boric acid, ammonium sulfate, the pH of the electrolyte is maintained within 2.0- 5.0, and the insoluble lead anode is placed in an additional anode cell with a solution of sulfuric acid and an anion-exchange separation membrane MA-40.
RU2005134456/02A 2005-11-07 2005-11-07 Nickel-chrome alloy coating electrodeposition process RU2292409C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005134456/02A RU2292409C1 (en) 2005-11-07 2005-11-07 Nickel-chrome alloy coating electrodeposition process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005134456/02A RU2292409C1 (en) 2005-11-07 2005-11-07 Nickel-chrome alloy coating electrodeposition process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2292409C1 true RU2292409C1 (en) 2007-01-27

Family

ID=37773451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005134456/02A RU2292409C1 (en) 2005-11-07 2005-11-07 Nickel-chrome alloy coating electrodeposition process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2292409C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102021620A (en) * 2010-12-15 2011-04-20 上海大学 Method for carrying out chrome-nickel alloying treatment on steel surface of oil casing pipe
CN105002531A (en) * 2015-08-21 2015-10-28 无锡桥阳机械制造有限公司 Nicochrome electroplating liquid
RU2610183C1 (en) * 2015-07-22 2017-02-08 Дипсол Кемикалз Ко., Лтд. Electroplating with zinc alloy
RU2613826C1 (en) * 2015-07-22 2017-03-21 Дипсол Кемикалз Ко., Лтд. Zinc alloy electroplating method
US10145005B2 (en) 2015-08-19 2018-12-04 Guardian Glass, LLC Techniques for low temperature direct graphene growth on glass
US10164135B2 (en) 2009-08-07 2018-12-25 Guardian Glass, LLC Electronic device including graphene-based layer(s), and/or method or making the same
US10167572B2 (en) 2009-08-07 2019-01-01 Guardian Glass, LLC Large area deposition of graphene via hetero-epitaxial growth, and products including the same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10164135B2 (en) 2009-08-07 2018-12-25 Guardian Glass, LLC Electronic device including graphene-based layer(s), and/or method or making the same
US10167572B2 (en) 2009-08-07 2019-01-01 Guardian Glass, LLC Large area deposition of graphene via hetero-epitaxial growth, and products including the same
CN102021620A (en) * 2010-12-15 2011-04-20 上海大学 Method for carrying out chrome-nickel alloying treatment on steel surface of oil casing pipe
CN102021620B (en) * 2010-12-15 2012-06-13 上海大学 Method for carrying out chrome-nickel alloying treatment on steel surface of oil casing pipe
RU2610183C1 (en) * 2015-07-22 2017-02-08 Дипсол Кемикалз Ко., Лтд. Electroplating with zinc alloy
RU2613826C1 (en) * 2015-07-22 2017-03-21 Дипсол Кемикалз Ко., Лтд. Zinc alloy electroplating method
US10145005B2 (en) 2015-08-19 2018-12-04 Guardian Glass, LLC Techniques for low temperature direct graphene growth on glass
CN105002531A (en) * 2015-08-21 2015-10-28 无锡桥阳机械制造有限公司 Nicochrome electroplating liquid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2292409C1 (en) Nickel-chrome alloy coating electrodeposition process
US2927066A (en) Chromium alloy plating
CN111041530A (en) High-tensile-strength copper foil and preparation method and system thereof
CN112714803A (en) Plating solution production and regeneration process and device for insoluble anode acid copper electroplating
JP7259389B2 (en) Method for producing sulfuric acid solution
CN103320822A (en) Method for electroplating titanium on surface of metal
CN101889107B (en) Use the system and method for electroplating technology plating metal alloys
US1912430A (en) Electrolytic process of producing ductile iron
CN101063209A (en) Three-chamber double ion exchange membrane electrolyzer used for electroplating chromium and electrolytic of chromium
US4141803A (en) Method and composition for electroplating chromium and its alloys and the method of manufacture of the composition
JP7275629B2 (en) Method for producing sulfuric acid solution
JPS6338436B2 (en)
US4673471A (en) Method of electrodepositing a chromium alloy deposit
JP2010540780A5 (en)
CN106521581A (en) Method for preparing Ni-Cr-P alloy clad layer through ionic liquid electroplating technology
US11111591B2 (en) Methods and compositions for electrochemical deposition of metal rich layers in aqueous solutions
CN103108995B (en) Nickel pH adjustment method and equipment
JP2764337B2 (en) Ni or Ni-Zn alloy or Ni-Zn-Co alloy plating method
JP7211143B2 (en) Method for producing sulfuric acid solution
US6103088A (en) Process for preparing bismuth compounds
RU2814771C1 (en) Method of electroplating chromium coatings from electrolyte based on hexahydrate of chromium (iii) sulphate and sodium formate
JPH0853799A (en) Reducing method of concentration of metal in electroplating solution
RU2765839C1 (en) Corrosion-resistant electrode for electrochemical production of hydrogen and method for its production
US20230160083A1 (en) Electrolyte and method for producing chromium layers
RU2503751C2 (en) Method of iron coat electroplating in flowing electrolyte with coarse disperse particles

Legal Events

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

Effective date: 20071108