RU2353713C1 - Электролит кадмирования и способ нанесения кадмиевых покрытий на металлические изделия - Google Patents
Электролит кадмирования и способ нанесения кадмиевых покрытий на металлические изделия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2353713C1 RU2353713C1 RU2008106451/02A RU2008106451A RU2353713C1 RU 2353713 C1 RU2353713 C1 RU 2353713C1 RU 2008106451/02 A RU2008106451/02 A RU 2008106451/02A RU 2008106451 A RU2008106451 A RU 2008106451A RU 2353713 C1 RU2353713 C1 RU 2353713C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- cadmium
- coating
- coatings
- plating
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для восстановления или ремонта кадмиевых покрытий без демонтажа деталей и использования гальванических ванн. Электролит содержит, г/л: кадмий сернокислый 350-400; ПАВ 0,5-5,0; костный клей 0,1-1,5; KA1(SO4)·12H2O 10-20; нанопорошок оксида алюминия 5-15. Способ включает электронатирание поверхности изделий анодом из кадмия в пористой оболочке, заполняемой электролитом, при этом в качестве электролита используют электролит, приведенный выше, а нанесение покрытия осуществляют при плотности тока 10-30 А/дм2 и скорости подачи электролита 0,4-0,7 л/мин. Технический результат: повышение рассеивающей способности электролита, прочности сцепления покрытия с основой, микротвердости покрытия и скорости осаждения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области электролитического нанесения защитных покрытий на поверхность металлических изделий и, в частности, к локальному кадмированию и может найти применение в различных областях промышленности, в том числе эффективно может быть использовано для восстановления кадмиевого покрытия на металлических изделиях при ремонте без демонтажа деталей и использования гальванических ванн.
Известны кислые электролиты кадмирования, использующие в качестве основных компонентов кадмий сернокислый и/или соли борфтористоводородной кислоты. Нанесение кадмиевых покрытий осуществляют путем электролитического осаждения известных электролитов при высоких плотностях тока и рН<5. Для интенсификации процесса осаждения температуру и плотность тока повышают одновременно с перемешиванием электролита (Дасоян М.А. и др. «Технология электрохимических покрытий» - Л.: Машиностроение, 1989 г., с.130-139).
Основным недостатком использования кислых электролитов кадмирования является защелачивание их в прикатодной зоне, и как результат, образование рыхлых, губчатых и шероховатых покрытий. Эти электролиты и способ их нанесения на поверхность изделия не могут быть использованы в ремонтной технологии из-за малой концентрации основных компонентов и высокого сопротивления электролитов в условиях малых межэлектродных расстояний.
Известен сернокислый электролит кадмирования, который содержит следующие компоненты:
кадмий сернокислый | 50-60 г/л |
аммоний сернокислый | 100-150 г/л |
кислота борная | 20-30 г/л |
блескообразующие добавки: | |
добавка AC-55A | 30-60 мл/л |
добавка AC-55B | 2-6 мл/л |
Нанесение кадмиевых покрытий осуществляли в электролитической ванне стационарным способом при рН 3, температуре 27°С и плотности тока 1,6 А/дм2 (патент РФ №2302483).
Недостатком вышеуказанного электролита кадмирования и способа его нанесения является невозможность его использования при локальном осаждении кадмия из-за возникновения пригаров при высоких плотностях тока, необходимых для локального нанесения покрытий, что связано с высокими концентрациями блескообразующих комплексных добавок АС-55А и АС-55 В, которые представляют собой поверхностно-активные вещества и агенты, модифицирующие покрытия.
Известен электролит кадмирования для получения прочных кадмиевых покрытий с рыхлой пористой структурой толщиной до 20 мкм («макрогубка»), содержащий, г/л:
окись кадмия | 30-70 |
сульфат аммония | 200-260 |
борная кислота | 17-25 |
декстрин | 9-11 |
тиомочевина | 4-6 |
Процесс осаждения ведут при следующих условиях: катодная плотность тока 0,8-1,6 А/дм2, рабочая температура 20-30°С, рН электролита 6,5-7,5 (патент РФ №2153029).
Пористые кадмиевые покрытия, получаемые в этом электролите, могут быть использованы только в качестве подслоя для проведения дальнейших технологических операций ввиду низкой коррозионной стойкости.
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является электролит, содержащий следующие соотношения компонентов, г/л:
кадмий сернокислый | 60-120 |
аммоний сернокислый | 200-350 |
кислота борная | 15-30 |
пенообразователь ПО-1 (ПАВ) | 0,5-3 |
Предлагаемый электролит содержит также, вес.%:
костный клей | 4-5 |
Этиловый спирт-сырец и | |
этилен-гликоль | 10-12 |
Керосиновый контакт | остальное |
Процесс осаждения ведут при плотности тока от 0,3 до 3,0 А/дм2, рН 3,5-5,5 и температуре 20-40°С (авторское свидетельство СССР №603708).
Существенными недостатками электролита кадмирования, представленного в выбранном прототипе, являются низкие значения прочности, микротвердости, а также низкое допустимое значение плотности тока при осаждении (imax=3 А/дм2), что не может обеспечить высокую скорость осаждения кадмиевого покрытия и эффективность процесса электролиза. Даже при перемешивании электролита скорость осаждения кадмиевого покрытия в вышеуказанном электролите не превышает 1,2 мкм/мин. Недостатком является также необходимость корректировки электролита по кислотности и по добавке ПО-1 через каждые 60-70 А·ч/л.
По способу нанесения кадмиевого покрытия на металлические изделия наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ местной гальванической обработки изделий методом натирания их пористым материалом, пропитанным твердообразным тиксотронным электролитом путем введения в него 100-250 г/л коллоидных частиц двуокиси кремния (аэросила). Натирание осуществляют перемещением пористого материала со скоростью 0,2-5 м/мин при давлении 0,01-0,05 кгс/см2 (авторское свидетельство СССР №1164318).
Недостаток данного способа местной электрохимической обработки - длительность приготовления пропитывающего твердообразного электролита, включающего процесс затвердения (2-2,5) ч при добавлении коллоидных частиц двуокиси кремния и структурирования электролита в течение (5-10) ч после сбора ячейки, а также использование низких концентраций кадмия сернокислого, не позволяющих получать высокую скорость осаждения осадка.
Технической задачей предлагаемого изобретения является получение кадмиевого покрытия на металлических изделиях со служебными характеристиками (скорость осаждения, микротвердость, прочность сцепления), обеспечивающими повышенную защитную способность и возможность использования электролита для ремонтной технологии.
Для решения поставленной задачи предложен электролит кадмирования, содержащий кадмий сернокислый, ПАВ, костный клей, отличающийся тем, что он дополнительно содержит KAl(SO4)·12H2O и нанопорошок оксида алюминия при следующем соотношении компонентов, г/л:
кадмий сернокислый | 350-400 |
KAl(SO4)·12H2O | 10-20 |
нанопорошок оксида алюминия | 5-15 |
костный клей | 0,1-1,5 |
ПАВ | 0,5-5,0 |
В качестве ПАВ используют полиоксиэтиленалкиловые эфиры CnH2n+1O(C2H4O)mH, где n=8÷18, m≈20. Предпочтительно использовать нанопорошок с дисперсностью частиц (1-200) нм и удельной поверхностью (20-390) м2/г.
Способ нанесения кадмиевого покрытия на металлические изделия осуществляют методом электронатирания поверхности изделий анодом из кадмия в пористой оболочке, заполняемой электролитом, отличающийся тем, что в качестве электролита используют заявляемый электролит и нанесение покрытия осуществляют при плотности тока 10-30 А/дм2 и скорости подачи электролита 0,4-0,7 л/мин.
Увеличение концентрации сернокислого кадмия в электролите позволяет получить равномерные плотные осадки со скоростью осаждения 4-9 мкм/мин. Введение в электролит нанопорошка оксида алюминия направлено на изменение механизма осаждения электролитического осадка. Этот механизм заключается в том, что на поверхности наночастиц адсорбируются ионы, в том числе и гидратированные катионы молекул диссоциированных в электролите веществ. Соударение наночастиц с поверхностью катода локально разрушает двойной электрический слой и осуществляет перенос адсорбированных катионов к поверхности осаждения, что повышает прочность сцепления кадмиевого покрытия с основой. Таким образом, наночастицы оксида алюминия являются адсорбентами и основным транспортным средством по доставке катионов кадмия в прикатодный слой. Использование нанопорошка оксида алюминия в составе электролита кадмирования увеличивает рассеивающую способность электролита и обеспечивает формирование мелкокристаллической структуры покрытия, что приводит к повышению микротвердости кадмиевого покрытия на 20%.
Добавление KAl (SO4)·12H2O (алюмокалиевые квасцы) в электролит кадмирования связано с сильно выраженными комплексообразующими и адсорбционными свойствами двойных солей алюминия. При этом катионные комплексы кадмия, образовавшиеся в результате гидролиза и ионно-обменных реакций, активируют поверхность подложки и увеличивают скорость разряда кадмия на катоде.
Использование высоких плотностей тока в условиях малых межэлектродных зазоров при непрерывной прокачке электролита и значительное увеличение концентрации основного компонента (кадмия сернокислого) обеспечивают высокую скорость осаждения и равномерность получаемых осадков.
Примеры осуществления.
Примеры способов осаждения кадмия из сернокислых электролитов кадмирования и результаты исследования служебных свойств кадмиевого покрытия представлены в таблице 1.
Пример 1.
На образцы из стали 30ХГСА методом натирания нанесено кадмиевое покрытие толщиной (6-9) мкм из предлагаемого сернокислого электролита кадмирования при максимальных концентрациях компонентов (верхние пределы) и следующих режимах осаждения: температура электролита (22-27)°С, плотность тока 10 А/дм2, скорость подачи электролита 0,4 л/мин.
Примеры 2 и 3 аналогичны примеру 1, но с изменением концентраций компонентов электролита и режимов осаждения (плотность тока, скорость подачи электролита).
Пример 4.
Кадмиевое покрытие (6-9) мкм нанесено на стальные образцы из сернокислого электролита кадмирования, представленного в прототипе при следующих режимах осаждения: температура электролита (20-40)°С, плотность тока (0,3-3) А/дм2, рН 3,5-5,5.
Проведены сравнительные испытания кадмиевого покрытия, полученного по примерам 1-4, на коррозионную стойкость (защитные свойства), определена скорость осаждения, прочность сцепления, микротвердость покрытия и рассеивающая способность электролита.
Прочность сцепления покрытия (адгезия) оценивалась согласно ГОСТ 9.302-88 методом нагрева и нанесения сетки царапин, защитные свойства кадмиевого покрытия исследовали методом ускоренных коррозионных испытаний в камере солевого тумана КСТ-35 по ГОСТ 9.308-85. Рассеивающая способность электролита определена в соответствии с ГОСТ 9.309-86.
Как видно из данных таблицы предлагаемый способ электролитического нанесения кадмиевых покрытий методом натирания обеспечивает высокую скорость осаждения (до 9 мкм/мин), прочность сцепления покрытия, повышает защитные свойства кадмиевых покрытий на (15-25)%, микротвердость покрытий на 20% и рассеивающую способность электролита кадмирования ~ на 15%.
Таким образом, предлагаемый электролит и электролитический способ нанесения кадмиевых покрытий на металлические изделия методом натирания позволяет повысить прочность сцепления, микротвердость и скорость осаждения кадмиевых покрытий (приблизительно в 3-4 раза), а также рассеивающую способность электролита, что приведет к снижению материальных и энергетических затрат при ремонте кадмиевых покрытий до 15%, расширит область применения представленной ремонтной технологии кадмирования и уменьшит загрязнения окружающей среды.
Claims (4)
1. Электролит кадмирования, содержащий кадмий серно-кислый, поверхностно-активное вещество, костный клей, отличающийся тем, что он дополнительно содержит KA1(SO4)·12H2O и нанопорошок оксида алюминия при следующем соотношении компонентов, г/л:
кадмий серно-кислый 350-400
ПАВ 0,5-5,0
костный клей 0,1-1,5
KA1(SO4)·12H2O 10-20
нанопорошок оксида алюминия 5-15
2. Электролит по п.1, отличающийся тем, что в качестве ПАВ он содержит полиоксиэтиленалкиловые эфиры CnH2n+1O(C2H4O)mH, где n=8-18, m≈20.
3. Электролит по п.1, отличающийся тем, что нанопорошок оксида алюминия имеет дисперсность (1-200) нм и удельную поверхность (20-390) м2/г.
4. Способ нанесения кадмиевого покрытия на металлические изделия путем электронатирания поверхности изделий анодом из кадмия в пористой оболочке, заполняемой электролитом, отличающийся тем, что в качестве электролита используют электролит по любому из пп.1-3, а нанесение покрытия осуществляют при плотности тока 10-30 А/дм2 и скорости подачи электролита 0,4-0,7 л/мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008106451/02A RU2353713C1 (ru) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Электролит кадмирования и способ нанесения кадмиевых покрытий на металлические изделия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008106451/02A RU2353713C1 (ru) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Электролит кадмирования и способ нанесения кадмиевых покрытий на металлические изделия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2353713C1 true RU2353713C1 (ru) | 2009-04-27 |
Family
ID=41019017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008106451/02A RU2353713C1 (ru) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Электролит кадмирования и способ нанесения кадмиевых покрытий на металлические изделия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2353713C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012035172A3 (de) * | 2010-09-17 | 2012-12-27 | Hochschule Für Angewandte Wissenschaften Fachhochschule Coburg | Anordnung und verfahren zur beeinflussung der kinetik chemischer reaktionen mittels akustischer oberflächenwellen |
RU2489526C2 (ru) * | 2011-09-28 | 2013-08-10 | Открытое акционерное общество "Завод автономных источников тока" | Способ нанесения кадмиевого покрытия на металлические детали в электролите кадмирования |
RU2610381C2 (ru) * | 2015-07-13 | 2017-02-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова" | Электролит-суспензия для получения износостойких покрытий на основе железа |
-
2008
- 2008-02-21 RU RU2008106451/02A patent/RU2353713C1/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012035172A3 (de) * | 2010-09-17 | 2012-12-27 | Hochschule Für Angewandte Wissenschaften Fachhochschule Coburg | Anordnung und verfahren zur beeinflussung der kinetik chemischer reaktionen mittels akustischer oberflächenwellen |
RU2489526C2 (ru) * | 2011-09-28 | 2013-08-10 | Открытое акционерное общество "Завод автономных источников тока" | Способ нанесения кадмиевого покрытия на металлические детали в электролите кадмирования |
RU2610381C2 (ru) * | 2015-07-13 | 2017-02-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова" | Электролит-суспензия для получения износостойких покрытий на основе железа |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Influence of electrolyte components on the microstructure and growth mechanism of plasma electrolytic oxidation coatings on 1060 aluminum alloy | |
Bund et al. | Influence of bath composition and pH on the electrocodeposition of alumina nanoparticles and nickel | |
CN101092694B (zh) | 镁合金的表面处理方法 | |
CN103173840B (zh) | 一种磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法 | |
Tian et al. | Microstructure and properties of nanocrystalline nickel coatings prepared by pulse jet electrodeposition | |
CN100465354C (zh) | 一种耐蚀性镁合金微弧氧化电解液及其微弧氧化方法 | |
CN110144579B (zh) | 一种具有快速修复能力的锌基复合涂层及其制备方法和应用 | |
CN103014804A (zh) | 表面具有军绿色微弧氧化陶瓷膜的铝合金及其制备方法 | |
CN105239134A (zh) | 一种提高镁合金阳极氧化膜层耐蚀性能的方法 | |
RU2353713C1 (ru) | Электролит кадмирования и способ нанесения кадмиевых покрытий на металлические изделия | |
CN1528952A (zh) | 一种钕铁硼磁体镀锌和阴极电泳复合防护的工艺方法 | |
CN113201780A (zh) | 具有镍基超疏水纳米CeO2复合镀层的复合材料及其制备方法 | |
CN104152944B (zh) | 酸性蚀刻液电解多组分添加剂 | |
CN102747406A (zh) | 镁合金阳极氧化电解液及对镁合金表面处理的方法 | |
CN1306071C (zh) | 镁的阳极氧化系统及方法 | |
Jianzhong et al. | Effects of rare earths on the microarc oxidation of a magnesium alloy | |
CN1818141A (zh) | 在同一镀液中进行化学镀和电镀镀覆Ni-P镀层的方法 | |
CN110512265B (zh) | 一种镁合金表面复合膜及其制备方法 | |
CN111020664B (zh) | 一种含石墨烯微弧氧化耐蚀陶瓷层的制备方法 | |
CN108823619A (zh) | 一种在闭孔泡沫铝表面沉积Ni-Mo-SiC-TiN复合镀层的方法 | |
CN105239122B (zh) | 一种碳钢螺栓电镀预处理方法 | |
CN114540918A (zh) | 一种电解液及制备方法和镁合金微弧氧化涂层的制备方法 | |
RU2437967C1 (ru) | Способ осаждения композиционных покрытий никель-ванадий-фосфор-нитрид бора | |
CN111560633A (zh) | 一种电沉积Ni-P-SiC复合镀层的方法 | |
CN108531962B (zh) | 一种镁合金表面增强处理方法 |