RU2401328C1 - Method of electrolytic depostion of iron-vanadium-cobalt alloy - Google Patents
Method of electrolytic depostion of iron-vanadium-cobalt alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2401328C1 RU2401328C1 RU2009118971/02A RU2009118971A RU2401328C1 RU 2401328 C1 RU2401328 C1 RU 2401328C1 RU 2009118971/02 A RU2009118971/02 A RU 2009118971/02A RU 2009118971 A RU2009118971 A RU 2009118971A RU 2401328 C1 RU2401328 C1 RU 2401328C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- electrolyte
- deposition
- coating
- vanadium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых, износостойких покрытий, в частности железо-ванадий-кобальтовых покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей стальных деталей.The invention relates to the field of electrolytic deposition of hard, wear-resistant coatings, in particular iron-vanadium-cobalt coatings used to restore and harden the surfaces of steel parts.
Известен способ электролитического осаждения сплава железо-ванадий из электролита, содержащего: хлорид железа (II) 350…400 г/л, метаванадат аммония 5…30 г/л, соляную кислоту 1,5…2 г/л. Процесс осаждения ведут на переменном асимметричном токе с частотой 50 Гц, начиная с коэффициента асимметрии 1,2 и повышая до 6, катодной плотности тока 30…60 А/дм2, температуре электролита 30…50°С. Кислотность электролита рН 0,8…1,2 (патент №2231578, МПК C25D/18, 3/56 Способ электролитического осаждения сплава железо-ванадий. Авт. Серебровский В.И. и др.). Данный способ осаждения обеспечивает высокую микротвердость и прочность сцепления с основой. Недостатком данного способа является высокий коэффициент трения, из-за чего снижается износостойкость.A known method of electrolytic deposition of an alloy of iron-vanadium from an electrolyte containing: iron (II) chloride 350 ... 400 g / l, ammonium metavanadate 5 ... 30 g / l, hydrochloric acid 1.5 ... 2 g / l. The deposition process is conducted on an alternating asymmetric current with a frequency of 50 Hz, starting from an asymmetry coefficient of 1.2 and increasing to 6, a cathode current density of 30 ... 60 A / dm 2 , an electrolyte temperature of 30 ... 50 ° C. The acidity of the electrolyte is pH 0.8 ... 1.2 (patent No. 2231578, IPC C25D / 18, 3/56 Electrolytic deposition method of an alloy of iron-vanadium. Auth. Serebrovsky V.I. and others). This deposition method provides high microhardness and adhesion to the base. The disadvantage of this method is the high coefficient of friction, which reduces wear resistance.
Также известен способ электролитического осаждения сплава железо-кобальт из электролита, содержащего: 350…400 г/л хлористого железа, 5…50 г/л кобальта хлористого и 0,5…2,0 г/л соляной кислоты (патент №2230836, МПК C25D 3/56, 5/18 Способ электролитического осаждения сплава железо-кобальт). Получаемые осадки имеют высокую прочность сцепления с основой и низкий коэффициент трения, вследствие чего повышается износостойкость покрытия. Однако микротвердость покрытия остается недостаточно высокой.Also known is a method of electrolytic deposition of an alloy of iron-cobalt from an electrolyte containing: 350 ... 400 g / l of iron chloride, 5 ... 50 g / l of cobalt chloride and 0.5 ... 2.0 g / l of hydrochloric acid (patent No. 2230836, IPC C25D 3/56, 5/18 Method for electrolytic deposition of an iron-cobalt alloy). The resulting precipitation has a high adhesion to the base and a low coefficient of friction, which increases the wear resistance of the coating. However, the microhardness of the coating remains not high enough.
Для получения покрытия с высокой прочностью сцепления с основой, высокой микротвердостью и низким коэффициентом трения предлагается способ электролитического осаждения сплава железо-ванадий-кобальт из электролита, содержащего, г/л:To obtain a coating with high adhesion to the base, high microhardness and low coefficient of friction, a method for electrolytic deposition of an alloy of iron-vanadium-cobalt from an electrolyte containing, g / l:
Хлористое железо 300…400Iron chloride 300 ... 400
Ванадат натрия 5…8Sodium vanadate 5 ... 8
Лимонная кислота 7…12Citric acid 7 ... 12
Кобальт хлористый 10…15Cobalt chloride 10 ... 15
Соляная кислота 1,5…2Hydrochloric acid 1.5 ... 2
Процесс осаждения ведут на переменном асимметричном токе с частотой 50 Гц, начиная с коэффициента асимметрии 1,2 и повышая до 6, при катодной плотности тока 15…40 А/дм2, температуре электролита 20…40°С. В химический состав покрытия входит: кобальт - до 2%, ванадий - до 1,8%, остальное - железо. Кислотность электролита рН 0,8…1,2. Он экономическая эффективность очевидна, т.к. осаждение происходит при высоких катодных плотностях тока и низких температурах электролита, что обеспечивает высокую скорость осаждения покрытий. Железо дает наибольший выход по току и играет роль матрицы. Ванадий обеспечивает повышение микротвердости покрытия. Кобальт обеспечивает снижение коэффициента трения.The deposition process is conducted on an alternating asymmetric current with a frequency of 50 Hz, starting with an asymmetry coefficient of 1.2 and increasing to 6, with a cathodic current density of 15 ... 40 A / dm 2 , an electrolyte temperature of 20 ... 40 ° C. The chemical composition of the coating includes: cobalt - up to 2%, vanadium - up to 1.8%, the rest is iron. The acidity of the electrolyte is pH 0.8 ... 1.2. Its cost-effectiveness is obvious, because deposition occurs at high cathodic current densities and low electrolyte temperatures, which ensures a high deposition rate of coatings. Iron gives the greatest current efficiency and plays the role of a matrix. Vanadium provides an increase in the microhardness of the coating. Cobalt provides a reduction in the coefficient of friction.
Электролит получают соединением хлористого железа, ванадата натрия, лимонной кислоты, хлористого кобальта и соляной кислоты.The electrolyte is obtained by combining ferric chloride, sodium vanadate, citric acid, cobalt chloride and hydrochloric acid.
Концентрация хлористого железа находится в пределах 350…400 г/л. 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 350 ... 400 g / l. The lower limit indicates the zone of minimum viscosity. The upper limit shows the zone of maximum electrical conductivity (A. Shvetsov. Fundamentals of the restoration of parts by ostalivating. - Omsk, 1973, p.
Так как электролиты с солями натрия позволяют использовать более высокие плотности тока по сравнению с солями аммония, предлагается использовать ванадат натрия. Количество ванадата натрия находится в интервале 5…8 г/л. Ниже 5 г/л применение ванадата натрия нецелесообразно, т.к. получаемое покрытие по микротвердости близко к покрытию твердым железом. Выше 8 г/л применение ванадата натрия приводит к образованию окислов ванадия, что резко ухудшает качество покрытия, снижает твердость покрытия. Наиболее оптимальным является содержание ванадата натрия 6…7 г/л.Since electrolytes with sodium salts allow the use of higher current densities compared to ammonium salts, it is proposed to use sodium vanadate. The amount of sodium vanadate is in the range of 5 ... 8 g / l. Below 5 g / l, the use of sodium vanadate is impractical because the resulting microhardness coating is close to hard iron coating. Above 8 g / l, the use of sodium vanadate leads to the formation of vanadium oxides, which sharply worsens the quality of the coating and reduces the hardness of the coating. The most optimal is the content of sodium vanadate 6 ... 7 g / l.
Содержание кобальта хлористого находится в интервале 10…15 г/л. Ниже 10 г/л применение хлористого кобальта нецелесообразно, т.к. получаемое покрытие по физико-механическим свойствам близко к покрытию твердым железом. Выше концентрации 15 г/л применение хлористого кобальта приводит к ухудшению физико-механических свойств покрытия, резко увеличивается хрупкость, что отрицательно сказывается на износостойкости покрытия.The cobalt chloride content is in the range of 10 ... 15 g / l. Below 10 g / l, the use of cobalt chloride is impractical because the resulting coating is physically-mechanical close to the hard iron coating. Above a concentration of 15 g / l, the use of cobalt chloride leads to a deterioration in the physicomechanical properties of the coating; brittleness sharply increases, which negatively affects the wear resistance of the coating.
Содержание соляной кислоты находится в пределах 0,5…1,5 г/л. 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 г/л 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 g / l. 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 g / l, a strong alkalization of the cathode layer occurs. Hydroxide formed in the near-cathode layer is included in the coatings and this worsens their structure.
Лимонная кислота необходима для создания ванадато-цитратного комплекса. При отсутствии лимонной кислоты соли ванадия при приготовлении электролита выпадают в осадок. Содержание лимонной кислоты находится в пределах 7…12 г/л. При концентрации лимонной кислоты ниже 7 г/л затруднено образование ванадато-цитратного комплекса. Повышение концентрации лимонной кислоты свыше 12 г/л не оказывает заметного влияния на качество покрытия.Citric acid is necessary to create a vanadate-citrate complex. In the absence of citric acid, vanadium salts precipitate during the preparation of the electrolyte. The content of citric acid is in the range of 7 ... 12 g / l. At a concentration of citric acid below 7 g / l, the formation of a vanadate-citrate complex is difficult. Increasing the concentration of citric acid over 12 g / l does not have a noticeable effect on the quality of the 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 within 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…40 А/дм2. Ниже 15 А/дм плотность тока использовать нецелесообразно, т.к. процесс электролиза имеет низкую скорость осаждения покрытия. При катодной плотности тока выше 40 А/дм2 происходит сильное дендритообразование и резко снижается выход по току.The cathodic current density is in the range of 15 ... 40 A / dm 2 . Below 15 A / dm, the current density is impractical to use, because The electrolysis process has a low coating deposition rate. When the cathodic current density is above 40 A / dm 2 , strong dendritic formation occurs and the current efficiency sharply decreases.
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, процесс осаждения 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 with the asymmetry coefficient β = 1, 2, which provides a high adhesion of the coating to the base Gst = 300 MPa. If the asymmetry coefficient is lower than 1, 2, the deposition process 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.
Физико-механические свойства покрытий в зависимости от коэффициента асимметрииPhysico-mechanical properties of coatings depending on the asymmetry coefficient
На основе проведенных испытаний оптимальными условиями способа электроосаждения сплава железо-ванадий-кобальт являются условия, приведенные в примере:Based on the tests, the optimal conditions for the method of electrodeposition of an alloy of iron-vanadium-cobalt are the conditions given in the example:
Электролит состоит из следующих компонентов в количестве, г/л:The electrolyte consists of the following components in quantity, g / l:
Хлористое железо 350Chloride Iron 350
Ванадат натрия 6Sodium Vanadate 6
Лимонная кислота 10Citric Acid 10
Кобальт хлористый 12Cobalt chloride 12
Соляная кислота 1,5Hydrochloric acid 1.5
Процесс электролитического осаждения покрытия ведут при температуре 30°С и катодной плотности тока 30 А/дм2. Анодом служит малоуглеродистая сталь. Предварительно деталь подвергается обезжириванию венской известью и анодной обработке в растворе 30% серной кислоты. Процесс осаждения начинают при β=1, 2 и постепенно в течении 3…5 минут повышают до β=6. Покрытие имеет Gсц=300 МПа, микротвердость Нµ=9200 МПа, скорость осаждения 0,25 мм/ч и включает в себя: кобальт - до 2%, ванадий - до 1,8%, остальное - железо.The process of electrolytic deposition of the coating is carried out at a temperature of 30 ° C and a cathodic current density of 30 A / DM 2 . Mild steel is the anode. Previously, the part is subjected to degreasing with Viennese lime and anode treatment in a solution of 30% sulfuric acid. The deposition process begins at β = 1, 2 and gradually over the course of 3 ... 5 minutes increase to β = 6. The coating has Gst = 300 MPa, microhardness Нµ = 9200 MPa, deposition rate of 0.25 mm / h and includes: cobalt - up to 2%, vanadium - up to 1.8%, the rest is iron.
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 и низким коэффициентом трения, что позволяет их использовать в народном хозяйстве для восстановления и упрочнения поверхностей стальных 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 and a low coefficient of friction, which allows them to be used in the national economy for the restoration and hardening of the surfaces of steel parts of machines.
Claims (1)
а осаждение ведут из электролита на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии тока 1,2…6 и частотой тока 50 Гц при температуре электролита 20…40°С и интервале катодных плотностей тока 15…40 А/дм2. The method of electrolytic deposition of an alloy of iron-vanadium-cobalt from an electrolyte containing iron chloride, cobalt chloride, hydrochloric acid, characterized in that sodium vanadate and citric acid are additionally introduced into the electrolyte, the deposition is carried out from the electrolyte in the following ratio of components, g / l:
and the deposition is carried out from the electrolyte at an alternating asymmetric current with a current asymmetry coefficient of 1.2 ... 6 and a current frequency of 50 Hz at an electrolyte temperature of 20 ... 40 ° C and a range of cathodic current densities of 15 ... 40 A / dm 2 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009118971/02A RU2401328C1 (en) | 2009-05-19 | 2009-05-19 | Method of electrolytic depostion of iron-vanadium-cobalt alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009118971/02A RU2401328C1 (en) | 2009-05-19 | 2009-05-19 | Method of electrolytic depostion of iron-vanadium-cobalt alloy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2401328C1 true RU2401328C1 (en) | 2010-10-10 |
Family
ID=44024871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009118971/02A RU2401328C1 (en) | 2009-05-19 | 2009-05-19 | Method of electrolytic depostion of iron-vanadium-cobalt alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2401328C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2708077C1 (en) * | 2016-10-07 | 2019-12-04 | Вионкс Энерджи Корпорейшн | Electrochemical cleaning of electrolyte solutions and corresponding systems and methods |
-
2009
- 2009-05-19 RU RU2009118971/02A patent/RU2401328C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2708077C1 (en) * | 2016-10-07 | 2019-12-04 | Вионкс Энерджи Корпорейшн | Electrochemical cleaning of electrolyte solutions and corresponding systems and methods |
US11233260B2 (en) | 2016-10-07 | 2022-01-25 | Largo Clean Energy Corp. | Electrochemical-based purification of electrolyte solutions, and related systems and methods |
US11942669B2 (en) | 2016-10-07 | 2024-03-26 | Largo Clean Energy Corp. | Electrochemical-based purification of electrolyte solutions, and related systems and methods |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5735415B2 (en) | Pyrophosphate-containing bath for copper-tin alloy deposition without cyanide | |
US7309411B2 (en) | Electrolyte media for the deposition of tin alloys and methods for depositing tin alloys | |
US20060257683A1 (en) | Stainless steel electrolytic coating | |
CN1291068C (en) | Process for extracting Zn-Ni alloy from electrolyte | |
RU2401328C1 (en) | Method of electrolytic depostion of iron-vanadium-cobalt alloy | |
RU2705843C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy | |
RU2239672C2 (en) | Method of an electrolytic deposition of iron-molybdenum-cobalt alloy | |
RU2285065C1 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-chromium alloy | |
US20040031694A1 (en) | Commercial process for electroplating nickel-phosphorus coatings | |
RU2410473C1 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-titanium-cobalt alloy | |
RU2489527C2 (en) | Electrolyte composition of antifriction electrolytic zinc-iron alloy for deposition in hydromechanical activation conditions | |
RU2486294C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-aluminium alloy | |
RU2634555C2 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-cobalt alloy | |
RU2230836C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-cobalt alloy | |
US20100243466A1 (en) | Copper-zinc alloy electroplating bath and plating method using the copper-zinc alloy electroplating bath | |
RU2263727C2 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-aluminum alloy | |
RU2174163C1 (en) | Method of electrodeposition of ferromolybdenum alloy | |
RU2231578C1 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-vanadium alloy | |
KR101011473B1 (en) | Ni-flash plating composition for electrolytic galvanized iron plating process having improved ph buffer effects | |
RU2816237C1 (en) | Electrolytic deposition method of iron coating | |
JP4993858B2 (en) | Tungsten-phosphorus alloy electroplating film | |
RU2250935C1 (en) | Electrolyte for coat deposition | |
RU2250936C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat | |
RU2241074C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron/manganese/ phosphorus alloy | |
RU2103418C1 (en) | Method of electrolytically tinning sheet metal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120520 |