RU2410473C1 - Method of electrolytic deposition of iron-titanium-cobalt alloy - Google Patents
Method of electrolytic deposition of iron-titanium-cobalt alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2410473C1 RU2410473C1 RU2009117368/02A RU2009117368A RU2410473C1 RU 2410473 C1 RU2410473 C1 RU 2410473C1 RU 2009117368/02 A RU2009117368/02 A RU 2009117368/02A RU 2009117368 A RU2009117368 A RU 2009117368A RU 2410473 C1 RU2410473 C1 RU 2410473C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- deposition
- iron
- electrolyte
- cobalt
- 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-титан-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-titanium-cobalt coatings used to restore and harden the surfaces of steel parts.
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 С25В 3/56, 5/18. Способ электролитического осаждения сплава железо-кобальт). Получаемые покрытия имеют низкий коэффициент трения, вследствие чего повышается износостойкость покрытия, и высокую прочность сцепления с основой. Недостатком является недостаточная микротвердость покрытия.A known 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 С25В 3/56, 5/18. Method of electrolytic deposition of an alloy of iron-cobalt). The resulting coatings have a low coefficient of friction, resulting in increased wear resistance of the coating, and high adhesion to the base. The disadvantage is insufficient microhardness of the coating.
Известен способ электролитического осаждения сплава железо-титан из электролита, содержащего 350-400 г/л хлористого железа, 15-25 г/л титана щавелевокислого и 0,5-1,5 г/л соляной кислоты (патент №2230139, МПК С23В 5/04. Способ электролитического осаждения сплава железо-титан). 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 iron-titanium alloy from an electrolyte containing 350-400 g / l of iron chloride, 15-25 g / l of oxalic titanium and 0.5-1.5 g / l of hydrochloric acid (patent No. 2230139, IPC С23В 5 / 04. Method of electrolytic deposition of an alloy of iron-titanium). 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.
Для получения покрытия с высокой прочностью сцепления с основой, высокой микротвердостью и низким коэффициентом трения предлагается способ электролитического осаждения сплава железо-титан-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-titanium-cobalt from an electrolyte containing, g / l:
Процесс осаждения ведут на переменном асимметричном токе с частотой 50 Гц, начиная с коэффициента асимметрии 1,2 и повышая до 6, катодной плотности тока 15-40 А/дм2, температуре электролита 20-40°С. В химический состав покрытия входит: кобальт - до 2%, титан - до 3%, остальное - железо. Кислотность электролита рН 0,8-1,2. Данный процесс экономически эффективен, 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. Титан обеспечивает высокую микротвердость и прочность сцепления с основным металлом. Кобальт играет роль сухой смазки и обеспечивает низкий коэффициент трения.The deposition process is carried out on alternating asymmetric current with a frequency of 50 Hz, starting with an asymmetry coefficient of 1.2 and increasing to 6, the cathode current density of 15-40 A / dm 2 , the electrolyte temperature of 20-40 ° C. The chemical composition of the coating includes: cobalt - up to 2%, titanium - up to 3%, the rest - iron. The acidity of the electrolyte is pH 0.8-1.2. This process is cost effective, 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. Titanium provides high microhardness and adhesion to the base metal. Cobalt acts as a dry lubricant and provides a low coefficient of friction.
Электролит получают соединением водных растворов хлористого железа, титана щавелевокислого и кобальта хлористого.The electrolyte is obtained by combining aqueous solutions of ferric chloride, titanium oxalic acid and cobalt chloride.
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 (Shvetsov AN Fundamentals of the restoration of parts by ostalivanie. Omsk, 1973, p.77-79).
Количество титана щавелевокислого находится в интервале 15-25 г/л. Ниже 15 г/л применение титана щавелевокислого нецелесообразно, т.к. получаемые покрытия по микротвердости близки к покрытиям твердым железом. Выше 25 г/л применение титана щавелевокислого приводит к образованию окислов титана, что резко снижает качество покрытия и его микротвердость. Наиболее оптимальным является содержание титана щавелевокислого 20 г/л.The amount of titanium oxalic acid is in the range of 15-25 g / l. Below 15 g / l, the use of oxalic titanium is impractical because the resulting microhardness coatings are close to hard iron coatings. Above 25 g / l, the use of oxalic titanium leads to the formation of titanium oxides, which dramatically reduces the quality of the coating and its microhardness. The most optimal is the content of titanium oxalic acid 20 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.
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 movement of ions 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/дм2 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 2 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 starts from 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 асимметрии.Physico-mechanical properties of coatings depending on the asymmetry coefficient.
На основе проведенных испытаний оптимальными условиями способа электроосаждения сплава железо-титан-кобальт являются условия, приведенные в примере.Based on the tests, the optimal conditions for the electrodeposition method of the iron-titanium-cobalt alloy are the conditions described in the example.
Электролит состоит из следующих компонентов в количестве, г/л:The electrolyte consists of the following components in quantity, g / l:
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%-ной серной кислоты. Процесс осаждения начинают при β=1,2 и постепенно в течение 3-5 минут повышают до β=6. Покрытие имеет Gcц=300 МПа, микротвердость Нµ=9200 МПа, скорость осаждения 0,25 мм/ч и включает в себя: кобальт - до 2%, титан - до 3%, 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 is gradually increased to β = 6 over 3-5 minutes. The coating has Gcc = 300 MPa, microhardness Нµ = 9200 MPa, deposition rate of 0.25 mm / h and includes: cobalt - up to 2%, titanium - up to 3%, the rest - 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 в интервале катодных плотностей тока 15-40 А/дм2 при температуре электролита 20-40°С. Method of electrolytic deposition of an iron-titanium-cobalt alloy on an alternating asymmetric current with an asymmetry coefficient of 1.2-6 and a current frequency of 50 Hz from an electrolyte containing ferric chloride, oxalic titanium, hydrochloric acid, characterized in that cobalt chloride is additionally introduced into the electrolyte at the following ratio of components, g / l:
and the deposition is carried out in the range of cathodic current densities of 15-40 A / dm 2 at an electrolyte temperature of 20-40 ° C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009117368/02A RU2410473C1 (en) | 2009-05-06 | 2009-05-06 | Method of electrolytic deposition of iron-titanium-cobalt alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009117368/02A RU2410473C1 (en) | 2009-05-06 | 2009-05-06 | Method of electrolytic deposition of iron-titanium-cobalt alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009117368A RU2009117368A (en) | 2010-11-20 |
RU2410473C1 true RU2410473C1 (en) | 2011-01-27 |
Family
ID=44057997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009117368/02A RU2410473C1 (en) | 2009-05-06 | 2009-05-06 | Method of electrolytic deposition of iron-titanium-cobalt alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2410473C1 (en) |
-
2009
- 2009-05-06 RU RU2009117368/02A patent/RU2410473C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009117368A (en) | 2010-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Giovanardi et al. | Chromium electrodeposition from Cr (III) aqueous solutions | |
Ashassi-Sorkhabi et al. | Zinc–nickel alloy coatings electrodeposited from a chloride bath using direct and pulse current | |
Sun et al. | Corrosion behaviour of sediment electro-codeposited Ni–Al2O3 composite coatings | |
US3500537A (en) | Method of making palladium coated electrical contacts | |
Bhat et al. | Studies on electrodeposited Zn-Fe alloy coating on mild steel and its characterization | |
Gamburg et al. | The electrochemical deposition of nickel from electrolytes containing malonic acid | |
RU2410473C1 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-titanium-cobalt alloy | |
RU2401328C1 (en) | Method of electrolytic depostion of iron-vanadium-cobalt alloy | |
Halmdienst et al. | Pulse plating of nickel: influence of electrochemical parameters and composition of electrolyte | |
RU2230836C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-cobalt alloy | |
RU2486294C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-aluminium alloy | |
RU2705843C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy | |
RU2437967C1 (en) | Procedure for sedimentation of composite coating nickel-vanadium-phosphorus-boron nitride | |
JP2009149978A (en) | Copper-zinc alloy electroplating bath and plating method using the same | |
RU2285065C1 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-chromium alloy | |
RU2239672C2 (en) | Method of an electrolytic deposition of iron-molybdenum-cobalt alloy | |
RU2634555C2 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-cobalt alloy | |
US20040031694A1 (en) | Commercial process for electroplating nickel-phosphorus coatings | |
RU2263727C2 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-aluminum alloy | |
RU2231578C1 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-vanadium alloy | |
RU2250936C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat | |
RU2241074C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron/manganese/ phosphorus alloy | |
RU2818197C1 (en) | Method for electrolytic deposition of composite coating iron - titanium - molybdenum disulphide | |
EP2218804A1 (en) | Copper-zinc alloy electroplating bath and plating method using the copper-zinc alloy electroplating bath | |
JP5299994B2 (en) | Copper-zinc alloy electroplating bath and steel cord wire with copper-zinc alloy plating |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120507 |