RU2422563C1 - Electrolyte for electro-chemical sedimentation of composite chromium coating - Google Patents

Electrolyte for electro-chemical sedimentation of composite chromium coating Download PDF

Info

Publication number
RU2422563C1
RU2422563C1 RU2009145845/02A RU2009145845A RU2422563C1 RU 2422563 C1 RU2422563 C1 RU 2422563C1 RU 2009145845/02 A RU2009145845/02 A RU 2009145845/02A RU 2009145845 A RU2009145845 A RU 2009145845A RU 2422563 C1 RU2422563 C1 RU 2422563C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolyte
nanocarbon material
chromium coating
electro
chromic anhydride
Prior art date
Application number
RU2009145845/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Григорьевич Ткачев (RU)
Алексей Григорьевич Ткачев
Юрий Владимирович Литовка (RU)
Юрий Владимирович Литовка
Игорь Алексеевич Дьяков (RU)
Игорь Алексеевич Дьяков
Ольга Александровна Кузнецова (RU)
Ольга Александровна Кузнецова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ
Priority to RU2009145845/02A priority Critical patent/RU2422563C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422563C1 publication Critical patent/RU2422563C1/en

Links

Landscapes

  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: electrolyte contains (g/l): 150-300 of chromium anhydride, 1.5-3 of sulphuric acid, 0.03-0.08 of nano-carbonic material with amount of graphene layers as many, as 30, diameter of fibres from 10 to 60 nm, length not less, than 2 mcm and amount of structured carbon not less, than 95 %. ^ EFFECT: pore-less chromium coating of high micro-hardness and low non-uniformity. ^ 2 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области электрохимического осаждения металлических покрытий, в частности хромовых, и может быть использовано для получения коррозионно-стойкого, твердого, термо- и износостойкого покрытия в машиностроении, электронике и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of electrochemical deposition of metal coatings, in particular chromium, and can be used to obtain a corrosion-resistant, hard, heat- and wear-resistant coating in mechanical engineering, electronics and other industries.

Известен электролит хромирования [1], содержащий хромовый ангидрид 150-250 г/л, серную кислоту 1,5-2,5 г/л, ультрадисперсные частицы кремния 3,0-30 г/л и производные фосфорилированнных тибамидов 0,1-1,0 г/л. Такой электролит позволяет получать покрытия для защиты изделий от высокотемпературного окисления и ползучести, т.е. с высокими показателями жаростойкости и жаропрочности.Known chromium electrolyte [1], containing chromic anhydride 150-250 g / l, sulfuric acid 1.5-2.5 g / l, ultrafine silicon particles 3.0-30 g / l and derivatives of phosphorylated tibamides 0.1-1 , 0 g / l. Such an electrolyte allows to obtain coatings to protect products from high temperature oxidation and creep, i.e. with high indicators of heat resistance and heat resistance.

Основным недостатком такого электролита является низкая микротвердость получаемого покрытия;The main disadvantage of this electrolyte is the low microhardness of the resulting coating;

Известен электролит для нанесения композиционных покрытий на основе хромаKnown electrolyte for applying composite coatings based on chromium

[2], содержащий хромовый ангидрид 200-250 г/л, серную кислоту 2,0-2,5 г/л, добавку бензоилпирувоилгидразинокарбонилметилпиридиний хлорид 0,1-0,5 г/л и частицы твердой фазы - дисперсные частицы нитрида бора 8-20 г/л и фторида кальция 40-60 г/л. Дисперсные частицы нитрида бора и фторида кальция предпочтительно использовать в массовом отношении 1:(3-5). Такой электролит обеспечивает повышение антифрикционности и пластичности хромовых покрытий за счет включения в состав композиционных осадков частиц твердой смазки и снижения микротвердости хромовой матрицы.[2] containing chromic anhydride 200-250 g / l, sulfuric acid 2.0-2.5 g / l, the addition of benzoylpyruvoylhydrazinocarbonylmethylpyridinium chloride 0.1-0.5 g / l and particles of the solid phase - dispersed boron nitride particles 8 -20 g / l and calcium fluoride 40-60 g / l. Dispersed particles of boron nitride and calcium fluoride are preferably used in a mass ratio of 1: (3-5). Such an electrolyte provides an increase in the antifriction and ductility of chromium coatings due to the inclusion of particles of solid lubricant in the composition of composite sediments and a decrease in the microhardness of the chromium matrix.

Недостатками такого электролита являются:The disadvantages of this electrolyte are:

- большое количество частиц твердой фазы, что усложняет приготовление и использование электролита и делает невозможным подкрепление его при его истощении;- a large number of particles of the solid phase, which complicates the preparation and use of the electrolyte and makes it impossible to reinforce it when it is depleted;

- низкая микротвердость получаемого покрытия;- low microhardness of the resulting coating;

- большая неравномерность получаемого покрытия.- large unevenness of the resulting coating.

Эти недостатки частично устранены в электролите для нанесения хромалмазных покрытий [3].These shortcomings have been partially eliminated in the electrolyte for applying chromodiamond coatings [3].

В электролит, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту, кремнефтористый калий и сернокислый барий, дополнительно введена алмазосодержащая шихта, в которую могут входить ультрадисперсные алмазы в количестве 40=60 мас.%.In the electrolyte containing chromic anhydride, sulfuric acid, potassium silicofluoride and barium sulfate, a diamond-containing charge is additionally introduced, which may include ultrafine diamonds in an amount of 40 = 60 wt.%.

Такой состав характеризуется следующими недостатками:This composition is characterized by the following disadvantages:

- низкой микротвердостью получаемого покрытия;- low microhardness of the resulting coating;

- большой неравномерностью получаемого покрытия.- large unevenness of the resulting coating.

Технический результат изобретения заключается в получении беспористых хромовых покрытий с высокой микротвердостью и низкой неравномерностью.The technical result of the invention is to obtain non-porous chromium coatings with high microhardness and low unevenness.

Технический результат достигается тем, что электролит для электрохимического осаждения хромового покрытия, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту и воду, дополнительно содержит углеродный наноматериал с количеством графеновых слоев не более 30, диаметром волокон от 10 до 60 нм, длиной не менее 2 мкм и количеством структурированного углерода не менее 95%, при следующем соотношении компонентов, г/л:The technical result is achieved in that the electrolyte for the electrochemical deposition of a chromium coating containing chromic anhydride, sulfuric acid and water, additionally contains carbon nanomaterial with the number of graphene layers not more than 30, fiber diameter from 10 to 60 nm, length not less than 2 microns and structured carbon not less than 95%, with the following ratio of components, g / l:

Хромовый ангидрид - 150-300Chromic Anhydride - 150-300

Серная кислота - 1,5-3Sulfuric acid - 1.5-3

Наноуглеродный материал - 0,03-0,08.Nanocarbon material - 0.03-0.08.

В качестве наноуглеродного материала в состав электролита введен наноуглеродный материал «Таунит», очищенный от никелевого катализатора, используемого для его синтеза.As a nanocarbon material, the Taunite nanocarbon material purified from the nickel catalyst used for its synthesis was introduced into the electrolyte.

Такой электролит характеризуется минимальным количеством компонентов и дисперсных добавок.Such an electrolyte is characterized by a minimum amount of components and dispersed additives.

Электролит готовят следующим образом.The electrolyte is prepared as follows.

Предварительно хромовый ангидрид растворяют в дистиллированной воде при температуре 60-70°C. После этого добавляют серную кислоту в количестве 1% массы от массы хромового ангидрида. Электролит перемешивают и ведут его приработку с целью накопления ионов Cr3+ при температуре 45-50°C в течение 12 часов.Pre-chromic anhydride is dissolved in distilled water at a temperature of 60-70 ° C. After that, sulfuric acid is added in an amount of 1% by weight of the mass of chromic anhydride. The electrolyte is mixed and run in for the purpose of accumulating Cr 3+ ions at a temperature of 45-50 ° C for 12 hours.

После этого в раствор электролита добавляют наноуглеродный материал с количеством графеновых слоев не более 30, диаметром волокон от 10 до 60 нм, длиной не менее 2 мкм и количеством структурированного углерода не менее 95% и электролит обрабатывают на ультразвуковой установке с частотой 22 кГц для уменьшения размеров агломератов из наноуглеродных трубок и их более равномерного распределения в электролите. В качестве углеродного материала предпочтительно применение углеродного наноматериала «Таунит», производитель углеродного наноматериала ООО «НаноТехЦентр», Россия, г.Тамбов.After that, a nanocarbon material with a number of graphene layers of no more than 30, a fiber diameter of 10 to 60 nm, a length of at least 2 μm and a quantity of structured carbon of at least 95% is added to the electrolyte solution and the electrolyte is treated on an ultrasonic unit with a frequency of 22 kHz to reduce the size agglomerates from nanocarbon tubes and their more uniform distribution in the electrolyte. As a carbon material, it is preferable to use carbon nanomaterial “Taunit”, a manufacturer of carbon nanomaterial LLC “NanoTechCenter”, Russia, Tambov.

Подготовку поверхности деталей перед нанесением гальванического покрытия проводят стандартными способами с использованием известных растворов.The surface preparation of the parts before plating is carried out by standard methods using known solutions.

Осаждение проводят при температуре 45-60°C. Функция изменения тока: 1,5 минуты осуществляется работа на токе обратной полярности (когда деталь является анодом), при этом анодная плотность тока 40 А/дм2, далее включается прямая полярность (когда деталь является катодом) и осуществляется толчок тока в течение 1 минуты, катодная плотность тока при этом составляет 150 А/дм2, далее в течение одной минуты осуществляется плавный переход до катодной плотности тока 70 А/дм2.Precipitation is carried out at a temperature of 45-60 ° C. Function of changing current: 1.5 minutes, work is carried out on a current of reverse polarity (when the part is the anode), while the anodic current density is 40 A / dm 2 , then the direct polarity is turned on (when the part is the cathode) and the current is pushed for 1 minute , the cathodic current density in this case is 150 A / dm 2 , then within one minute a smooth transition is made to the cathodic current density of 70 A / dm 2 .

ПримерExample

Электрохимическое осаждение покрытия на предварительно подготовленную поверхность основы из материала сталь Ст3 проводят в электролите, содержащем (в г/л):The electrochemical deposition of the coating on a previously prepared surface of the base from a steel St3 material is carried out in an electrolyte containing (in g / l):

Хромовый ангидрид - 150-300Chromic Anhydride - 150-300

Серная кислота - 1,5-3Sulfuric acid - 1.5-3

Наноуглеродный материал «Таунит», очищенный от никелевого катализатора - 0,04.Nanocarbon material “Taunit”, purified from nickel catalyst - 0.04.

Процесс проводят при температуре 50°C. Функция изменения тока: 1,5 минуты осуществляется работа при токе обратной полярности (когда деталь является анодом), при этом анодная плотность тока составляет 40 А/дм2. Далее ток переключается на прямую полярность (когда деталь является катодом) и осуществляется толчок тока в течение 1 минуты, катодная плотность тока при этом составляет 150 А/дм2; далее в течение одной минуты осуществляется плавный переход до катодной плотности тока 70 А/дм2, при которой происходит нанесение покрытия в течение 60 минут. За это время получают покрытие средней толщиной 21 мкм.The process is carried out at a temperature of 50 ° C. Function of changing current: 1.5 minutes, work is carried out at a current of reverse polarity (when the part is an anode), while the anode current density is 40 A / dm 2 . Next, the current switches to direct polarity (when the part is a cathode) and the current is pushed for 1 minute, the cathode current density in this case is 150 A / dm 2 ; then, within one minute, a smooth transition to a cathodic current density of 70 A / dm 2 is achieved, at which coating is applied for 60 minutes. During this time, a coating with an average thickness of 21 microns is obtained.

Полученное композиционное покрытие по показателю «микротвердость» превосходит обычные хромовые покрытия в 1,5-1,6, а хромалмазные покрытия в 1,3-1,4 раза.The resulting composite coating in terms of "microhardness" exceeds conventional chromium coatings by 1.5-1.6, and chrome-diamond coatings by 1.3-1.4 times.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2126463, МПК C25D 03/04, 15/00 1998 г.1. RF patent №2126463, IPC C25D 03/04, 15/00 1998

2. Патент РФ №2117080, МПК C25D 3/00, 1998 г.2. RF patent No. 2117080, IPC C25D 3/00, 1998

3. Патент РФ №2107115, МПК C25D 15/00, 1998 г.3. RF patent No. 2107115, IPC C25D 15/00, 1998

Claims (2)

1. Электролит для электрохимического осаждения хромового покрытия, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит наноуглеродный материал с количеством графеновых слоев не более 30, диаметром волокон от 10 до 60 нм, длиной не менее 2 мкм и количеством структурированного углерода не менее 95% при следующем соотношении компонентов, г/л:
хромовый ангидрид 150-300 серная кислота 1,5-3 наноуглеродный материал 0,03-0,08
1. An electrolyte for electrochemical deposition of a chromium coating containing chromic anhydride, sulfuric acid and water, characterized in that it further comprises a nanocarbon material with a number of graphene layers of not more than 30, a fiber diameter of 10 to 60 nm, a length of at least 2 microns and an amount structured carbon of at least 95% in the following ratio of components, g / l:
chromic anhydride 150-300 sulphuric acid 1,5-3 nanocarbon material 0.03-0.08
2. Электролит по п.1, отличающийся тем, что в качестве наноуглеродного материала в состав электролита введен наноуглеродный материал «Таунит», очищенный от никелевого катализатора, используемого для его синтеза. 2. The electrolyte according to claim 1, characterized in that, as the nanocarbon material, the nanocarbon material Taunit is introduced into the electrolyte composition, purified from the nickel catalyst used for its synthesis.
RU2009145845/02A 2009-12-10 2009-12-10 Electrolyte for electro-chemical sedimentation of composite chromium coating RU2422563C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009145845/02A RU2422563C1 (en) 2009-12-10 2009-12-10 Electrolyte for electro-chemical sedimentation of composite chromium coating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009145845/02A RU2422563C1 (en) 2009-12-10 2009-12-10 Electrolyte for electro-chemical sedimentation of composite chromium coating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2422563C1 true RU2422563C1 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009145845/02A RU2422563C1 (en) 2009-12-10 2009-12-10 Electrolyte for electro-chemical sedimentation of composite chromium coating

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422563C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150280286A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-01 Eternal Materials Co., Ltd. Electrolyte composition
RU2694683C2 (en) * 2017-01-27 2019-07-16 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации Electrolyte for electrochemical mechanical hardening of steel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Мищенко С.В. и др. Углеродные наноматериалы. Производство, свойства, применение. - М.: Машиностроение. 2008, с.96. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150280286A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-01 Eternal Materials Co., Ltd. Electrolyte composition
JP2015198089A (en) * 2014-03-31 2015-11-09 長興材料工業股▲ふん▼有限公司 electrolyte composition
US9735449B2 (en) * 2014-03-31 2017-08-15 Eternal Materials Co., Ltd. Electrolyte composition
RU2694683C2 (en) * 2017-01-27 2019-07-16 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации Electrolyte for electrochemical mechanical hardening of steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. Growth characteristics and corrosion resistance of micro-arc oxidation coating on pure magnesium for biomedical applications
Hamid Electrodeposition of cobalt–tungsten alloys from acidic bath containing cationic surfactants
Li et al. The influence of pulse plating parameters on microstructure and properties of Ni-W-Si3N4 nanocomposite coatings
Pan et al. Co-deposition of Al–Zn on AZ91D magnesium alloy in AlCl3–1-ethyl-3-methylimidazolium chloride ionic liquid
Wang et al. CeO2 doped Al2O3 composite ceramic coatings fabricated on γ–TiAl alloys via cathodic plasma electrolytic deposition
Wang et al. Influence of SiO2 nano-particles on microstructures and properties of Ni-WP/CeO2-SiO2 composites prepared by pulse electrodeposition
Bai et al. Effect of in-situ micro-arc oxidation coating on the galvanic corrosion of AZ31Mg coupled to aluminum alloys
RU2422563C1 (en) Electrolyte for electro-chemical sedimentation of composite chromium coating
Huang et al. Hardness variation and corrosion behavior of as-plated and annealed Cr–Ni alloy deposits electroplated in a trivalent chromium-based bath
Xu et al. Improving the tribocorrosion performance of plasma electrolytic oxidized coatings on AZ31B magnesium alloy using pullulan as an electrolyte additive
CN101922027B (en) Cyanide-free alkaline copper plating solution and preparation method thereof
Liang et al. Galvanic corrosion behavior of AZ31 Mg alloy coupled with mild steel: Effect of coatings
CN101008088A (en) Process for preparing nickel button
Zhang et al. Effects of [HMIM] HSO 4 and [OMIM] HSO 4 on the electrodeposition of zinc from sulfate electrolytes
RU2437967C1 (en) Procedure for sedimentation of composite coating nickel-vanadium-phosphorus-boron nitride
Lv et al. The electrochemical behaviors of Mg-5Li-3Al-1La and Mg-8Li-3Al-1La alloys in sodium chloride solution
RU2457288C1 (en) Method of application of electrolytic chrome-base coatings
RU2489527C2 (en) Electrolyte composition of antifriction electrolytic zinc-iron alloy for deposition in hydromechanical activation conditions
Skoneczny et al. Aluminium oxide composite layers obtained by the electrochemical method in the presence of graphite
RU2352695C1 (en) Composition nickel coating electrolyte
RU2411308C2 (en) Nanomodified electrolyte for electrochemical deposition of nickel coating
JPH09310131A (en) Production of magnesium alloy for voltaic anode
Panayotova Deposition of Fe–C alloy on structural steel and cast iron for repair of worn machine parts
CN110453237B (en) Method for preparing titanium diboride coating through molten salt electrolysis
RU2401328C1 (en) Method of electrolytic depostion of iron-vanadium-cobalt alloy

Legal Events

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

Effective date: 20121211