RU2537686C1 - Method of electrolytic precipitation of iron-molybdenum disulfide coating - Google Patents

Method of electrolytic precipitation of iron-molybdenum disulfide coating Download PDF

Info

Publication number
RU2537686C1
RU2537686C1 RU2013128817/02A RU2013128817A RU2537686C1 RU 2537686 C1 RU2537686 C1 RU 2537686C1 RU 2013128817/02 A RU2013128817/02 A RU 2013128817/02A RU 2013128817 A RU2013128817 A RU 2013128817A RU 2537686 C1 RU2537686 C1 RU 2537686C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
molybdenum disulfide
coating
iron
electrolyte
increase
Prior art date
Application number
RU2013128817/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013128817A (en
Inventor
Евгений Андреевич Афанасьев
Вадим Владимирович Серебровский
Владимир Исаевич Серебровский
Роман Владимирович Степашов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова Министерства сельского хозяйства Российской Федерации
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова Министерства сельского хозяйства Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова Министерства сельского хозяйства Российской Федерации
Priority to RU2013128817/02A priority Critical patent/RU2537686C1/en
Publication of RU2013128817A publication Critical patent/RU2013128817A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2537686C1 publication Critical patent/RU2537686C1/en

Links

Landscapes

  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method includes precipitation from electrolyte, containing, kg/m3: ferrous sulfate 400-600, molybdenum disulfide 100-200, hydrochloric acid 0.5-1.5, on asymmetric alternating current with asymmetry coefficient β=1.2-6.0 and cathode density 20-80 A/dm2 with mechanical mixing of electrolyte with temperature 20-40°C and acidity pH 0.8-1.0.
EFFECT: increase of process productivity due to application of asymmetric alternating current and increase of coating wear resistance due to increase of composite component of molybdenum disulfide in coating.

Description

Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых, износостойких покрытий, в частности композитных железо-дисульфид молибденовых покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей.The invention relates to the field of electrolytic deposition of hard, wear-resistant coatings, in particular composite molybdenum iron-disulfide coatings used to restore and harden the surfaces of parts.

Известен способ электролитического осаждения сплавов на основе железа из хлористого электролита, содержащего 200-250 г/л хлористого железа и 2-3 г/л соляной кислоты, легирующие элементы (Мелков М.П. Твердое осталивание автотракторных деталей. М., «Транспорт», 1971, с.19-20). Электролит работает при температуре 60-80°C и обеспечивает получение покрытий со значением микротвердости 4000-6500 МПа.A known method of electrolytic deposition of iron-based alloys from a chloride electrolyte containing 200-250 g / l of ferric chloride and 2-3 g / l of hydrochloric acid, alloying elements (Melkov MP Solid cooling of automotive parts. M., "Transport" , 1971, pp. 19-20). The electrolyte operates at a temperature of 60-80 ° C and provides coatings with a microhardness value of 4000-6500 MPa.

Недостатками данного способа являются высокая температура и получение покрытия с низкой микротвердостью и износостойкостью поверхности.The disadvantages of this method are the high temperature and obtaining coatings with low microhardness and wear resistance of the surface.

За прототип взят известный способ электролитического осаждения покрытия из электролита, содержащего: хлорид железа 200 кг/м3, йодистый калий 20 кг/м3, серная кислота 0,6 кг/м3 и дисульфид молибдена. Процесс ведут на постоянном токе при катодной плотности тока 10 А/дм2, при кислотности электролита pH 3,0 и температуре электролита 40°C (Бородин И.Н. Упрочнение деталей композиционными покрытиями. М., «МАШИНОСТРОЕНИЕ», 1982, с.7-13).The prototype is a well-known method of electrolytic deposition of a coating from an electrolyte containing: iron chloride 200 kg / m 3 , potassium iodide 20 kg / m 3 , sulfuric acid 0.6 kg / m 3 and molybdenum disulfide. The process is conducted with direct current at a cathodic current density of 10 A / dm 2 , at an acid pH of 3.0 and an electrolyte temperature of 40 ° C (Borodin I.N. Hardening of parts with composite coatings. M., MECHANICAL ENGINEERING, 1982, p. 7-13).

Недостатками данного способа являются низкая производительность и низкое содержание композитного компонента-дисульфида молибдена 1,2-1,5%, что влечет за собой увеличение коэффициента трения и, как следствие, уменьшение износостойкости.The disadvantages of this method are the low productivity and low content of the composite component-molybdenum disulfide of 1.2-1.5%, which entails an increase in the friction coefficient and, as a consequence, a decrease in wear resistance.

Технической задачей изобретения является:An object of the invention is:

- увеличение производительности способа, что достигается применением переменного ассиметричного тока. Это позволяет вести процесс на более высоких плотностях тока, что по закону Фарадея повышает производительность процесса;- an increase in the productivity of the method, which is achieved by using an alternating asymmetric current. This allows you to conduct the process at higher current densities, which, according to the Faraday law, increases the productivity of the process;

- повышение износостойкости покрытия за счет увеличения содержания композитного компонента дисульфида молибдена до 5%. Это связано с тем, что на поверхности появляется слой твердой смазки, что, в свою очередь, снижает коэффициент трения и увеличивает износостойкость.- increase the wear resistance of the coating by increasing the content of the composite component of the molybdenum disulfide to 5%. This is due to the fact that a layer of solid lubricant appears on the surface, which, in turn, reduces the coefficient of friction and increases wear resistance.

Технический результат: повышение производительности процесса, за счет использования переменного асимметричного тока; повышение износостойкости покрытия, за счет увеличения композитного компонента дисульфида молибдена в покрытии до 5%.Effect: increasing the productivity of the process, through the use of alternating asymmetric current; increased wear resistance of the coating, by increasing the composite component of molybdenum disulfide in the coating up to 5%.

Предлагается способ электролитического осаждения покрытия железо-дисульфид молибдена, который имеет в своем составе до 5% дисульфида молибдена. Получаемые покрытия обладают высокой прочностью сцепления с основой, высокой микротвердостью и износостойкостью. Осаждение происходит из электролита, содержащего железо хлористое (II), соляную кислоту при следующем соотношении компонентов, кг/м3:A method is proposed for electrolytic deposition of a coating of molybdenum iron disulfide, which incorporates up to 5% molybdenum disulfide. The resulting coatings have high adhesion to the base, high microhardness and wear resistance. Precipitation occurs from an electrolyte containing iron chloride (II), hydrochloric acid in the following ratio of components, kg / m 3 :

железо сернокислоеiron sulfate 400-600400-600 соляная кислотаhydrochloric acid 0,5-1,50.5-1.5 дисульфид молибденаmolybdenum disulfide 100-200100-200

Использование сернокислого железа обусловлено большей стабильностью электролита при процессе осаждения.The use of iron sulfate is due to the greater stability of the electrolyte during the deposition process.

Электроосаждение ведут при температуре 20-40°C на переменном асимметричном токе с интервалом катодных плотностей тока 20-80 А/дм2 при коэффициенте асимметрии β=1,2-6 и механическом перемешивании электролита. Кислотность электролита находится в пределах pH 0,8-1,0.Electrodeposition is carried out at a temperature of 20-40 ° C with alternating asymmetric current with an interval of cathode current densities of 20-80 A / dm 2 with an asymmetry coefficient β = 1.2-6 and mechanical mixing of the electrolyte. The acidity of the electrolyte is in the range of pH 0.8-1.0.

Электролит получают соединением водного раствора хлорида железа и композитного порошка дисульфида молибдена.The electrolyte is obtained by combining an aqueous solution of iron chloride and a composite molybdenum disulfide powder.

Дисульфид молибдена находится в пределах 100-200 кг/м3. Нижний предел обусловлен тем, что при содержании менее 100 кг/м3 дисульфида молибдена не происходит заметного изменения физико-механических свойств покрытия. Верхний предел ограничивается содержанием дисульфида молибдена 200 кг/м3. При содержании композита более 200 кг/м3 не происходит значительного повышения его в самом покрытии, что делает его применение экономически невыгодным.Molybdenum disulfide is in the range of 100-200 kg / m 3 . The lower limit is due to the fact that when the content is less than 100 kg / m 3 molybdenum disulfide there is no noticeable change in the physico-mechanical properties of the coating. The upper limit is limited to a molybdenum disulfide content of 200 kg / m 3 . When the composite content is more than 200 kg / m 3 there is no significant increase in the coating itself, which makes its use economically disadvantageous.

Концентрация железа сернокислого находится в пределах 400-600 кг/м3. Нижний предел показывает зону минимальной вязкости. Верхний предел показывает зону максимальной электропроводности. Концентрация сернокислого железа находится в пределах 400-600 кг/м3. Нижний предел показывает зону минимальной вязкости. Верхний предел показывает зону максимальной смачиваемости поверхности электроосаждения и максимальной растворимости сернокислого железа.The concentration of iron sulfate is in the range of 400-600 kg / m 3 . The lower limit indicates the zone of minimum viscosity. The upper limit indicates the zone of maximum electrical conductivity. The concentration of iron sulfate is in the range of 400-600 kg / m 3 . The lower limit indicates the zone of minimum viscosity. The upper limit shows the zone of maximum wettability of the electrodeposition surface and the maximum solubility of iron sulfate.

Содержание соляной кислоты находится в пределах 0,5-1,5 кг/м3. Верхний предел установлен из экономических соображений, электроосаждение железа на катоде происходит с одновременным разрядом 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 кг/м3 происходит сильное защелачивание прикатодного слоя. Гидроокись, образующаяся в прикатодном слое, включается в покрытие и этим ухудшает его структуру.The content of hydrochloric acid is in the range of 0.5-1.5 kg / m 3 . 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 kg / m 3 there is a strong alkalization of the cathode layer. Hydroxide formed in the cathode layer is included in the coating and this worsens its structure.

Температурный интервал находится в пределах 20-40°C. Нижний предел ограничен диффузионными свойствами электролита. Движение ионов замедленное и скорость осаждения покрытия низкая. Выше 40°C использование электролита невыгодно с экономической точки зрения.The temperature range is between 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 disadvantageous from an economic point of view.

Качественного изменения покрытия не происходит, однако увеличиваются затраты на подогрев электролита.A qualitative change in the coating does not occur, but the cost of heating the electrolyte increases.

Катодная плотность тока находится в пределах 20-80 А/дм2. Ниже 20 А/дм2 плотность тока использовать не целесообразно, т.к. процесс электролиза имеет низкую скорость осаждения покрытия. При катодной плотности тока выше 80 А/дм2 происходит сильное дендритообразование и резко снижается выход по току.The cathodic current density is in the range of 20-80 A / dm 2 . Below 20 A / dm 2 the current density is not advisable to use, because The electrolysis process has a low coating deposition rate. At a cathodic current density above 80 A / dm 2 , strong dendritic formation occurs and the current efficiency decreases sharply.

Начало осаждения покрытия проходит при коэффициенте асимметрии β=1,2, который обеспечивает высокую сцепляемость покрытия с основой, Gсц=350 МПа. Если коэффициент асимметрии ниже 1,2, осаждение 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, и качество покрытий ухудшается. Благодаря разным значениям коэффициента асимметрии можно получать покрытия с различными физико-механическими свойствами.The beginning of coating deposition takes place with an asymmetry coefficient β = 1.2, which provides high adhesion of the coating to the substrate, Gst = 350 MPa. If the asymmetry coefficient is lower than 1.2, precipitation 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 constant current, and the quality of the coatings deteriorates. Due to the different values of the asymmetry coefficient, it is possible to obtain coatings with various physical and mechanical properties.

Для того чтобы композит постоянно находился во взвешенном состоянии применяется непрерывное перемешивание электролита мешалкой с нижним расположением.In order for the composite to be constantly in suspension, continuous mixing of the electrolyte with a mixer with a lower location is used.

На основе проведенных испытаний рациональными условиями способа электроосаждения сплава железо-дисульфид молибдена являются условия, приведенные в примере:Based on the tests, the rational conditions of the method of electrodeposition of an alloy of iron-molybdenum disulfide are the conditions given in the example:

Электролит состоит из следующих компонентов в количестве, кг/м3:The electrolyte consists of the following components in quantities, kg / m 3 :

железо сернокислоеiron sulfate 500500 дисульфид молибденаmolybdenum disulfide 150150 соляная кислотаhydrochloric acid 1,01,0

Процесс электролитического осаждения покрытия ведут при температуре 40°С и катодной плотности тока 50 А/дм2. Процесс осаждения начинают с β=1,2 и постепенно в течение 3-5 минут повышают до β=6. Перемешивание электролита происходит мешалкой с нижним расположением. Покрытие имеет Gсц=350 МПа, микротвердость Hµ=7000 МПа, скорость осаждения 0,45 мм/ч, содержание дисульфида молибдена в покрытии 5%, коэффициент трения, по сравнению с электролитическим железом снизился с 0,2 до 0,14.The process of electrolytic deposition of the coating is carried out at a temperature of 40 ° C and a cathodic current density of 50 A / DM 2 . The deposition process begins with β = 1.2 and is gradually increased to β = 6 over 3-5 minutes. Mixing of the electrolyte occurs with a mixer with a lower arrangement. The coating has Gst = 350 MPa, the microhardness is Hµ = 7000 MPa, the deposition rate is 0.45 mm / h, the molybdenum disulfide content in the coating is 5%, the friction coefficient, compared with electrolytic iron, decreased from 0.2 to 0.14.

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, что позволяет их использовать в народном хозяйстве для восстановления и упрочнения поверхностей 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, which allows them to be used in the national economy for the restoration and hardening of surfaces of machine parts.

Claims (1)

Способ электролитического осаждения покрытия железо-дисульфид молибдена, включающий осаждение из электролита, содержащего сернокислое железо и соляную кислоту, отличающийся тем, что используют электролит, содержащий дополнительно дисульфид молибдена, при следующем соотношении компонентов, кг/м3:
железо сернокислое 400-600 дисульфид молибдена 100-200 соляная кислота 0,5-1,5

на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии β=1,2-6,0 и катодной плотностью 20-80 А/дм2 при механическом перемешивании электролита с температурой 20-40°C и кислотностью pH 0,8-1,0.
The method of electrolytic deposition of a coating of molybdenum iron disulfide, comprising deposition from an electrolyte containing iron sulfate and hydrochloric acid, characterized in that an electrolyte containing additional molybdenum disulfide is used, in the following ratio of components, kg / m 3 :
iron sulfate 400-600 molybdenum disulfide 100-200 hydrochloric acid 0.5-1.5

on an asymmetric alternating current with an asymmetry coefficient β = 1.2-6.0 and a cathode density of 20-80 A / dm 2 with mechanical stirring of an electrolyte with a temperature of 20-40 ° C and an acidity of pH 0.8-1.0.
RU2013128817/02A 2013-06-24 2013-06-24 Method of electrolytic precipitation of iron-molybdenum disulfide coating RU2537686C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013128817/02A RU2537686C1 (en) 2013-06-24 2013-06-24 Method of electrolytic precipitation of iron-molybdenum disulfide coating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013128817/02A RU2537686C1 (en) 2013-06-24 2013-06-24 Method of electrolytic precipitation of iron-molybdenum disulfide coating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013128817A RU2013128817A (en) 2014-12-27
RU2537686C1 true RU2537686C1 (en) 2015-01-10

Family

ID=53278610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013128817/02A RU2537686C1 (en) 2013-06-24 2013-06-24 Method of electrolytic precipitation of iron-molybdenum disulfide coating

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2537686C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2816237C1 (en) * 2023-04-04 2024-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова" Electrolytic deposition method of iron coating

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU960319A1 (en) * 1981-04-13 1982-09-23 Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола Method for producing composite coatings
SU1062316A1 (en) * 1981-12-05 1983-12-23 Кишиневский Сельскохозяйственный Институт Им.М.В.Фрунзе Electrolyte for pretreatment of steel or cast iron products
SU1663057A1 (en) * 1988-10-21 1991-07-15 Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола Method of depositing composite coats

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU960319A1 (en) * 1981-04-13 1982-09-23 Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола Method for producing composite coatings
SU1062316A1 (en) * 1981-12-05 1983-12-23 Кишиневский Сельскохозяйственный Институт Им.М.В.Фрунзе Electrolyte for pretreatment of steel or cast iron products
SU1663057A1 (en) * 1988-10-21 1991-07-15 Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола Method of depositing composite coats

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОРОДИН И.Н. Упрочнение деталей композиционными покрытиями. М., Машиностроение, 1982, с. 7-13. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2816237C1 (en) * 2023-04-04 2024-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова" Electrolytic deposition method of iron coating
RU2818197C1 (en) * 2024-02-19 2024-04-25 Ольга Сергеевна Серникова Method for electrolytic deposition of composite coating iron - titanium - molybdenum disulphide

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013128817A (en) 2014-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2017503926A (en) Electroplating bath containing trivalent chromium and method for depositing chromium
US2432893A (en) Electrodeposition of nickeltungsten alloys
CN103757672B (en) A kind of Zinc-tin alloy electro-plating method
CN108456898B (en) Low-concentration sulfate trivalent chromium rapid chromium plating electroplating solution and preparation method thereof
US2693444A (en) Electrodeposition of chromium and alloys thereof
CN105239112A (en) Electroplating process for high-performance direct-plating nickel plating solutions
RU2537686C1 (en) Method of electrolytic precipitation of iron-molybdenum disulfide coating
CN104746106A (en) Molten salt electrolysis method for preparing aluminum-scandium intermediate alloy
RU2486294C1 (en) Method for electrolytic deposition of iron-aluminium alloy
RU2489527C2 (en) Electrolyte composition of antifriction electrolytic zinc-iron alloy for deposition in hydromechanical activation conditions
RU2705843C1 (en) Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy
US2489523A (en) Electrodeposition of tin or lead-tin alloys
RU2263727C2 (en) Method for electrolytic deposition of iron-aluminum alloy
US2432894A (en) Electrodeposition of iron-tungsten alloys
RU2634555C2 (en) Method of electrolytic deposition of iron-cobalt alloy
RU2250936C1 (en) Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat
CN105506687A (en) Electroplating solution for obtaining coating of black nickel
RU2816237C1 (en) Electrolytic deposition method of iron coating
RU2192509C2 (en) Method of electrolytic deposition of iron-tungsten alloy
RU2241074C1 (en) Method for electrolytic deposition of iron/manganese/ phosphorus alloy
RU2174163C1 (en) Method of electrodeposition of ferromolybdenum alloy
RU2230836C1 (en) Method for electrolytic deposition of iron-cobalt alloy
Aykac et al. Determination of internal stress of Ni electroplated samples in sulphamate solutions
CN104831324A (en) Preparation method of Ni-W/SiC composite coating
RU2633866C2 (en) Electrolyte composition of antifriction electrolytic zinc-iron alloy for deposition in hydromechanical activation conditions

Legal Events

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

Effective date: 20150625