RU2664992C1 - Method for electrochemical deposition of highly filled composite chromium coatings with a developed surface structure - Google Patents
Method for electrochemical deposition of highly filled composite chromium coatings with a developed surface structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664992C1 RU2664992C1 RU2017131031A RU2017131031A RU2664992C1 RU 2664992 C1 RU2664992 C1 RU 2664992C1 RU 2017131031 A RU2017131031 A RU 2017131031A RU 2017131031 A RU2017131031 A RU 2017131031A RU 2664992 C1 RU2664992 C1 RU 2664992C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coatings
- dispersed phase
- pulses
- surface structure
- highly filled
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 20
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 title claims description 19
- 239000011651 chromium Substances 0.000 title claims description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 6
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 title 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 alkaline earth metal molybdate Chemical class 0.000 description 2
- FRLJSGOEGLARCA-UHFFFAOYSA-N cadmium sulfide Chemical class [S-2].[Cd+2] FRLJSGOEGLARCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 1
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 description 1
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O azanium;oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [NH4+].[O-][V](=O)=O UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 150000003460 sulfonic acids Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к электрохимическим и электрофоретическим способам нанесения металлических покрытий, в частности к процессу электролитического хромирования и получению композиционных покрытий на его основе, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других областях техники.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to electrochemical and electrophoretic methods of applying metal coatings, in particular to the process of electrolytic chromium plating and the production of composite coatings based on it, and can be used in mechanical engineering, instrumentation and other technical fields.
Известен способ электрохимического получения композиционных покрытий на основе хрома из стандартного электролита, в состав которого входит хромовый ангидрид и серная кислота [1].A known method of electrochemical production of composite coatings based on chromium from a standard electrolyte, which includes chromic anhydride and sulfuric acid [1].
Недостатком данного способа является низкая микротвердость осадков, которая в зависимости от режимов его проведения в ванне хромирования составляет 600-800 кг/мм2.The disadvantage of this method is the low microhardness of precipitation, which, depending on the modes of its conduct in the chromium bath is 600-800 kg / mm 2 .
Известны способы получения хромовых покрытий с развитой структурой [2, 3], где указанный эффект достигается путем введения в электролит алифатических органических сульфокислот, содержащих от 1 до 6 атомов углерода и неорганических солей из ряда молибдат аммония, молибдат щелочного или щелочноземельного металла, ванадат аммония, ванадат щелочного или щелочноземельного металла, цирконат аммония, цирконат щелочного или щелочноземельного металла.Known methods for producing chromium coatings with a developed structure [2, 3], where this effect is achieved by introducing into the electrolyte aliphatic organic sulfonic acids containing from 1 to 6 carbon atoms and inorganic salts from a number of ammonium molybdate, alkali or alkaline earth metal molybdate, ammonium vanadate, alkali or alkaline earth metal vanadate, ammonium zirconate, alkali or alkaline earth metal zirconate.
Недостатком данных методов является низкое значения выхода по току (менее 12%) и отсутствие влияния применяемого способа на микротвердость осадков.The disadvantage of these methods is the low current efficiency (less than 12%) and the absence of the effect of the applied method on the microhardness of precipitation.
Известен способ электрохимического получения композиционных покрытий на основе хрома [4], при котором в кремнефторидном электролите хромирования, содержащем твердые частицы, производится обработка хромового покрытия током обратной полярности.A known method for the electrochemical production of composite coatings based on chromium [4], in which in a silicofluoride chromium electrolyte containing solid particles, the chromium coating is treated with a reverse polarity current.
Недостатком данного способа является наличие режима анодного травления, что вызывает уменьшение толщины покрытия. Также к недостатку можно отнести отсутствие влияния режима тока на содержание твердых частиц в покрытии.The disadvantage of this method is the presence of anode etching, which causes a decrease in coating thickness. Also a disadvantage is the lack of influence of the current mode on the content of solid particles in the coating.
Наиболее близок к предлагаемому способ хромирования в стандартном электролите [4], по которому в электролит непосредственно перед окончанием нанесения хромового покрытия вводят сульфиды цинка или кадмия и производят кратковременный катодный импульс с плотностью тока 500-600 А/дм2. Данный прием позволяет получать поверхностный слой хромового покрытия, насыщенный сульфидами цинка или кадмия, которые выступают в качестве твердой смазки при дальнейшей приработке детали.Closest to the proposed method of chromium plating in a standard electrolyte [4], according to which zinc or cadmium sulfides are introduced into the electrolyte immediately before the chromium coating is applied and a short-time cathode pulse with a current density of 500-600 A / dm 2 is produced. This technique makes it possible to obtain a surface layer of a chromium coating saturated with zinc or cadmium sulfides, which act as a solid lubricant during further running-in of the part.
Недостатком данного способа является модифицирование поверхностного слоя покрытия без изменения без изменения объема хромового осадка. Также к недостатку данного изобретения можно отнести отсутствие влияния применяемого способа на микротвердость осадков.The disadvantage of this method is the modification of the surface layer of the coating without changing without changing the volume of the chromium precipitate. Another disadvantage of this invention is the lack of influence of the applied method on the microhardness of precipitation.
Технической задачей изобретения является получение высоконаполненных композиционных покрытий на основе хрома с развитой структурой поверхности для увеличения микротвердости, маслоемкости и износостойкости хромовых покрытийAn object of the invention is to obtain highly filled composite coatings based on chromium with a developed surface structure to increase the microhardness, oil absorption and wear resistance of chromium coatings
Техническая задача решается путем применения в стандартном электролите хромирования импульсного режима катодного тока с крайне высокой плотностью тока импульса и низкой частотой и продолжительностью импульса.The technical problem is solved by applying a cathode current pulse mode with an extremely high pulse current density and a low frequency and pulse duration in a standard chromium electrolyte.
Ход осуществления изобретенияThe implementation of the invention
В электролите с содержанием: 200-300 г/л хромового ангидрида, 0,5-10 г/л серной кислоты и 1-50 г/л дисперсной фазы применяется импульсный режим катодного тока с плотностью тока импульса от 500 до 2000 А/дм2 в течение электролиза с частотой от 0,005 Гц до 0,023 Гц и продолжительностью от 0,5 до 10 с. Плотность тока, используемая для осаждения хрома в промежутке между импульсами, лежит в диапазоне от 40 до 70 А/дм2. Процесс осаждения осуществляется при температуре 50-65°С.In an electrolyte containing: 200-300 g / l of chromic anhydride, 0.5-10 g / l of sulfuric acid and 1-50 g / l of a dispersed phase, a pulsed cathode current mode with a pulse current density of 500 to 2000 A / dm 2 is used during electrolysis with a frequency of 0.005 Hz to 0.023 Hz and a duration of 0.5 to 10 s. The current density used for the deposition of chromium in the interval between pulses lies in the range from 40 to 70 A / DM 2 . The deposition process is carried out at a temperature of 50-65 ° C.
Применение указанного режима электролиза позволяет получать покрытия с содержанием дисперсной фазы до 18% масс. Микротвердость получаемых покрытий лежит в диапазоне от 1200 до 1800 кг/мм2 в зависимости от интенсивности и продолжительности импульсов тока и плотности тока в промежутке между импульсами. В зависимости от тех же параметров износостойкость покрытия в условиях смазки превышает соответствующее значение для хромовых покрытий без дисперсной фазы в 6-8 раз. Поверхность покрытий полублестящая, по внешнему виду имеющая сходство с «молочным» хромовым осадком. Морфология покрытий развита и не имеет микротрещин.The use of the specified electrolysis mode allows to obtain coatings with a dispersed phase content of up to 18% of the mass. The microhardness of the resulting coatings lies in the range from 1200 to 1800 kg / mm 2 depending on the intensity and duration of the current pulses and current density in the interval between pulses. Depending on the same parameters, the wear resistance of the coating under lubrication conditions is 6-8 times higher than the corresponding value for chromium coatings without a dispersed phase. The surface of the coatings is semi-shiny, in appearance resembling a “milky” chrome deposit. The morphology of coatings is developed and does not have microcracks.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается от известного, применением нескольких импульсов с большей плотностью катодного тока. Также, импульсы производятся в ходе электролиза, а не непосредственно перед его окончанием.Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the inventive method differs from the known, the use of several pulses with a higher cathode current density. Also, pulses are produced during electrolysis, and not immediately before its end.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных способов хромирования не позволил выявить заявляемого способа, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого способа критерию "существенные отличия".Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty." Analysis of known methods of chromium plating did not allow to reveal the proposed method, which allows us to conclude that the proposed method meets the criterion of "significant differences".
Способ нанесения покрытия имеет изобретательский уровень, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками данного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат.The coating method has an inventive step, since no technical solutions have been identified that have features that match the distinguishing features of this invention, and the influence of the distinctive features on the specified technical result is not known.
Заявленное техническое решение можно реализовать в промышленном производстве деталей для пар трения, в работе которых предусмотрена подача смазывающих веществ. Это соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям.The claimed technical solution can be implemented in the industrial production of parts for friction pairs, the operation of which provides for the supply of lubricants. This meets the criterion of "industrial applicability" presented to the invention.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИUSED SOURCES
1. Сайфулин Г.С., Комбинированные электрохимические покрытия и материалы, М., Химия, 1972, с. 98.1. Sayfulin GS, Combined electrochemical coatings and materials, M., Chemistry, 1972, p. 98.
2. Патент US 8277953 В2.2. Patent US 8277953 B2.
3. Патент US 8110087 В2.3. Patent US 8110087 B2.
4. Заявка на изобретение RU 2006131135 А.4. Application for invention RU 2006131135 A.
5. Патент US 2999798.5. Patent US 2999798.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017131031A RU2664992C1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Method for electrochemical deposition of highly filled composite chromium coatings with a developed surface structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017131031A RU2664992C1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Method for electrochemical deposition of highly filled composite chromium coatings with a developed surface structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2664992C1 true RU2664992C1 (en) | 2018-08-24 |
Family
ID=63286864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017131031A RU2664992C1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Method for electrochemical deposition of highly filled composite chromium coatings with a developed surface structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664992C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5582707A (en) * | 1993-11-09 | 1996-12-10 | Golan Galvanics, Ltd. | Electrolyte for electroplating of chromium based coating, having improved wear resistance, corrosion resistance and plasticity |
| RU2187587C1 (en) * | 2001-01-09 | 2002-08-20 | Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Electrolyte for chromium-plating of steels, copper and titanium alloys |
| EP1719827A1 (en) * | 2004-01-30 | 2006-11-08 | Kabushiki Kaisha Riken | Composite chromium plating film and sliding member having the same and its production method |
-
2017
- 2017-09-04 RU RU2017131031A patent/RU2664992C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5582707A (en) * | 1993-11-09 | 1996-12-10 | Golan Galvanics, Ltd. | Electrolyte for electroplating of chromium based coating, having improved wear resistance, corrosion resistance and plasticity |
| RU2187587C1 (en) * | 2001-01-09 | 2002-08-20 | Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Electrolyte for chromium-plating of steels, copper and titanium alloys |
| EP1719827A1 (en) * | 2004-01-30 | 2006-11-08 | Kabushiki Kaisha Riken | Composite chromium plating film and sliding member having the same and its production method |
| RU2006131135A (en) * | 2004-01-30 | 2008-03-10 | Кабусики Кайса Рикен (Jp) | COMPOSITION CHROME PLATED FILM, SLIDING ELEMENT, HAVING THIS FILM, METHOD FOR MANUFACTURING A SLIDING ELEMENT |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ashassi-Sorkhabi et al. | Zinc–nickel alloy coatings electrodeposited from a chloride bath using direct and pulse current | |
| US4092226A (en) | Process for the treatment of metal surfaces by electro-deposition of metal coatings at high current densities | |
| US10662540B2 (en) | Electrolyte for electroplating | |
| CN103320790A (en) | Zinc chemical surface treatment technology | |
| RU2664992C1 (en) | Method for electrochemical deposition of highly filled composite chromium coatings with a developed surface structure | |
| Naik et al. | Electrodeposition of zinc from chloride solution | |
| Zhang et al. | Electrodeposition of Cu-Zn alloy from EMImTfO ionic liquid/ethanol mixtures for replacing the cyanide zincate layer on Al alloy | |
| Danilov et al. | Electroplating of wear-resistant nanocrystalline coatings from a bath containing basic chromium (III) sulfate (chrome tanning agent) | |
| CN115323460A (en) | Electrolytic coloring method for aluminum profile | |
| RU2541246C1 (en) | Manufacturing technique of high-build wear-resistant coating by microarc oxidation | |
| Legkaya et al. | Physicomechanical properties of nickel coating deposited from sulfate nickel plating electrolyte using preliminary underpotential deposition | |
| EP3372710A1 (en) | Electrodeposition of stainless steel layer | |
| Danilov et al. | Electrodeposition of nanocrystalline chromium-carbon alloys from electrolyte based on trivalent chromium sulfate using pulsed current | |
| US2546150A (en) | Method for securing adhesion of electroplated coatings to a metal base | |
| CN101054700A (en) | Method of directly electrodepositing zinc-nickel alloy on magnesium alloy surface | |
| RU2489527C2 (en) | Electrolyte composition of antifriction electrolytic zinc-iron alloy for deposition in hydromechanical activation conditions | |
| Giovanardi et al. | Effect of temperature on pulsed current chromium electrodeposition from Cr (III) aqueous solutions | |
| JP3916222B2 (en) | Surface treatment method of magnesium alloy | |
| RU2231578C1 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-vanadium alloy | |
| RU2516142C2 (en) | Method to modify titanium surface | |
| RU2463392C1 (en) | Method to apply coatings with tungsten carbides | |
| RU2529602C2 (en) | Method to apply chrome coating onto internal surface of cylindrical items | |
| RU2689341C1 (en) | Method for galvanic metallization of steel parts | |
| RU2496924C1 (en) | Modifying method of titanium surface and its alloys | |
| SU1730207A1 (en) | Method of chrome-plating |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190905 |