RU2705843C1 - Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy - Google Patents
Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705843C1 RU2705843C1 RU2019100129A RU2019100129A RU2705843C1 RU 2705843 C1 RU2705843 C1 RU 2705843C1 RU 2019100129 A RU2019100129 A RU 2019100129A RU 2019100129 A RU2019100129 A RU 2019100129A RU 2705843 C1 RU2705843 C1 RU 2705843C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- deposition
- coating
- electrolyte
- current
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых, износостойких покрытий, в частности, железоборидных покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей.The invention relates to the field of electrolytic deposition of hard, wear-resistant coatings, in particular, iron-boride coatings used to restore and harden the surfaces of parts.
Известен способ электролитического осаждения сплава железо-бор из электролита, содержащего хлорид железа 300-450 кг/м3, борную кислоту 2,5-60 кг/м3, соляную кислоту 0,5-1,5 кг/м3. Процесс осаждения ведут на переменном асимметричном токе, начиная с коэффициента асимметрии 1,2 и повышая до 6, катодной плотности тока 15-60 А/дм2, температуре электролита 20-40°С и кислотности электролита рН 0,8 (Патент №2250936, 2003 г.)A known method of electrolytic deposition of an alloy of iron-boron from an electrolyte containing iron chloride 300-450 kg / m 3 , boric acid 2.5-60 kg / m 3 , hydrochloric acid 0.5-1.5 kg / m 3 . The deposition process is conducted on an alternating asymmetric current, starting from an asymmetry coefficient of 1.2 and increasing to 6, a cathode current density of 15-60 A / dm 2 , an electrolyte temperature of 20-40 ° C and an electrolyte pH of 0.8 (Patent No. 2250936, 2003)
Недостатком данного способа являются большие пределы расхода легирующего элемента (борная кислота) 2,5-60 кг/м3 и невысокое содержание легирующего элемента в покрытии около 1,0%, что в свою очередь не дает возможность получения максимальной микротвердости и износостойкости электролитического железоборидного покрытия.The disadvantage of this method is the large consumption limits of the alloying element (boric acid) of 2.5-60 kg / m 3 and a low content of the alloying element in the coating of about 1.0%, which in turn does not make it possible to obtain maximum microhardness and wear resistance of the electrolytic iron-boride coating .
Для устранения вышеперечисленных недостатков, предлагается способ электролитического осаждения сплава железо-бор из электролита следующего состава, кг/м3:To eliminate the above disadvantages, a method for electrolytic deposition of an alloy of iron-boron from an electrolyte of the following composition, kg / m 3 :
Процесс осаждения ведут на переменном асимметричном токе, начиная с коэффициента асимметрии 2 и повышая до 7, катодной плотности тока 60-100 А/дм2, температуре электролита 20-30°С. Кислотность электролита находится в пределах рН 0,8-1,2.The deposition process is carried out on an alternating asymmetric current, starting with an asymmetry coefficient of 2 and increasing to 7, a cathode current density of 60-100 A / dm 2 , and an electrolyte temperature of 20-30 ° C. The acidity of the electrolyte is in the range of pH 0.8-1.2.
Электролит данного состава получают соединением водных растворов хлорида железа, декагидробората натрия и лимонной кислоты. Для поддержания кислотности добавляется соляная кислота.An electrolyte of this composition is obtained by combining aqueous solutions of iron chloride, sodium decahydroborate and citric acid. Hydrochloric acid is added to maintain acidity.
Концентрация хлорида железа находится в пределах 200-400 кг/м3. Нижний предел показывает зону минимальной вязкости. Верхний предел показывает зону максимальной электропроводности.The concentration of iron chloride is in the range of 200-400 kg / m 3 . The lower limit indicates the zone of minimum viscosity. The upper limit indicates the zone of maximum electrical conductivity.
Содержание декагидробората натрия находится в интервале 0,6-1,4 кг/м3. Ниже 0,6 кг/м3 применение декагидробората натрия нецелесообразно, т.к. получаемое покрытие по твердости близко к покрытию твердым железом. Выше концентрации 1,4 кг/м3 применение декагидробората натрия приводит к изменению физико-механических свойств покрытия, резко увеличивается хрупкость за счет образования окислов бора, что отрицательно сказывается на износостойкости покрытия.The content of sodium decahydroborate is in the range of 0.6-1.4 kg / m 3 . Below 0.6 kg / m 3 the use of sodium decahydroborate is impractical because the resulting hardness coating is close to hard iron coating. Above a concentration of 1.4 kg / m 3, the use of sodium decahydroborate changes the physicomechanical properties of the coating; brittleness sharply increases due to the formation of boron oxides, which negatively affects the wear resistance of the coating.
Содержание соляной кислоты находится в пределах 1,0-1,5 кг/м3. 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 1,0 кг/м3 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 1.0-1.5 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 1.0 kg / m 3 there is a strong alkalization of the cathode layer. Hydroxide formed in the near-cathode layer is included in the coatings and this worsens their structure.
Содержание лимонной кислоты находится в интервале 4-5 кг/м3. Ниже 4 кг/м3 применение лимонной кислоты нецелесообразно, т.к. лимонная кислота является связующим звеном между декагидроборатом натрия и хлоридом железа. Недостаточное количество лимонной кислоты отрицательно сказывается на качестве электролита, а впоследствии и на содержании легирующего компонента в электроосажденном покрытии. Верхний предел ограничен с экономической точки зрения, т.к. при концентрации больше 5 кг/м3 лимонной кислоты не происходит изменения качества электролита и концентрации легирующего элемента в покрытии. Также лимонная кислота выступает в электролите как стабилизатор и предотвращает образование трехвалентного железа.The content of citric acid is in the range of 4-5 kg / m 3 . Below 4 kg / m 3 the use of citric acid is impractical because citric acid is the link between sodium decahydroborate and iron chloride. An insufficient amount of citric acid negatively affects the quality of the electrolyte, and subsequently the content of the alloying component in the electrodeposited coating. The upper limit is limited from an economic point of view, because at a concentration of more than 5 kg / m 3 of citric acid, there is no change in the quality of the electrolyte and the concentration of the alloying element in the coating. Citric acid also acts as a stabilizer in the electrolyte and prevents the formation of ferric iron.
Переменный асимметричный ток дает возможность вести процесс при пониженной температуре 20-30°С. Нижний предел ограничен диффузионными свойствами электролита. Движение ионов замедленное и скорость осаждения низкая. Выше 30°С использовать электроосаждение покрытий невыгодно, т.к. получаемые покрытия имеют низкую микротвердость.Alternating asymmetric current makes it possible to conduct the process at a low temperature of 20-30 ° C. The lower limit is limited by the diffusion properties of the electrolyte. The movement of ions is slow and the deposition rate is low. Above 30 ° C, the use of electrodeposition of coatings is unprofitable, because the resulting coatings have low microhardness.
Катодная плотность тока находится в пределах 60-100 А/дм2. Ниже 60 А/дм2 плотность тока использовать нецелесообразно, т.к. процесс электролиза имеет низкую скорость осаждения покрытия. При катодной плотности тока больше 100 А/дм2 происходит интенсивное дендритообразование и резко снижается выход по току.The cathodic current density is in the range of 60-100 A / dm 2 . Below 60 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 greater than 100 A / dm 2 , intense dendritic formation occurs and the current efficiency sharply decreases.
Процесс осаждения покрытия происходит на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии 2-7. Начало осаждения проходит 2-3 минуты при коэффициенте асимметрии β=2. При этом образуется покрытие пониженной твердости, которое имеет высокую сцепляемость с основой Gсц=350 МПа. Потом происходит постепенное уменьшение анодной составляющей до коэффициента асимметрии β=7, который характеризуется стабильной скоростью осаждения и высокой микротвердостью покрытия. Дальнейшее повышение β не рекомендуется, т.к. процесс не отличается от осаждения на постоянном токе.The process of deposition of the coating occurs on alternating asymmetric current with an asymmetry coefficient of 2-7. The onset of deposition takes 2-3 minutes with an asymmetry coefficient β = 2. In this case, a coating of reduced hardness is formed, which has high adhesion to the base Gst = 350 MPa. Then, the anode component gradually decreases to the asymmetry coefficient β = 7, which is characterized by a stable deposition rate and a high microhardness of the coating. A further increase in β is not recommended because the process is no different from direct current deposition.
На основе проведенных испытаний оптимальными условиями способа являются условия, приведенные в качестве примера:Based on the tests performed, the optimal conditions of the method are the conditions given as an example:
Электролит состоит из следующих компонентов в количестве, кг/м3:The electrolyte consists of the following components in quantities, kg / m 3 :
Процесс электроосаждения ведут при температуре 25°С и катодной плотности тока 80 А/дм2. Анодом служит малоуглеродистая сталь. Предварительно деталь подвергается обезжириванию венской известью и анодной обработке в растворе 30% серной кислоты. Процесс осаждения начинается при коэффициенте асимметрии 2, который повышают до 7. В дальнейшем осаждение идет при коэффициенте асимметрии 7. Покрытие имеет сцепляемость Gcц=350 МПа, микротвердость 9500 МПа. Состав покрытия: железо - 97%, бор - 3% (в прототипе около 1,0%). Скорость электроосаждения равна 0,5 мм/ч (в прототипе 0,35 мм/ч.).The electrodeposition process is carried out at a temperature of 25 ° C and a cathodic current density of 80 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 an asymmetry coefficient of 2, which is increased to 7. Subsequently, deposition occurs at an asymmetry coefficient of 7. The coating has an adhesion of Gcc = 350 MPa and a microhardness of 9500 MPa. Coating composition: iron - 97%, boron - 3% (in the prototype about 1.0%). The electrodeposition rate is 0.5 mm / h (in the prototype 0.35 mm / h.).
Предлагаемый способ имеет высокую производительность за счет применения переменного асимметричного тока с высокой катодной плотностью и высокое содержание бора в электролитическом покрытии. Он экономически эффективен, т.к. осаждение покрытия происходит при высокой катодной плотности тока и имеет высокую скорость осаждения покрытия до 0,5 мм/ч. Покрытия, полученные предлагаемым способом, обладают высокой микротвердостью и износостойкостью за счет высокого содержания бора в электролитическом покрытии, что позволяет их использовать в ремонтном производстве для восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин.The proposed method has high productivity due to the use of an asymmetric alternating current with a high cathode density and a high boron content in the electrolytic coating. It is cost effective because coating deposition occurs at a high cathodic current density and has a high coating deposition rate of up to 0.5 mm / h. The coatings obtained by the proposed method have high microhardness and wear resistance due to the high boron content in the electrolytic coating, which allows them to be used in the repair industry to restore and harden the surfaces of machine parts.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019100129A RU2705843C1 (en) | 2019-01-09 | 2019-01-09 | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019100129A RU2705843C1 (en) | 2019-01-09 | 2019-01-09 | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705843C1 true RU2705843C1 (en) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019100129A RU2705843C1 (en) | 2019-01-09 | 2019-01-09 | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705843C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2250936C1 (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-27 | Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat |
RU2250935C1 (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-27 | Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова | Electrolyte for coat deposition |
RU2355815C2 (en) * | 2007-04-09 | 2009-05-20 | ФГОУ ВПО Курская государственная сельскохозяйственная академия им. профессора И.И. Иванова | Strengthening method of metallic surfaces sulphocyaniding |
CN102560574A (en) * | 2010-12-21 | 2012-07-11 | 北京中科三环高技术股份有限公司 | Nickel-iron alloy plating solution of neodymium-iron-boron permanent magnet material and method for preparing plated nickel-iron alloy |
-
2019
- 2019-01-09 RU RU2019100129A patent/RU2705843C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2250936C1 (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-27 | Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat |
RU2250935C1 (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-27 | Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова | Electrolyte for coat deposition |
RU2355815C2 (en) * | 2007-04-09 | 2009-05-20 | ФГОУ ВПО Курская государственная сельскохозяйственная академия им. профессора И.И. Иванова | Strengthening method of metallic surfaces sulphocyaniding |
CN102560574A (en) * | 2010-12-21 | 2012-07-11 | 北京中科三环高技术股份有限公司 | Nickel-iron alloy plating solution of neodymium-iron-boron permanent magnet material and method for preparing plated nickel-iron alloy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103757672B (en) | A kind of Zinc-tin alloy electro-plating method | |
US2693444A (en) | Electrodeposition of chromium and alloys thereof | |
RU2705843C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy | |
KR101998605B1 (en) | Zn-Ni alloy electroplating agent, and Electroplating method using the same | |
RU2634555C2 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-cobalt alloy | |
RU2401328C1 (en) | Method of electrolytic depostion of iron-vanadium-cobalt alloy | |
US2392871A (en) | Chromium plating | |
RU2285065C1 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-chromium alloy | |
US20040031694A1 (en) | Commercial process for electroplating nickel-phosphorus coatings | |
RU2263727C2 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-aluminum alloy | |
US2489523A (en) | Electrodeposition of tin or lead-tin alloys | |
JP5747441B2 (en) | Method for producing electrogalvanized steel sheet | |
RU2486294C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-aluminium alloy | |
RU2816237C1 (en) | Electrolytic deposition method of iron coating | |
RU2239672C2 (en) | Method of an electrolytic deposition of iron-molybdenum-cobalt alloy | |
RU2230836C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-cobalt alloy | |
RU2410473C1 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-titanium-cobalt alloy | |
RU2250935C1 (en) | Electrolyte for coat deposition | |
RU2174163C1 (en) | Method of electrodeposition of ferromolybdenum alloy | |
KR101353803B1 (en) | Fe-BASED ELETROLYTE FOR GALVANIZED STEEL SHEETS IN SULFURIC BATH | |
US2331751A (en) | Process of electrodepositing hard nickel plating | |
RU2231578C1 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-vanadium alloy | |
RU2241074C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron/manganese/ phosphorus alloy | |
RU2250936C1 (en) | Method for electrolytic deposition of iron-boron alloy-based coat | |
RU2192509C2 (en) | Method of electrolytic deposition of iron-tungsten alloy |