SU1090761A1 - Раствор дл катодного нанесени защитных пленок на титановые сплавы - Google Patents

Abstract

РАСТВОР ДЛЯ КАТОДНОГО НАНЕ-СЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПЛЕНОК НА ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ, содержащий оксалат железа (II), щавелевую кислоту, перекись водорода, фторид натри , отличающийс  тем, что, с целью повышени  работоспособности электролита и износостойкости пленок, он дополнительно содержит кислый фторид натри , монофосфат цинка и двуокись марганца при следующем соотношении компонентов, г/л: Оксалат железа

Description

со

о

ч

о Изобретение относитс  к гальвано стегии, а именно к проблеме создани эластичных пленок, предотвращающих схватывание титановых сплавов с инструментом при деформации. Известен раствор дл  химического оксалатировани  легированной стали, содержащей щавелевую кислоту, кислы фторид аммони , натриевую соль мегтанитробензосульфокислоты , желатину окись олова 13. Известен раствор дл  химического оксалатировани  черных металлов, содержащий щавелевую кислоту, кислы фторид натри , тиосульфат натри , нитрат хрома С2. Известен раствор дл  химического рксалатировани  высоколегированной стали, содержащий щавелевую кислоту , хлорид натри , тиосульфат натри , фторид натри , хлорид железа C Однако данные растворы обладают низкой работоспособностью, обеспечивают получение покрытий только в гор чих растворах. Свежесоставленные растворы не позвол ют получить качественные покрыти . Наиболее близким к изобретению  вл етс  раствор дл  оксалатировани титановых сплавов, содержащий щавелевую кислоту, оксалат железа (II), перекись водорода, фторид натри ,:. сульфит натри  (1У) t4 , Однако данной раствор обладает низкой работоспособностью и не позвол ет получать качественные износо стойкие защитные пленки. Целью изобретени   вл етс  повыше  ие работоспособности.электролита и повышение износостойкости пленок. Поставленна  цель достигаетс  тем что раствор дл  катодного нанесени  защитных плено1 на титановые сплавы содержащий оксалат железа (II), щавелевую кислоту, перекись водорода, фторид натри , дополнительно содержит кислый фторид натри , монофосфат цинка и двуокись марганца, при следующем соотношении компонентов, г/л: Оксалат железа (II)12-14 Щавелева  кислота24-28 Перекись водорода (30%-ный раствор)8-10 Фторид натри 10-12 Кислый ВТорид натри 10-12 Монофосфат цинка15-20 Двуокись марганца5-7 Процесс нанесени  пленок рекомендуют проводить при катодной плотности тока 1-2 А/дм и 18-25°С в течение 1-10 мин. Концентраци  оксалата железа, щавелёвой кислоты и перекиси водорода Обусловлена эквивалентными количества1 1и , пропорционально которым компоненты вступают во взаимодействие ,друг с другом Fe (), -н При катодной пол ризации титана и его сплавов в подкисленном растворе, содержащем комплексные анионы железа (III) fe (С2О ) , происходит восстановление железа (III) до железа (II) с образованием труднорастворимого оксалат а железа (II) , который осаждаетс  на поверхности титана . Дл  улучшени  качества оксалатной пленки в раствор вводитс  монофосфат цинка Zn ()2 . При катодной пол ризации за счет увеличени  рН приэлектродного сло  создаютс  услови  выпадени  трехзамещенного нерастворимого фосфата цинка и железа (II). Содержание монофосфата цинка ниже 15 г/л приводит к образованию на поверхности титанового сплава тонких несплошных оксалатных пленок. Повышение концентрации монофосфата цинка вьгше 20 г/л не улучшает качество оксалатных пленок, С целью окислени  осаждающегос t на дне ванн избытка оксалата железа (II) - в ванну добавл ют нерастворимую двуокись марганца, 2FeC204+4H2C2O4+Mn02+2HF Fe(C2O4)} +MnF2+2H2O. Рекомендуема  концентраци  двуоки;си марганца (5-7 г/л) превышает эквивалентное количество (3 г/л) и рассчитана на длительное использование электроли.та, т.е. повышает его работоспособность. Получению качественных пленок способствует введение в раствор активаторов - фторида натри  и кислого фторида натри , которые привод т к понижению рН электролита. При концентрации фторидов ниже 10 г/л получаютс  несплоиные пленки, повышение концигурации более 12 г/л не измен ет качество пленки. Раствор приготавливают следующим образом. Растворение реактивов провод т в объеме воды в п ть раз меньшем, чем абочий объем, воду подогревают до темпер атуры 4 5 - 50 С. Вначале ввод т щавелевую кислоту и тщательно перемешивают до полного растворени . Затем ввод т оксаат железа (II) и перемешивают до бразовани  суспензии, после чего обавл ют перекись водорода небольшими порци ми, не прекраща  перемешивани  до полного окислени  оксалата железа (II) до Н Ре(С2О), . После этого вьщерживают при 70-71 в течение 1 ч, периодическом перемеивании и охлаждают до комнатной температуры . Отдельно приготавливают раствор фторида натри  и кислого фторида натри , раствор ют в небольшом количестве гор чей воды каждый в отдельности Раствор, содержащий (С2О)- , охлаждают и перенос т в полиэтиленевую ванну и затем ввод т при посто нном перемешивании раствор, содержащий фторид натри  и кислый фторид натри ,- Добавл ют двуокись марганца и тщательно перемешивают.Донофосфат цинка раствор ют в небольшом количестве электролита и ввод т в основной раствор. Раствор довод т водой до метки. Раствором сол ной кислоты (1 рН раствора довод т до 3, Электролиз провод т со свинцовыми ансэдами. Введение процесса оксалатировани  при температурах ниже увеличива ет врем  образовани  пленки на титане и ухудшает адгезию пленки с прверхностью титана, Повьциение температуры раствора выше 25с приводит к ухудшению качества оксалатной пленки. Врем  катодной обработки титанового сплава составл ет 1-10 мин, С увеличением времени катодной обработки титана в растворе масса пленки растет и зависимость масса пленки - врем  обработки имеет параболический xapaiKTep. Дальнейшее увеличение времени катодной обработки титана приводит к получению толстых рыхлых покрытий . При плотности тока 1-2 А/дМ образуютс  качественные покрыти . Увеличение плотности тока более 2 Д/дм приводит к формированию несплошных пленок с полосами. В таблице 1 показано вли ние сосггава раствора, плотности тока и вре-г мени пол ризации на качество пленок ч а титановом сплаве В-16, Таблица 1

+ +

моноципСерые , тонкие

3 4 5

Очень тонкие

То же

Черные, неравномерные с полосами

нофосфата цинка

Серо-зеленые, неравномерные,

плотные,

равномерные

Неравномерные, темно-серые

Сера , с Желтый налет желтым оттенком

То же Жетлый налет

Плот ные, серые Плотные, серые

Темно-серые

1

Плотные, светло-серые анца 2

++

Серо-зеленые , шютные , равномерные

3 4 5

Черные, неравномерные с полосами

пленки с хорошим качеством

Образцы титанового сплава В-16 катодно обрабатывали в течение 5 мин в растворе при плотВрем  до полного истирани  пленки (износостойкость), мин ..10

0,030,033 0,036 0,01

Прочное сцепление с поверхностью

Продолжение табл. 1

f+-f

Темно-серые, плотные

+++

Темно-серые, плотные

ности тока 2 А/дм , . Полученные данные представлены в табл. 2.

Таблиц а2

15

Износостойкость покрытий оценивают по убыли массы образца при его перемещении по абразивному кругу (величина зерна 0,2 мм, скорость движени  1 м/с) при контактном давлении 1 кг/мм.

Работоспособность электролита оценивают по площади поверхности титановых деталей, на которую может быть нанесена качественна  оксалатна  пленка, полученна  из 1 л раствора до его корректировани .

виддао из полученных данных, предлагаемый электролит обладает более высокой работоспособностью, а полученные опенки - высокой износостойкостью по сравнению с известным электролитом.

Адгезию пленок провер ли методом изгиба листовых титановых образцов ЗТ-1 толщиной 0,3 мм с покрытием. Предложенное покрытие не отслаиваетс  от поверхности титана при много- кратном изгибе до излома, в то врем  как пленки, полученные из электролита-прототипа , отслаивались при первом перегибе образца на угол 90®,

. Таким образом, предлагаемый электролит обладает высокой работоспособностью и может быть использован дл  получени  плотных износостойких на титане и его сплавах, обеспечивающих отсутствие схватывани  титана с инструментом при значительных контактных напр жени х.

Claims (1)

1. РАСТВОР ДЛЯ КАТОДНОГО НАНЕ—СЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПЛЕНОК НА ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ, содержащий оксалат железа (II), щавелевую кислоту, перекись водорода, фторид натрия, отличающийся тем, что, с целью повышения работоспособности электролита и износостойкости пленок, он дополнительно содержит кислый фторид натрия, монофосфат цинка и двуокись марганца при следующем соотношении компонентов, г/л:

   Оксалат железа (II) 12-14 Щавелевая кислота 24-28 Перекись водорода (30%-ный раствор) 8-10 Фторид натрия 10-12 Кислый фторид натрия 10-12 Монофосфат цинка 15-20 Двуокиси марганца 5-7

   SU.. 1090761..

   >

   ί