Патент на изобретение №2164560
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ЖЕЛЕЗО-ФОСФОР
(57) Реферат: Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых износостойких покрытий, в частности железофосфорных покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей. Осаждение ведут из электролита, содержащего, г/л: хлористое железо 350-400, соляную кислоту 0,6-0,8, гипофосфит натрия 2-12, на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии 1,2-6, при катодной плотности тока 35-45 А/дм2, температуре электролита 30-50°С. Способ позволяет получать покрытия с высокой микротвердостью и износостойкостью. Изобретение относится к электролитическому осаждению твердых износостойких покрытий, в частности железофосфорных покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей. Известен способ электролитического осаждения сплава железо-фосфор из электролита, содержащего хлористое железо 150-350 г/л, соляную кислоту 1-2,4 г/л, гипофосфит натрия (калия) 3,5-7,0 г/л, сахарин 3-4 г/л. Процесс ведется при плотности тока 10-35 А/дм2 и температуре 60-80oC (а.с. N 264098, МПК C 25 D 3/56. Способ электролитического осаждения сплава железо-фосфор, авт. А. А. Лашас). Недостатком известного способа является проведение процесса при высокой температуре, слабая сцепляемость с основой, требуется частая корректировка. За прототип взят известный способ электролитического железнения на основе электролита, содержащего хлористое железо, соляную кислоту, гипофосфит натрия (калия). Процесс ведется при температуре 75-80oC и катодной плотности тока 25-30 А/дм2 (a.с. N 166869, МПК C 23 B 5/04. Способ электролитического железнения, авт. А.А. Лашас и И.Н. Выстрелков). Недостатком данного способа является недостаточная микротвердость получаемых покрытий и сравнительно низкая их износостойкость. Для повышения микротвердости получаемых покрытий и повышения их износостойкости предлагается способ электролитического осаждения сплава железо-фосфор из электролита, содержащего, г/л: Хлористое железо – 350-400 Соляная кислота – 0,6-0,8 Гипофосфит натрия – 2-12 Процесс осаждения ведут на переменном асимметричном токе, начиная с коэффициента асимметрии 1,2 и повышая до 6, катодной плотности тока 35-45 А/дм2, температуре электролита 30-50oC. Концентрация хлористого железа находится в пределах 350-400 г/л. Нижний предел показывает зону минимальной вязкости. Верхний предел показывает зону максимальной электропроводности (Швецов А. Н. Основы восстановления деталей осталиванием. Омск, 1973, с. 77-79). Содержание соляной кислоты находится в пределах 0,6-0,8 г/л. 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 0,6 г/л происходит сильное защелачивание прикатодного слоя. Гидроокись, образующаяся в прикатодном слое, включается в покрытия и этим ухудшает их структуру. Содержание гипофосфита натрия находится в интервале 2-12 г/л. Ниже 2 г/л применение гипофосфита натрия нецелесообразно, т.к. получаемое покрытие по твердости близко к покрытию твердым железом. Выше 12 г/л применение гипофосфита натрия приводит к изменению физико-механических свойств покрытия, резко увеличивается хрупкость, что отрицательно сказывается на износостойкости покрытия. Температурный интервал находится в пределах 30-50oC. Нижний предел ограничен диффузионными свойствами электролита. Движение ионов замедленное, и скорость осаждения покрытия низкая. Выше 50oC использовать электролит невыгодно с экономической точки зрения. Качественного изменения покрытия не происходит, однако увеличиваются затраты на подогрев электролита. Катодная плотность тока находится в пределах 35-45 А/дм2. Ниже 35 А/дм2 плотность тока использовать нецелесообразно, т.к. процесс электролиза имеет низкую скорость осаждения покрытия. При катодной плотности тока больше 45 А/дм2 происходит интенсивное дендридообразование и резко снижается выход потока. Начало осаждения покрытия происходит начиная с коэффициента асимметрии 1,2, который обеспечивает высокую сцепляемость покрытия с основой Gсц = 300 МПа. Если коэффициент асимметрии ниже 1,2, процессa осаждения не происходит. В процессе электроосаждения коэффициент асимметрии увеличивается до 6, который характеризуется стабильной скоростью осаждения. Дальнейшее повышение коэффициента асимметрии не рекомендуется, т. к. с дальнейшим снижением анодной составляющей процесс переходит на постоянный ток. На основе проведенных испытаний оптимальными условиями способа являются условия, приведенные в качестве примера. Электролит состоит из следующих компонентов в количестве, г/л: Хлористое железо – 350 Соляная кислота – 0,7 Гипофосфит натрия – 8 Процесс электролитического покрытия ведут при температуре 40oC и катодной плотности тока 40 А/дм2. Процесс осаждения начинается при коэффициенте асимметрии 1,2, который повышают до 5. В дальнейшем осаждение идет при коэффициенте асимметрии 5. Покрытие имеет сцепляемость Gсц = 300 МПа, микротвердость 7500 МПа. Скорость осаждения равна 0,3 мм/ч. Предлагаемый способ позволяет получать покрытия с высокой микротвердостью и износостойкостью, что дает возможность использовать его в народном хозяйстве для восстановлении и ремонта деталей машин. Формула изобретения
Хлористое железо – 350 – 400 Соляную кислоту – 0,6 – 0,8 Гипофосфит натрия – 2 – 12 на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии 1,2 – 6, при катодной плотности тока 35 – 45 А/дм2, температуре электролита 30 – 50oС. MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 03.11.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 13-2004
Извещение опубликовано: 10.05.2004
|
||||||||||||||||||||||||||
