Электролит для получения износостойких хромовых покрытий

 

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано для электрохимического осаждения хромовых покрытий. Электролит для получения износостойких хромовых покрытий содержит, г/л: хромовый ангидрид 250 - 300, серную кислоту 2,5 - 3,0, высушенную траву сложноцветного растения 50 - 70. В качестве высушенной травы сложноцветного растения электролит содержит аптечную ромашку, тысячелистник, девясил, анис, фенхель или чабрец. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Заявляемое изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано для электрохимического осаждения хромовых покрытий.

Известны электролиты хромирования, содержащие хромовый ангидрид, серную кислоту и органическую добавку [1, 2] Однако указанные электролиты, содержащие в качестве органической добавки метиленовый голубой [1] и галловую кислоту [2] обладают не удовлетворяющими современным требованиям рассеивающей способностью, выходом хрома по току и износостойкостью, кроме того, проведение процесса возможно только в диапазоне плотностей тока 54 100 А/дм₂ при температуре 60 70^oC.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электролит для получения износостойких хромовых покрытий, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту и органическую добавку [3 прототип] Электролит имеет следующий состав, г/л: хромовый ангидрид 250 300 серная кислота 2,5 3,0 КЕК (органическая добавка) 3,0 6,0 Недостатком названного электролита является недостаточно высокий выход хрома по току.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение выхода хрома по току.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что электролит для получения износостойких хромовых покрытий, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту и органическую добавку, в качестве органической добавки содержит высушенную траву сложноцветного растения при следующем соотношении компонентов, г/л: хромовый ангидрид 250 300 серная кислота 2,5 3,0 высушенная трава сложноцветного растения 50 70 В качестве сложноцветного растения электролит содержит аптечную ромашку или тысячелистник, или девясил, или анис, или фенхель, или чабрец.

В 100 г высушенной травы содержится 0,8 1,0 г азулена вещества, относящегося к классу небензоидных карбоциклических систем с ароматическими свойствами. Азулен (бицикло /5, 3, 0/ декопентаен) имеет структурную формулу

Азулен входит в состав эфирного масла растений семейства сложноцветных (5%).

Азулен, растворяясь в растворе хромовой кислоты, присоединяет протон в положение 1 и образует азуленовый катион. В процессе электролиза при избытке протонов и ионов Cr⁺³ создаются благоприятные условия для образования металлоорганического комплекса с азуленовым катионом. Процесс Cr⁺⁶__ Cr⁺³__Cr⁰ ускоряется в присутствии органического соединения, так по прототипу таким соединением является KEK, а в предлагаемом изобретении азулен. Наряду с образованием металлоорганического комплекса благодаря азулену происходит изменение величины перенапряжения водорода. Потенциал восстановления ионов водорода смещается в более электроотрицательную область и тем сильнее, чем выше концентрация азулена. Таким образом, в присутствии азулена скорость восстановления ионов водорода уменьшается, а ионов хрома до металла увеличивается. Изменение структуры молекулы азулена в прикатодном пространстве не происходит, лишь углеродный скелет частично насыщается водородом, но в прианодной части следует дегидрирование молекулы и вновь образуется молекула азулена (регенерация).

Технический эффект увеличение скорости восстановления Cr⁺⁶ до металлического хрома Cr⁰ за счет образования азуленового катиона и последующего получения металлоорганического комплекса с азуленовым катионом, способствующим активации катодной поверхности и повышению электропроводности катодной пленки.

Заявителю не известно использование высушенной травы сложноцветного растения с достижением указанного технического эффекта, что свидетельствует о соответствии заявляемого объекта критерию "Изобретательский уровень".

Электролит готовят следующим образом.

В раствор хромового ангидрида с серной кислотой (стандартный электролит хромирования) добавляют высушенную траву сложноцветного растения: аптечной ромашки, или тысячелистника, или девясила, или аниса, или фенхеля, или чабреца и кипятят в течение 5 минут. После отстаивания и охлаждения раствор используют для электроосаждения хрома. Готовят по три состава электролита с каждым из перечисленных растений, отличающихся друг от друга содержанием сухой травы, соответственно (г/л): 50, 60 и 70, хромового ангидрида 250, 280 и 300 и серной кислоты 2,5; 2,8; 3,0.

Электролит по прототипу готовят следующим образом, состав, г/л:
хромовый ангидрид 280
серная кислота 2,8
KEK 4,5
Электроосаждение хрома из электролита с различным содержанием высушенной травы сложноцветного растения проводят при температуре 20^oC и плотности тока 25 А/дм².

В таблице представлены результаты экспериментов, проведенных с аптечной ромашкой.

Их анализ показывает, что при температуре 20^oC и плотности тока 25 А/дм² и содержании ромашки, равном 50 70 г/л, выход хрома по току составляет 58 59% рассеивающая способность электролита достигает от 85 до 93% износостойкость до 4500 циклов, покрываемость углублений на деталях удовлетворительная (вспомогательные аноды отсутствуют), осадки полублестящие, качественные.

Рассеивающая способность как электролита-прототипа, так и заявляемого измерялась в одной и той же ячейке Филда прибором по а.с. N 972385 "Способ измерения РС электролитов и устройство для его осуществления". Износостойкость хромовых покрытий определялась по типовой методике на машине "ШКОДА-САВИН".

Результаты, аналогичные представленным в таблице, получены при испытаниях электролитов, содержащих тысячелистник, или девясил, или анис, или фенхель, или чабрец.

Источники информации
1. А.с. СССР N 306176, C 25 D 3/10.

2. А.с. СССР N 309976, C 25 D 3/10.

3. А.с. СССР N 1709766, C 25 D 3/10, прототип.

Формула изобретения

1. Электролит для получения износостойких хромовых покрытий, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту и органическую добавку, отличающийся тем, что в качестве органической добавки он содержит высушенную траву сложноцветного растения при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хромовый ангидрид 250 300
Серная кислота 2,5 3,0
Высушенная трава сложноцветного растения 50 70
2. Электролит по п. 1, отличающийся тем, что в качестве высушенной травы сложноцветного растения он содержит аптечную ромашку, тысячелистник, девясил, анис, фенхель или чабрец.

РИСУНКИ

Рисунок 1