Электролит для электроосаждения железных покрытий

 

Изобретение относится к области электроосаждения железных покрытий и может быть использовано для восстановления изношенных деталей на предприятиях автомобильной промышленности, машиностроительных заводах, а также в производстве и при ремонте инструментов и изделий специального назначения. Электролит железнения содержит, г/л: хлорид железа (III) шестиводный 80-100, глюконат кальция 5-10. Нанесение покрытия осуществляют при pH= 0,8-1,8, температуре 20-40^oC, рабочих плотностях тока 10-40 А/дм².

Изобретение относится к железнению с целью восстановления изношенных деталей и может быть использовано на предприятиях автомобильной промышленности, машиностроительных заводах, а также в производстве и ремонте инструментов и изделий специального назначения.

Известен электролит железнения, приготавливаемый на основе хлорида железа (III) и солярной кислоты, с последующей его проработкой в течении 30 40 ч при плотности тока 10- 15 А/дм² и температурой 80 90^o для перевода железа (III) в железо (II). В результате такой проработки получается электролит, содержащий хлорид железа (II) 200 600г/л и соляную кислоту 200 - 600г/л [1] Основным недостатком данного электролита является необходимость длительной проработки электрическим током при повышенной температуре, что влечет за собой большие затраты электроэнергии и тепла, а также рабочего времени. В случае остановки процесса возникает необходимость дополнительной проработки перед началом работы вследствие нестабильности соединений железа (II).

Наиболее близким к изобретению является электролит для электроосаждения железных покрытий на детали сложной формы, содержащий железо (III) в виде хлорида железа (III) шестиводного в количестве более 30 г/л и имеющий pH 0,4-0,9, рабочую температуру раствора 20 95^oС, рабочие катодные плотности тока 5- 50А/дм ² [2] Недостатком известного электролита является низкая его стабильность, с выпадением гидроксидов железа (III) в процессе электролиза вследствии подщелачивания прикатодного пространства. Чтобы уменьшить выпадение гидроксидов, возникает необходимость работы при низких значениях pH и высокой температуре. К недостаткам относится и использование нерастворимых анодов, так как это требует периодической корректировки электролита по хлориду железа (III).

Задачей изобретения является создание высокопроизводительного стабильного в работе и хранении электролита для электроосаждений железных покрытий при одновременном снижении температуры электролиза и тем самым уменьшении затрат на подогрев электролита и дополнительное оборудование.

Решение задачи достигается тем, что в электролит, содержащий хлорид железа (III) дополнительно вводится глюконат кальция, выполняющий роль эффективного стабилизатора коллоидных соединений золей оксигидратов железа, при следующих соотношениях компонентов, г/л: хлорид железа (III) шестиводный 80 100, глюконат кальция 5 10.

Электроосаждение ведут при pH 0,8- 1,8, температуре раствора 20 - 40^oC, рабочие катодные плотности тока составляют 10 40 А/дм ².

Электролит готовят путем растворения хлорида железа (III) шестиводного в дистиллированной воде при температуре 20 60^oC и доведения объема раствора до требуемого значения. Глюконат кальция вводят в уже готовый электролит. До нужного значения pH раствор доводится с помощью концентрированной соляной кислоты или 10 20% раствора едкого натра. После проработки в течение 20 30 мин (из расчета 10 А ч/л) при плотности тока 10 А/дм ² раствор следует охладить до комнатной температуры и довести значение pH до рабочего, после чего проработку повторить. В дальнейшем электролит нуждается в корректировке pH. В качестве анодов используется сталь, например, марки Ст3.

Корректировку электролита по значению pH и содержанию железа осуществляют по данным анализа, глюконата кальция эмпирически.

Так как в процессе электроосаждения используются растворимые аноды, то корректировать электролит по содержанию железа приходится достаточно редко (примерно раз в месяц). Корректировка электролита по значению pH осуществляется соляной кислотой или 10- 20% раствором едкого натра. Корректировку по содержанию глюконата кальция следует провести при появлении " мути " вблизи катода.

Электролит устойчив в работе и хранении более двух месяцев. В процессе электролиза не замечено взаимодействие компонентов электролита, приводящего к ухудшению его действия и изменению качества покрытия.

Пример 1. Электроосаждение проводили из электролита состава (г/л): хлорид железа (III) шестиводный 80, глюконат кальция 5, pH 0,8 при температуре 25^oC на катод из стали марки Ст3. В процессе электролиза при катодной плотности тока 10 А/дм ² были получены качественные, без видимых дефектов покрытия.

Пример 2. Электроосаждение проводили из электролита состава (г/л): хлорид железа (III) шестиводный 90, глюконат кальция 7, pH 1,3. При температуре 30^o на стальном катоде марки Ст3 при плотности тока 30 А/дм ² были получены плотные, хорошо сцепленные с основой железные покрытия толщиной до 0,3 мм.

Пример 3. Состав электролита (г/л): хлорид железа (III) шестиводный 100, глюконат кальция 10, pH 1,8. При плотности тока А/дм ² при температуре 40^oC На катоде марки Ст3 получены покрытия толщиной до 0,5 мм, имеющие хорошее сцепление с основой, плотные, с темным оттенком.

Микроскопический анализ полученных покрытий показал отсутствие микротрещин. Рентгенофазовый анализ показал, что получаемые железные покрытия имеют аморфную структуру.

Формула изобретения

Электролит для электроосаждения железных покрытий, содержащий хлорид железа (III), отличающийся тем, что он дополнительно содержит глюконат кальция при следующем соотношении компонентов, г/л: Хлорид железа (III) шестиводный 80 100 Глюконат кальция 5 10с