Электролит для получения покрытий на основе хрома

 

Изобретение относится к электрохимии, а именно к гальванотехнике, в частности к составам электролитов для восстановления деталей. Электролит содержит хромовый ангидрид СrО₃ - 100-250 г/л, хлористый кобальт СоСl₂6Н₂О - 20-60 г/л, гипофосфит натрия NaH₂PO₂H₂O - 2,0-3,5 г/л, серная кислота H₂SO₄ - 1,0-2,5 г/л. Такой состав позволяет увеличить выход по току, скорость осаждения покрытия и микротвердость.

Изобретение относится к электрохимии, а именно к гальванотехнике, в частности к составам электролитов для восстановления деталей.

Известен электролит [1] для получения покрытий на основе хрома, включающий водный раствор хромового ангидрида и серную кислоту при следующем составе компонентов, г/л: Xромовый ангидрид CrO₃ - 150 - 300 Cерная кислота H₂SO₄ - 1,5 - 3,0 Такой электролит при средних показателях называют стандартным и получают при растворении в дистиллированной воде указанного количества хромового ангидрида с последующим добавлением серной кислоты и тщательным перемешиванием [1] . Однако при использовании такого электролита при хромировании параметры получаемого покрытия недостаточны.

Наиболее близким к заявленному является электролит для получения покрытий на основе хрома, включающий водный раствор хромового ангидрида, серную кислоту и неорганические добавки [2] при концентрации двух первых компонент, аналогичной вышеуказанной, причем в качестве неорганической добавки используют соли бария и калия. Использование такого электролита позволяет ускорить процессы получения покрытия на основе хрома, данное покрытие также обладает достаточными параметрами.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение качества получаемого покрытия при одновременном повышении эксплутационных параметров процесса нанесения покрытия при использовании данного электролита.

Указанная техническая задача решается тем, что в качестве добавок используют хлористый кобальт и гипофосфит натрия при следующем соотношении компонентов электролита, г/л воды: Xромовый ангидрид CrO₃ - 100 - 250 Xлористый кобальт CoCl₂6H₂O - 20 - 60 Гипофосфит натрия NaH₂PO₂H₂O - 2,0 - 3,5 Серная кислота H₂SO₄ - 1,0 - 2,5.

Поиск, проведенный по техническим источникам информации показал, что заявленная совокупность неизвестна, т.е. заявленное соответствует условию патентоспособности "новизна". Поскольку электролит состоит из известных составляющих, то заявленное соответствует условию "промышленная применимость". А так как состав был подобран на основе проведенных экспериментов и, следовательно, он неочевиден для специалистов, то заявленное соответствует условию "изобретательский уровень".

Электролит готовят следующим образом. Вначале аналогично представленному в [1] хромовый ангидрид растворяют в дистиллированной воде до величины 120 - 250 г/л, после добавляют серную кислоту при соотношении ангидрида и кислоты среднем как 100 : 1, т.е. 1,0 - 2,5 г/л, хлористый кобальт 20 - 60 г/л и гипофосфит натрия 2 - 3,5 г/л.

В данном электролите при температуре 50 - 55^oC осуществляют процесс нанесения покрытия на основе хрома с кобальтом и фосфором. Эксперименты показали, что плотность тока при этом по сравнению со стандартными величинами, указанными в [1] возрастает до 80 - 160 А/дм² при выходе по току до 60%. Микротвердость покрытия составляет 1300 - 1600 кг/мм² при скорости осаждения до 160 мкм/ч. Эти показатели в 1,5 - 2 раза превосходят показатели параметров, имеющих место при стандартных известных, применяемых на практике составах аналогичной стоимости. Кроме того, при нанесении покрытий на детали, к которым предъявляются высокие требования относительно шероховатости наносимых покрытий (например, плунжеры), увеличение плотности тока играет существенную роль при получении покрытий высокого качества. Это позволяет увеличить как выход по току, так и микротвердость со скоростью осаждения, что обусловлено введением в электролит добавки - хлористого кобальта, чей электролитический эквивалент в 3 - 3,5 раза выше, чем у хрома, и второй добавки - гипофосфита натрия, поскольку ион кобальта восстанавливается до металлического состояния за счет одной молекулы гипофосфита, что позволяет широко применять такой электролит в ремонтном производстве, в то время как применение других составов в данном случае ограничено. В качестве примера можно привести использование данного электролита с содержанием хромового ангидрида 200 г/л, хлористого кобальта - 40 г/л, гипофосфита натрия - 2,5 г/л и серной кислоты - 2 г/л для нанесения покрытия на плунжеры, используемые в автотракторной технике. При осаждении плотность тока составляла 140 А/дм², температура электролита была в указанных выше пределах. Микротвердость полученного покрытия составила 1480 кг/мм², скорость осаждения покрытия составила 142 мкм/ч, а выход по току - 51%. Эти показатели существенно превышают показатели, имеющие место при использовании стандартных электролитов.

Использование электролита представленного состава позволяет получать покрытия с высокими эксплутационными параметрами при высокой эффективности самого процесса нанесения покрытий, что позволяет его широко использовать в ремонтном производстве.

Источники информации: 1. Гальванические покрытия в машиностроении, справочник под ред. Шлугера М.А., т. 1, Москва, Машиностроение, 1985, с. 119 - 160.

2. Патент Российской Федерации N 2031982, кл. C 25 D 3/06, 27.03.95.

Формула изобретения

Электролит для получения покрытий на основе хрома, включающий водный раствор хромового ангидрида, серную кислоту и неорганические добавки, отличающийся тем, что в качестве добавок используют хлористый кобальт и гипофосфит натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хромовый ангидрид CrO₃ - 100 - 250
Хлористый кобальт CoCl₂ 6H₂O - 20 - 60
Гипофосфит натрия NaH₂PO₂ H₂O - 2,0 - 3,5
Серная кислота H₂SO₄ - 1,0 - 2,5