RU2046155C1 - Method for applying coatings from iron and iron alloys - Google Patents
Method for applying coatings from iron and iron alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2046155C1 RU2046155C1 SU5025548A RU2046155C1 RU 2046155 C1 RU2046155 C1 RU 2046155C1 SU 5025548 A SU5025548 A SU 5025548A RU 2046155 C1 RU2046155 C1 RU 2046155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- current
- coating
- frequency
- coatings
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title abstract description 23
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 14
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 claims abstract 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010409 ironing Methods 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 3
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical class [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 101001123530 Nicotiana tabacum Putrescine N-methyltransferase 3 Proteins 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 229910001447 ferric ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical group 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрохимическим способам нанесения металлических покрытий и может быть использовано в промышленности как для восстановления изношенных деталей, так и для обработки готовых изделий с целью придания им требуемых свойств: повышенной твердости и износоустойчивости, определенных электромагнитных характеристик и т.п. The invention relates to electrochemical methods for applying metal coatings and can be used in industry both for the restoration of worn parts, and for processing finished products in order to give them the required properties: increased hardness and durability, certain electromagnetic characteristics, etc.
Для проведения процесса нанесения покрытия на основе железа (железнение, отслаивание) электрохимическими методами обычно используют постоянный ток, а в качестве электролита хлористые или сернокислые соединения [1] Наиболее распространены способы получения покрытий из горячих хлористых электролитов на постоянном токе, а в качестве добавок, связывающих ионы трехвалентного железа и стабилизирующих электролит, используют аскорбиновую кислоту [2] йодистый калий [3] или другие вещества, образующие комплексные ионы с трехвалентным железом. For the process of coating based on iron (ironing, peeling), direct current is usually used by electrochemical methods, and chloride or sulfate compounds are used as the electrolyte [1] The most common methods for producing coatings from hot direct current chloride electrolytes, and as additives that bind ferric ions and stabilizing electrolyte, use ascorbic acid [2] potassium iodide [3] or other substances that form complex ions with ferric iron.
Процесс электроосаждения при нестационарных режимах электролиза (переменный ток с неполным выпрямлением, реверсированный, однополупериодный, импульсный, пульсирующий) ведет к увеличению производительности и возможности в широком интервале изменять физико-химические свойства гальванических покрытий [4] Использование переменного асимметричного тока способствует получению более плотных и мелкозернистых покрытий, позволяет повысить верхний предел рабочей плотности тока для получения совершенного по структуре покрытия. The process of electrodeposition under non-stationary electrolysis conditions (alternating current with incomplete rectification, reversed, half-wave, pulsed, pulsating) leads to an increase in productivity and the ability to change the physicochemical properties of galvanic coatings in a wide range [4] Using an alternating asymmetric current helps to produce denser and finer-grained coatings, allows you to increase the upper limit of the working current density to obtain a perfect coating structure.
По известному способу процесс электроосаждения пленки железо-никелевого сплава ведут переменным током, наложенным на постоянный с целью предотвращения роста рН в приэлектродном слое электролита, что очень важно при осаждении металлов группы железа. Частота, амплитуда и соотношение значений составляющих переменного и постоянного токов влияют на состав и качество осажденного покрытия. Способ [5] выбранный в качестве прототипа, включает железнение образцов при комнатной температуре в хлористых электролитах по многоступенчатой схеме обработки переменным током промышленной частоты, затем постоянным. Известный способ реализуется следующим образом: обрабатываемые детали завешиваются в ванну для железнения с электролитом, содержащим хлорид железа и никеля, и выдерживаются без тока 15-20 с. После этого в течение 5-10 с ведется обработка переменным током промышленной частоты плотностью 25 А/дм2, а затем асимметричным током, получаемым постепенным, в течение 2-3 мин снижением анодной составляющей тока к катодной до отношения 1: 20, после чего проводится осаждение постоянным током с плотностью 20-40 А/дм2 до получения покрытия заданного размера.According to the known method, the process of electrodeposition of a film of an iron-nickel alloy is conducted by alternating current superimposed on a constant current in order to prevent a rise in pH in the near-electrode layer of the electrolyte, which is very important during the deposition of metals of the iron group. The frequency, amplitude and ratio of the components of the alternating and direct currents affect the composition and quality of the deposited coating. The method [5], selected as a prototype, involves ironing samples at room temperature in chloride electrolytes according to a multi-stage processing circuit with alternating current of industrial frequency, then constant. The known method is implemented as follows: the workpieces are hung in a bath for ironing with an electrolyte containing iron chloride and nickel, and are kept without current for 15-20 s. After that, for 5-10 s, processing is carried out with alternating current of industrial frequency with a density of 25 A / dm 2 , and then with an asymmetric current obtained by gradually reducing the anode component of the current to the cathode component to a ratio of 1: 20 for 2-3 minutes, after which DC precipitation with a density of 20-40 A / dm 2 to obtain a coating of a given size.
При всем разнообразии известных способов железнения ни один из них, включая и прототипы, не обеспечивает требуемых на настоящий момент времени таких характеристик как высокая производительность процесса, простота технологического оснащения и доступность простых растворов электролитов без легирующих добавок для получения качественного покрытия. With all the variety of known methods of ironing, none of them, including prototypes, does not provide the characteristics required at the present time such as high process productivity, ease of technological equipment and the availability of simple solutions of electrolytes without alloying additives to obtain a high-quality coating.
Предлагаемый способ нанесения покрытия включает, как и прототип, осаждение из растворов электролитов на основе солей двухвалентного железа переменным асимметричным током, однако в отличие от него, процесс нанесения покрытия полностью проводят на переменном асимметричном токе с частотой 720-850 Гц. The proposed coating method includes, like the prototype, precipitation from solutions of electrolytes based on ferrous salts with an alternating asymmetric current, however, in contrast, the coating process is completely carried out on an alternating asymmetric current with a frequency of 720-850 Hz.
Многочисленными исследованиями подтверждается интенсификация процесса электроосаждения на переменном асимметричном токе. Получение качественных во всех отношениях покрытий происходит благодаря выравниванию концентрации катионов в приэлектродном слое и во всем объеме электролита за счет периодического анодного растворения, что позволяет повысить верхний предел рабочей плотности тока и увеличить скорость электролиза. Numerous studies confirm the intensification of the process of electrodeposition on an asymmetric alternating current. High-quality coatings are obtained in all respects due to equalization of the concentration of cations in the near-electrode layer and in the entire electrolyte volume due to periodic anodic dissolution, which makes it possible to increase the upper limit of the working current density and increase the electrolysis rate.
Экспериментальными исследованиями было показано, что микротвердость покрытия превышает в 1,4 раза микротвердость образцов, обработанных по способу-прототипу. Были проведены различные токовые режимы: диапазон частот переменного асимметричного тока 50-1000 Гц; плотность тока и соотношение катодной составляющей тока к анодной, а также электролиты (сернокислые, хлористые) и сделано заключение о том, что в диапазоне частот 720-850 Гц при различных значениях других характеристик процесса наблюдается улучшение физико-механических свойств покрытия по сравнению с известными способами. Значение плотности тока, протекающего через электролит, зависит от его состава, от концентрации соли выделяемого металла и ионов водорода, а также от температуры раствора. Чем выше концентрация, тем выше допустимая плотность тока. Experimental studies have shown that the microhardness of the coating exceeds 1.4 times the microhardness of the samples processed by the prototype method. Various current modes were carried out: frequency range of an asymmetric alternating current of 50-1000 Hz; the current density and the ratio of the cathode component of the current to the anode, as well as electrolytes (sulfate, chloride), and it was concluded that in the frequency range 720-850 Hz at various values of other process characteristics, an improvement in the physicomechanical properties of the coating is observed compared to known methods . The value of the density of the current flowing through the electrolyte depends on its composition, on the concentration of the salt of the released metal and hydrogen ions, and also on the temperature of the solution. The higher the concentration, the higher the permissible current density.
Экспериментально показано, что в пределах указанных значений частоты тока при отношении катодной составляющей к анодной 1к:1a 9:1 покрытия из железа имеют блестящий вид, мелкокристаллическую структуру, обусловленную упорядоченным ростом кристаллов в направлении, параллельном плоскости электрода, а твердость покрытия достигает значения 810 кг/мм2.It has been experimentally shown that, within the indicated current frequency, with a cathode to anode component ratio of 1 to : 1 a 9: 1, iron coatings have a brilliant appearance, a fine-crystalline structure due to ordered crystal growth in a direction parallel to the electrode plane, and the coating hardness reaches 810 kg / mm 2 .
В качестве конкретного примера реализации предложенного способа рассмотрим процесс обработки образцов из малоуглеродистой стали. Образец после обезжиривания и электрохимического травления в подкисленном растворе хлорного железа помещают в электролитическую ванну с электролитом, содержащим, г/л: FeSO4 200; NaCl 50; H2SO4 1-2; гликол 0,3. Затем плавно, со скоростью 0,1 А/мин, подают на электроды переменный асимметричный ток. В качестве электродов использовали плоские диски из стали-3, обратная сторона которых, как и стержень подвески, покрыта изоляционным материалом. Осаждение проводили при комнатной температуре, плотности тока 10 А/дм2 при отношении катодной к анодной составляющей тока, равной 9:1, на частоте 800 Гц в течение 30 мин.As a specific example of the implementation of the proposed method, we consider the process of processing samples of mild steel. After degreasing and electrochemical etching in an acidified solution of ferric chloride, the sample is placed in an electrolytic bath with an electrolyte containing, g / l: FeSO 4 200; NaCl 50; H 2 SO 4 1-2; glycol 0.3. Then, smoothly, at a speed of 0.1 A / min, an alternating asymmetric current is supplied to the electrodes. As the electrodes used flat disks made of steel-3, the reverse side of which, like the suspension rod, is covered with insulating material. Deposition was carried out at room temperature, a current density of 10 A / dm 2 at a ratio of cathodic to anodic component of current equal to 9: 1, at a frequency of 800 Hz for 30 min.
Проверку качества покрытия осуществляли путем измерения микротвердости на специальном приборе ПМТ-3 по ГОСТу 9450-60, а также фотографированием состояния поверхности покрытия на металлографическом микроскопе МИМ-7. По сравнению с исходным образцом с твердостью в 131 единицу, твердость полученного покрытия составила 786 кг/мм2, т.е. превышает исходную в 6 раз. Для сравнения приведем данные, полученные при использовании в процессе тока промышленной частоты: увеличение микротвердости по сравнению с исходной наблюдалось примерно в 3 раза.The quality control of the coating was carried out by measuring the microhardness on a special device PMT-3 according to GOST 9450-60, as well as photographing the state of the surface of the coating on a MIM-7 metallographic microscope. Compared with the initial sample with a hardness of 131 units, the hardness of the resulting coating was 786 kg / mm 2 , i.e. exceeds the original 6 times. For comparison, we present the data obtained when using an industrial frequency current in the process: an increase in microhardness compared to the initial one was observed by about 3 times.
Установка для осуществления предлагаемого способа включает в себя стандартные узлы: электролитическую ванну, низкочастотный генератор, усилитель мощности, устройство для формирования сигнала асимметричной формы и измерительные приборы. Installation for implementing the proposed method includes standard components: electrolytic bath, low-frequency generator, power amplifier, device for generating an asymmetric signal and measuring instruments.
Таким образом, предлагаемый способ прост в реализации и позволяет получать покрытия с физико-механическими свойствами, требующимися для конкретного изделия изменением частоты переменного асимметричного тока. С использованием тех же приемов можно осуществлять электрохимическое травление изделий перед их железнением. Thus, the proposed method is simple to implement and allows you to obtain coatings with physico-mechanical properties required for a particular product by changing the frequency of an alternating asymmetric current. Using the same techniques, it is possible to carry out electrochemical etching of products before ironing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5025548 RU2046155C1 (en) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | Method for applying coatings from iron and iron alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5025548 RU2046155C1 (en) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | Method for applying coatings from iron and iron alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2046155C1 true RU2046155C1 (en) | 1995-10-20 |
Family
ID=21596016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5025548 RU2046155C1 (en) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | Method for applying coatings from iron and iron alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2046155C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2147629C1 (en) * | 1999-10-26 | 2000-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром" | Process of electrolytic restoration of worn-out surfaces of parts by cold iron plating |
| RU2164560C1 (en) * | 1999-11-02 | 2001-03-27 | Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова | Method of electrodeposition of iron-phosphorus alloy |
| RU2174163C1 (en) * | 2000-02-22 | 2001-09-27 | Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова | Method of electrodeposition of ferromolybdenum alloy |
-
1992
- 1992-02-04 RU SU5025548 patent/RU2046155C1/en active
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 1. Вайнер Я.В., Дасоян М.А. Технология электрохимических покрытий. Л.: Машиностроение, 1972, с.456. * |
| 2. Авторское свидетельство СССР N 168570, кл. C 25D 3/20, 1965. * |
| 3. Авторское свидетельство СССР N 204083, кл. C 25D 3/20, 1967. * |
| 4. Шульгин Л.П. Электрохимические процессы на переменном токе. Л.: Наука, 1975, с.9. * |
| 5. Авторское свидетельство СССР N 168569, кл. C 25D 5/18, 1965. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2147629C1 (en) * | 1999-10-26 | 2000-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром" | Process of electrolytic restoration of worn-out surfaces of parts by cold iron plating |
| RU2164560C1 (en) * | 1999-11-02 | 2001-03-27 | Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова | Method of electrodeposition of iron-phosphorus alloy |
| RU2174163C1 (en) * | 2000-02-22 | 2001-09-27 | Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова | Method of electrodeposition of ferromolybdenum alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4652348A (en) | Method for the production of alloys possessing high elastic modulus and improved magnetic properties by electrodeposition | |
| US4092226A (en) | Process for the treatment of metal surfaces by electro-deposition of metal coatings at high current densities | |
| CA1059059A (en) | Producing a coloured oxide on an article of aluminium or aluminium alloy | |
| JPH0463159B2 (en) | ||
| US3454376A (en) | Metal composite and method of making same | |
| US20070295608A1 (en) | Electrolytic Method For Phosphating Metallic Surfaces And Metall Layer Phosphated Thereby | |
| JPS58177494A (en) | Anodizing bath and anodizing method for aluminum coated parts | |
| US4159926A (en) | Nickel plating | |
| US4076597A (en) | Method of forming iron foil at high current densities | |
| RU2046155C1 (en) | Method for applying coatings from iron and iron alloys | |
| US3729396A (en) | Rhodium plating composition and method for plating rhodium | |
| US3111464A (en) | Electrodeposition of chromium and chromium alloys | |
| SU717157A1 (en) | Method of electrochemical metallic plating | |
| JPS61238994A (en) | Method for precipitating palladium-nickel alloy | |
| US4189357A (en) | Method of treating a substrate material to form an electrode | |
| JPH0472098A (en) | Production of aluminum substrate for printing plate | |
| US3732152A (en) | Anodized magnesium and magnesium alloys | |
| JPH0230790A (en) | Method for electrodepositing alloy | |
| SU1758091A1 (en) | Method of producing iron-vanadium coat | |
| US3374154A (en) | Electroforming and electrodeposition of stress-free nickel from the sulfamate bath | |
| JPH0240751B2 (en) | ||
| FR2525049A1 (en) | CIRCUIT ARRANGEMENT COMPRISING A DIFFERENTIAL AMPLIFIER | |
| SU1544846A1 (en) | Method of electrolytic deposition of nickel coatings with titanium oxide inclusions | |
| Maksimović et al. | The effect of constant and pulsating potentials on the electrodeposition of nickel-iron alloys | |
| JP2540110B2 (en) | Electro aluminum plating method |