Раствор для катодного нанесения защитных пленок на титановые сплавы

Раствор для катодного нанесения защитных пленок на титановые сплавы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РАСТВОР ДЛЯ КАТОДНОГО НАНЕ-СЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПЛЕНОК НА ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ, содержащий оксалат железа (II), щавелевую кислоту, перекись водорода, фторид натрия, отличающийся тем, что, с целью повышения работоспособности электролита и износостойкости пленок, он дополнительно содержит кислый фторид натрия, монофосфат цинка и двуокись марганца при следующем соотношении компонентов, г/л: Оксалат железа

(191 (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

З(я) С 25 D 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, l3 жЬ: эйИЙжРа

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3471525/22-02 (22) 19.07.82 (46) 07.05.&4.Бюл. Р 17 (72) Ф.Ф,Ажогин, Т.И.Курилович, А.И.Воробьев, В,Н.Высоцкая. . и Е.Н.Особенкова (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени вечерний металлургический институт (53) 621.357.359(088.8) (56) 1. Заявка Японии Р 47-84986, кл. 13 A 41, С 23 F 7/20, 1977.

2. Заявка Японии Р 52-4255, кл. 12 A 41, С 23 F 7/20, 1977.

3. Патент IIHP 9 76986, кл. С 23 F 7/20, 1976.

4. Авторское свидетельство СССР

В 411173, кл, C 23 F 7/18, 1971. (54) (57) РАСТВОР ДЛЯ КАТОДНОГО НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ IIJIFHOK HA THTAHOBblE

СПЛАВЫ, содержащий оксалат железа (II ) щавелевую кислоту, перекись водорода, фторид натрия, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения работоспособности электролита и износостойкости пленок, он дополнительно содержит кислый фторид натрия, монофосфат цинка и двуокись марганца при следующем соотношении компонентов, r/ëã

Оксапат железа (II) 12-14

Шавелевая кислота 24-2&

Перекись водорода (ЗОВ-ный раствор) 8-10

Фторид натрия 10-12 Е

Кислый:фторид натрия 10-12

-Монофосфат цинка l5-20

Двуокись марганца 5-7

1090761 ненты вступают во в заимоде йст вие друг с другом

2FeC2O4+4H2С20 +Н О =2Н )Fe (С204)з1+

0 24 2 2422 Э243

При катодной поляризации титана и его спланов в подкисленном растворе, одержащем комплексные анионы железа (III) (de (С 04) )Э, п оисходит восстановление железа (III) до железа (II) с образованием труднорастворимого оксалата железа (II) РеС204, который осаждается на поверхности титана.

Для улучшения качества оксалатной пленки в растнор вводится монофосфат цинка Zn(H>P04)2 . .При катодной поляризации за счет увеличения рН приэлектродного слоя создаются условия выпадения трехзамещенного нерастворимого фосфата цинка и железа (II).

Содержание монофосфата цинка ниже 15 г/л приводит к образованию на поверхности титанового сплава тонких несплошных оксалатных пленок. Повышение концентрации монофосфата цинка выше 20 г/л не улучшает качество оксалатных пленок.

С целью окисления осаждающегосяt на дне ванны избытка оксалата железа (II) — FeC204 в ванну добавляют нерастворимую двуокись марганца.

2FeC2O4+4H2C2O +ИпО +2НР =

=2НЭ (Fe (C204)> ) NnF2+2H20.

Рекомендуемая концентрация двуокиси марганца (5-7 г/л) превышает эквйвалентное количество (3 г/л) и рассчитана на длительное использование электролита„ т.е. повышает его работоспособность.

Получению качественных пленок способствует введение н раствор активаторов — фторида натрия и кислого фторида натрия, которые приводят к понижению рН электролита. При концентрации фторидов ниже 10 г/л получаются несплошные пленки, повышение концигурации более 12 г/л не изменяет качество пленки.

Раствор приготавливают следующим образом.

Целью изобретения является повышение работоспособности. электролита и повышение износостойкости пленок.

Поставленная цель достигается тем,40 что раствор для катодного нанесения защитных пленок на титановые сплавы, содержащий оксалат железа (II), щавелевую кислоту, перекись водорода, фторид натрия, дополнительно содер- 45 жит кислый фторид натрия, монофосфат цинка и двуокись марганца, при следующем соотношении компонентов, г/л:

Оксалат железа (II) 12-14 щавелевая кислота 24-28

Перекись водорода (ЗОЪ-ный раствор)

Фторид натрия

Кислый вторид натрия 10-12 55

Монофосфат цинка 15-20

Двуокись марганца 5-7

Процесс нанесения пленок рекомендуют проводить при катодной плотности тока 1-2 А/дм2 и 18-25 С в те- 60 чение 1-10 мин °

Концентрация оксалата железа, щавелевой кислоты и перекиси водорода обусловлена эквивалентными количествами, пропорционально которым компо- 65

Растворение реактивов проводят в объеме воды в пять раз меньшем, чем рабочий объем, воду подогревают до температуры 45-50 С.

Вначале вводят щавелевую кислоту и тщательно перемешивают до полного растворения. Затем вводят оксалат железа (II) и перемешивают до образования суспензии, после чего .добавляют перекись водорода небольшими порциями, не прекращая перемешивания до полного окисления оксалата железа (II) до НЭ (Ре(С204) )

После этого ныдержинают при 70-75 С о в течение 1 ч, периодическом перемешивании и охлаждают до комнатной температурыы.

8-10

10-12

Изобретение относится к гальнаностегии, а именно к проблеме создания эластичных пленок, предотвращающих схватывание титановых сплавов с инструментом при деформации.

Известен раствор для химического оксалатирования легированной стали, . содержащей щавелевую кислоту, кис".ыйфторид аммония, натриевую соль ме-. танитробензосульфокислоты, желатину, окись олова (.13. 10

Известен раствор для химического оксалатирования черных мет аллов, содержащий щавелевую кислоту, кислый фторид натрия, тиосульфат натрия, нитрат хрома Г23. 15

Известен раствор для химического оксалатирования высоколегированной стали, содержащий щавелевую кислоту, хлорид натрия, тиосульфат натрия, фторид натрия, хлорид железа (31.20

Однако данные растворы обладают низкой работоспособностью, обеспечивают получение покрытий только в горячих растворах, Свежесоставленные растворы не позволяют получить . качественные покрытия, Наиболее близким к изобретению ( является раствор для оксалатированиФ титановых спланов, содержащий щавелевую кислоту, оксалат железа (II), перекись водорода, фторид натрия, сульфит натрия (1У) 4 ), Однако даннйй раствор обладает низкой работоспособностью и не позволяет получать качественные износостойкие защитные пленки. 35

1090761 верхностью титана, Повышение температуры раствора выше 25ОС приводит к ухудшению качества оксалатной пленки °

Время катодной обработки титаново-, го сплава составляет 1-10 мин. С увеличением времени катодной обработки титана и растворе масса пленки растет и зависимость масса пленки - время обработки имеет параболический характер. Дальнейшее увеличение времени катодной обработки титана приводит к получению толстых рыхлых покрытий.

При плотности тока 1-2 A/äì2 образуются качественные покрытия. Увеличение плотности тока более 2 Ъ/дм приводит к формированию несплошных пленок с полосами, В таблице 1 показано влияние состава раствора, плотности тока и вре-. мени поляризации на качество пленок н а тита новом сплаве В -16..

Таблица 1

Время, мин

1 1 1

Состав

Дк, А /дм2

5 j 10

1 2

Очень тонкие, серые

Темно-зеленая, плотная

Без добавок двуокиси марганца и монофосфата цинка

+ +

Серые, тонкие

Очень тонкие

То же

Черные, неравномерные с полосами

То же

Жетлый налет

Неравномерные

+ +

Плотные, серые

С добавкой двуокиси марганца

Черные, несплошные

:с полосами

Темно-коричневые, несплошные с полосами

+ +

Плотные, серые

С добавкой мо- 1 нофосфата цинка

Плотные, серые

Серо-зеленые, плотные, Темно-серые неравномерные, равномерные

Неравномерные, темно-серые

Отдельно приготавливают раствор фторида натрия и кислого фторида натрия, растворяют в небольшом количестве горячей воды каждый в отдельности.

Раствор, содержащий Н (Ре(С О+) ), охлаждают и переносят в полиэтилеио- 5 вую ванну и затем вводят при постоянном перемешивании раствор, содержащий фторид натрия и кислый фторид натрия.- Добавляют двуокись марганца и тщательно перемешивают, фонофосфат 10 цинка растворяют в небольшом количестве электролита и вводят в основной раствор. Раствор доводят водой до метки. Раствором соляной кислоты (1з1) рН раствора доводят до 3, Электролиз проводят со свинцовыми анодами.

Введение процесса оксалатирования при температурах ниже 18 С увеличивает время образования пленки на титане и ухудшает адгезию пленки с поСерая, плотная

Серая, с Желтый налет желтым оттенком

1090761

Лкю

a/дм2

Время, мин

1 1

Состав

+ +

Плотные, светло-серые

Черные, неравномерные с полосами пленки с хор<ыим качеством ности тока 2 A/äM, 20 C . fIoлученные данные представлены в табл. 2.

Образцы титанового сплава В-16 . катодно обрабатывали в течение

5 мин в растворе при плотТ аблица 2 т

Оксалат железа

12

14 щавелевая кислота

26

Пероксид водорода

Фторид натрия

12

30. Хислый фторид натрия

12

Диоксид марганца т

Монофосфат цинка

15

2О

Сульфат натрия

Масса пленки,г/дм 0,05

0 055 0,062 0,4

Время до полного истирания пленки (износостойкость), мин 10

15

0,03 0 033 0,036 0,01

Адгезия

Прочное сцепление с поверхностью

С добавками двуокиси марганца и монофосфата цинка

Работоспособность, м /л

2 электролита

Серо-зеленые,плотные, равномерные

Продолжение табл. 1

+ +

Темно-серые, плотные

+ + +

Темно-серые, плотные

1.090761

Составитель Ю,Поздеева

Редактор С.Патрушева Техред Л.Коцюбняк Корректор Г.Решетник

Заказ 3021/25, Тираж 633 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Износостойкость покрытий оценивают по убыли массы образца при его перемещении по абразивному кругу (величина зерна 0,2 мм, скорость движения 1 м/c) при контактном давлении 1 кг/мм . 5

Работоспособность электролита оценивают по площади поверхности титановых деталей, на которую может быть нанесена качественная оксалатная пленка, полученная иэ 1 л раст- 10 вора до его корректирования.

Как видно из полученных данных, предлагаемый электролит обладает более высокой работоспособностью, а по,лученные .пленки - высокой износо- 5 стойкостью по сравнению с известным электролитом.

Адгезию пленок проверяли методом изгиба листовых титановых образцов

ВТ-1 толщиной 0,3 мм с покрытием.

Предложенное покрытие не отслаивается от поверхности титана прн много- кратном изгибе до излома, в то время как пленки, полученные из электролита-прототипа, отслаивались при первом перегибе образца на угол 90

Таким образом, предлагаемый электролит обладает высокой работоспособностью и может быть использован для получения плотных износостойких пленок на титане и его сплавах, обеспечивающих отсутствие охватывания ти тана с инструментом при значительных контактных напряжениях.