×
29.06.2019
219.017.a0f8

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению упрочняющих, твердых, износостойких и защитных покрытий на стальные изделия и может быть использовано для работы в узлах трения, упрочнения поверхностей деталей, радиоэлектронной и лакокрасочной промышленности. Способ включает оксидирование с использованием переменного тока при температуре 30-40°С в электролите, содержащем лимонную кислоту, причем электролит дополнительно содержит соли кобальта, никеля, молибдена, железа и борную кислоту, а оксидирование осуществляют с использованием переменного асимметричного тока при соотношении катодной и анодной составляющих тока 2:1, катодной плотности тока 0,83 А·дм, напряжении 15-20 В и при соотношении в электролите компонентов, г·л: сульфат кобальта 100-150, хлорид кобальта 10-16, сульфат железа 8-10, сульфат никеля 15-20, полимолибдат аммония 35-40, борная кислота 20-30, лимонная кислота 2,5-3. Технический результат: повышение износостойкости и коррозионной стойкости поверхности стали, снижение энергозатрат, увеличение адгезии покрытия к основе. 1 табл., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению упрочняющих, твердых, износостойких и защитных покрытий на стальные изделия, и может быть использовано для работы в узлах трения, упрочнения поверхностей деталей, радиоэлектронной и лакокрасочной промышленности.

Известен способ осаждения покрытия из электролита содержащего, г·л-1: хлористое железо 350-400, кобальт хлористый 5-50 и соляную кислоту 0,5-2,0 при температуре 30-50°С, интервале катодных плотностей тока 30-60 А·дм-2 на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии 1,2-6,0 (Пат. RU 2230836, C25D 3/56. Способ электролитического осаждения сплава железо - кобальт. 2002 г. Серебровский В.И. (RU), Серебровская Л.Н. (RU), Серебровский В.В (RU), Коняев Н.В. (RU)). Недостатком этого способа является низкая микротвердость, износостойкость и плохая адгезия покрытия к основе. А также большая энергоемкость процесса, так как осаждение покрытия проводят при высоких катодных плотностях тока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ электролитического осаждения сплава железо - молибдат - кобальт (Пат. RU 2239672, C25D 3/56. Способ электролитического осаждения сплава железо - молибден - кобальт. 2004 г. Серебровский В.И. (RU), Серебровская Л.Н. (RU), Серебровский В.В. (RU), Коняев Н.В. (RU)).

Процесс осаждения покрытия проводят из электролита содержащего, г·л-1: хлористое железо - 350-400, молибдат аммония - 0,2-1,2, хлористый кобальт - 5-30 и лимонную кислоту - 0,5-2,0 при температуре 30-40°С, катодной плотности тока 40-60 А·дм-2 с коэффициентом ассиметрии 1,2-6,0.

Недостатками этого способа являются высокие плотности катодного тока (40-60 А·дм-2), т.е. большая энергоемкость процесса; недостаточно высокая прочность сцепления покрытия с основой; невозможность получения покрытий с высокой микротвердостью и износостойкостью.

Задачей изобретения является снижение энергоемкости процесса нанесения оксидного покрытия на сталь, повышение износостойкости и коррозионной стойкости поверхности стали, увеличение прочности сцепления покрытия с основой.

Задача достигается тем, что способ получения оксидного покрытия на стали, включающий оксидирование с использованием переменного тока при температуре 30-40°С в электролите, содержащем лимонную кислоту, при том, что осаждение оксидов металла осуществляют из электролита, содержащего соли кобальта, никеля, молибдена, железа и борную кислоту, с использованием переменного асимметричного тока при соотношении катодной и анодной составляющих тока 2:1, катодной плотности тока 0,83 А·дм-2, напряжении 15-20 В, температуре 30-40°С и соотношении компонентов, г·л-1:

сульфат кобальта(CoSO4·7H2O) 100,0-150,0
хлорид кобальта (CoCl2·6H2O) 10,0-16,0
сульфат железа (FeSO4·7H2O) 8,0-10,0
сульфат никеля (NiSO4·7H2O) 15,0-20,0
полимолибдат аммония ((NH4)6Mo7O24·H2O) 35,0-40,0
борная кислота (H3BO3) 20,0-30,0
лимонная кислота (C6H8O7) 2,5-3,0

Использование переменного асимметричного тока обеспечивает высокую производительность процесса, простоту технологического оснащения и доступность простых растворов электролитов без легирующих добавок для получения качественных покрытий. Он позволяет в катодный полупериод осаждать из электролита на поверхность стали ионы металла, входящие в состав соли, содержащейся в растворе, а в анодный - окислять их до оксидов. Вследствие процессов циклирования на поверхности стали образуется переходной слой из шпинели, представляющий собой смесь оксидов (стали и осаждаемого из раствора оксида), что обеспечивает высокую адгезию получаемого покрытия.

Предлагаемый способ получения оксидного покрытия на стали на основе смешанных оксидов молибдена, железа, кобальта и никеля позволил:

- снизить в десятки раз плотность тока и напряжение при оксидировании;

- увеличить прочность сцепления оксида с основой за счет интенсификации диффузионных процессов на границе раздела сталь - оксид, приводящих к образованию сложных оксидов.

Новизной в предлагаемом изобретении является способ получения оксидного покрытия на поверхности стали на основе оксидов кобальта, молибдена, железа и никеля, осажденных из водных растворов их солей. Разработанный состав электролита позволяет получать на поверхности основы (стали) кислородные соединения элементов, входящих в его состав. Использование в составе электролита компонентов, содержащих сложные анионные комплексы, дает дополнительные возможности для формирования оксидных структур. Поэтому введение в состав электролита полимолибдата аммония позволяет получить покрытие, содержащее оксиды тугоплавких металлов, присутствие которых будет придавать основе повышенную износостойкость.

Подтверждением тому, что на поверхности стали образуются сложные оксидные системы, молибдена, кобальта, железа, никеля являются данные рентгеноспектрального микроанализа, полученные с помощью растрового электронного микроскопа QUANTA 200 (таблица 1).

Таблица 1 - Данные рентгеноспектрального микроанализа
Элемент с поверхности покрытия
мас.% ат.%
Кислород 26,17 64,60
Железо 13,60 9,54
Кобальт 04,15 02,762
Никель 00,88 00,60
Молибден 55,20 22,50

На основании данных таблицы 1 был рассчитан примерный фазовый состав покрытия на стали: Mo, MoO2, Fe2O3, CoFe2O4, Mo3(Mo0,91Ni0,09), Mo3Ni.

Осаждение оксидов из водного раствора осуществляли на предварительно подготовленной, по стандартной в гальванотехнике методике, поверхности плоских образцов стали Ст 3 размером 20×30×1 мм, при поляризации переменным асимметричным током треугольной формы, частотой 50 Гц, с равной длительностью катодного и анодного импульсов, при определенном соотношении амплитуды токов катодного и анодного полупериодов в электролите, содержащем соли кобальта, молибдена, железа, никеля, лимонную и борную кислоты.

Источником тока служило устройство, состоящее из двух диодов, включенных параллельно и проводящих ток в разных направлениях через регулируемые сопротивления.

В качестве противоэлектрода использовали пластины из нержавеющей стали, размеры которых были в два раза больше размеров обрабатываемых образцов. Электролиз проводили при температуре 30-40°С и перемешивании раствора электромагнитной мешалкой. Длительность формирования оксидной пленки составляла 60 мин.

Для экспериментальной проверки предлагаемого способа были сформированы оксидные покрытия на основе оксидов кобальта, молибдена, железа и никеля на поверхности Ст 3.

Пример. Качественное покрытие из оксидов кобальта, молибдена, железа и никеля получали из электролита следующего состава (при pH 4,5-4,8), г·л-1:

сульфат кобальта (CoSO4·7H2O) 100,0-150,0
хлорид кобальта (CoCl2·6H2O) 10,0-16,0
сульфат железа (FeSO4·7H2O) 8,0-10,0
сульфат никеля (NiSO4·7H2O) 15,0-20,0
полимолибдат аммония ((NH4)6Mo7O24·4H2O) 35,0-40,0
борная кислота (H3BO3) 20,0-30,0
лимонная кислота (C6H8O7) 2,5-3,0

при соотношении средних катодной и анодной составляющих тока 2:1, напряжении 15-20 В, температуре 30-40°С.

Состав вещества покрытия определяли с помощью растрового электронного микроскопа QUANTA 200. Анализ подтвердил, что в состав покрытия входят шпинели (Fe2O3 и CoFe2O4), оксиды молибдена и интерметаллиды молибдена.

Прочность сцепления покрытия со сталью составляет 550 МПа. Толщина покрытия, определенная с помощью вихревого толщиномера ТМ - 4, равна 10 мкм. Коррозионные испытания в 3% (по массе) растворе хлорида натрия показали, что при нанесении оксидного покрытия на поверхность стали защитные свойства металла по сравнению с незащищенной поверхностью повышается в десятки раз, а в сочетании со фторопластовым лаком 32 ЛН - в сотни и более раз. Износостойкость поверхности стали повышается в 6-8 раз и коэффициент трения, определенный на торцевой машине трения, равен 0,04.

Способ получения оксидного покрытия на стали, включающий оксидирование с использованием переменного тока при температуре 30-40°С в электролите, содержащем лимонную кислоту, отличающийся тем, что электролит дополнительно содержит соли кобальта, никеля, молибдена, железа и борную кислоту, а оксидирование осуществляют с использованием переменного асимметричного тока при соотношении катодной и анодной составляющих тока 2:1, катодной плотности тока 0,83 А·дм, напряжении 15-20 В и при соотношении в электролите компонентов, г·л:
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 14.
27.02.2013
№216.012.2a95

Способ получения дигидрохлорида 5-амино-3-аминометил-1,2,4-триазола

Описывается усовершенствованный способ получения дигидрохлорида 5-амино-3-аминометил-1,2,4-триазола, который может применяться в производстве лекарственных и биологически активных веществ, химических реактивов. В описываемом способе последовательно смешивают гидрокарбонат аминогуанидина,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476428
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2eb6

Способ измерения скорости движения проводника с током

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров, в частности скорости, прямолинейного движения проводников с током. Сущность изобретения заключается в непрерывном измерении сигналов возмущения двух магнитометрических датчиков полем движущегося...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477489
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.2f91

Стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов тепловых электрических станций (тэс)

Изобретение относится к области ресурсосберегающих технологий и касается стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов ТЭС. Технический результат изобретения заключается в повышении твердости и химической стойкости нетоксичного стеклокристаллического материала с пониженной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477712
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.32cb

Композиция для волокнистого материала и способ его получения

Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к волокнистым тепло- и звукоизоляционным материалам, и способам их изготовления и может быть использовано при изготовлении упаковочных контейнеров для длительного хранения в них яиц, овощей, а также может быть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478546
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.06.2013
№216.012.4e59

Способ автоматического контроля технического состояния элементов параллельной аккумуляторной батареи и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля состояния аккумуляторных источников питания. Технический результат - повышение надежности работы аккумуляторной батареи путем осуществления поэлементного контроля ее технического состояния на различных стадиях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485639
Дата охранного документа: 20.06.2013
01.03.2019
№219.016.cfe3

Способ получения покрытия из оксидов металлов на стали

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению износостойких и защитных полимерных композиционных покрытий на стальные изделия и может быть использовано для работы в узлах трения, гальванотехнике, радиоэлектронной и лакокрасочной промышленности. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002449061
Дата охранного документа: 27.04.2012
11.03.2019
№219.016.dbdf

Силокомпенсирующий электропривод сбалансированного манипулятора

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано при создании силокомпенсирующих электроприводов сбалансированных манипуляторов и погрузочно-разгрузочных роботов. Техническим результатом является управление вертикальным перемещением груза сбалансированного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454694
Дата охранного документа: 27.06.2012
19.04.2019
№219.017.3181

Кольцевая буровая коронка

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения скважин с отбором керна по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам при разведке месторождений на твердые полезные ископаемые и воду. Технический результат - увеличение общей наработки дорогостоящего инструмента не менее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002422613
Дата охранного документа: 27.06.2011
09.05.2019
№219.017.4f15

Способ изготовления порошкового материала на основе меди

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу изготовления порошковых оловянистых бронз при утилизации отходов порошковых формовок. В высокоэнергетической мельнице активируют предварительно измельченные до размера менее 5 мм и пропитанные керосином отходы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002458166
Дата охранного документа: 10.08.2012
09.05.2019
№219.017.4f17

Способ изготовления порошкового материала на основе меди

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу изготовления порошковых оловянистых бронз при утилизации пылевидных отходов шихт на основе меди. В высокоэнергетической мельнице активируют пылевидные отходы шихты на основе меди с помощью размольных шаров, покрытых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002458165
Дата охранного документа: 10.08.2012
Показаны записи 1-7 из 7.
10.04.2013
№216.012.32cb

Композиция для волокнистого материала и способ его получения

Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к волокнистым тепло- и звукоизоляционным материалам, и способам их изготовления и может быть использовано при изготовлении упаковочных контейнеров для длительного хранения в них яиц, овощей, а также может быть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478546
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.12.2013
№216.012.87e8

Способ получения оксидных каталитически активных слоев на поверхности, выполненной из вентильного металла или его сплава

Изобретение относится к области катализа. Описан способ получения оксидных каталитически активных слоев на поверхности, выполненной из вентильного металла или его сплава, включающий микродуговое оксидирование в водных растворах электролита, содержащих гидроксид и метасиликат щелочного металла,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500474
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.03.2014
№216.012.a955

Полимерный композиционный материал и способ его получения

Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к волокнистым тепло- и звукоизоляционным материалам и способам их получения. Композиционный материал может быть использован для изготовления листовых отделочных и теплоизоляционных материалов в жилищном,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509064
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.12.2015
№216.013.9632

Способ получения композиционного электродного материала на основе кобальт ванадиевого оксида и оксидных соединений молибдена

Изобретение может быть использовано в электрохимической области. Способ получения композиционного электродного материала на основе кобальт ванадиевого оксида и оксидных соединений молибдена включает осаждение электрокаталитического оксидного покрытия на модифицированной поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570070
Дата охранного документа: 10.12.2015
01.03.2019
№219.016.cfe3

Способ получения покрытия из оксидов металлов на стали

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению износостойких и защитных полимерных композиционных покрытий на стальные изделия и может быть использовано для работы в узлах трения, гальванотехнике, радиоэлектронной и лакокрасочной промышленности. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002449061
Дата охранного документа: 27.04.2012
21.04.2023
№223.018.50a2

Способ получения двухслойного гибридного покрытия на нержавеющей стали

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению гибридных покрытий на основе оксидов кобальта, никеля и хитозана на поверхность нержавеющей стали марки 08Х18Н10, и может быть использовано в качестве износостойких, антибактериальных и коррозионно-защитных покрытий. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794145
Дата охранного документа: 11.04.2023
21.04.2023
№223.018.50a3

Способ получения двухслойного гибридного покрытия на нержавеющей стали

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению гибридных покрытий на основе оксидов кобальта, никеля и хитозана на поверхность нержавеющей стали марки 08Х18Н10, и может быть использовано в качестве износостойких, антибактериальных и коррозионно-защитных покрытий. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794145
Дата охранного документа: 11.04.2023
+ добавить свой РИД