Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода Наумов Лев Васильевич

Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода
<
Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Наумов Лев Васильевич. Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.01 Пенза, 2007 161 с., Библиогр.: с. 140-161 РГБ ОД, 61:07-5/4848

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I Теоретические закономерности формирования сплавов кобальта и никеля 8

1.1 Свойства и применение покрытий сплавом кобальт-никель 8

1.2 Характеристики электролитов и режимы осаждения никеля, кобальта и их сплавов 20

1.2.1 Электролиты никелирования 20

1.2.2 Электролиты кобальтирования 24

1.2.3 Электролиты для осаждения сплавов кобальта и никеля 26

1.3 Технологические особенности формирования покрытий в магнитном поле и при вибрации катода 31

1.4 Закономерности совместного электроосаждения ионов металлов...53

1.5 Анализ литературных данных и выбор направления исследования 64

ГЛАВА II Методика экспериментальных исследований 67

2.1 Методы исследования технологических закономерностей формирования сплава кобальт-никель 67

2.2 Разработка и описание установки для получения покрытий при вибрации катода 71

2.3 Методы анализа сплавов и электролитов 73

2.4 Методы исследования кинетических закономерностей формирования сплава кобальт-никель 77

2.5 Методы исследования структуры, физико-механических свойств и коррозионной стойкости покрытий 80

ГЛАВА III Исследование влияния магнитного поля и вибрации катода на процесс формирования сплава кобальт-никель 83

3.1 Исследование влияния состава электролита и режима электролиза на процесе формирования сплава кобальт-никель 83

3.2 Исследование влияния вибрации катода на процесс формирования сплава кобальт-никель 91

3.3 Исследование влияния магнитного поля на процесс формирования сплава кобальт-никель 98

ГЛАВА IV Исследование кинетических закономерностей осаждения сплава кобальт-никель .. 105

4.1 Исследование кинетических закономерностей осаждения сплава кобальт-никель на стационарном режиме 104

4.2 Исследование кинетических закономерностей осаждения сплава кобальт-никель при вибрации катода и при наложении на электролит магнитного поля 113

4.3 Получение сплава кобальт-никель из электролита после магнитогидродинамической активации вне гальванической ванны 124

ГЛАВА V Исследование влияния вибрации катода и магнитного поля на структуру, физико- механические свойства и коррозионную устойчивость покрытий сплавом кобальт-никель 128

5.1 Исследование структуры покрытий сплавом кобальт-никель 128

5.2 Исследование внутренних напряжений в покрытиях сплавом кобальт-никель 132

5.3 Исследование микротвердости и износостойкости покрытий сплавом кобальт-никель 134

5.4 Исследование магнитных свойств покрытий сплавом кобальт-никель 135

5.5 Исследование коррозионной стойкости покрытий сплавом кобальт-никель 136

Основные результаты и выводы 138

Список литературы

Введение к работе

Сплав кобальт-никель благодаря высокой твердости, износостойкости, коррозионной стойкости, а также специальным магнитным свойствам широко применяется во многих отраслях промышленности: радиоэлектронике - в качестве магнитотвердого материала, машиностроении - для изготовления деталей пресс-форм и др.

В настоящее время разработано значительное количество электролитов для получения покрытий сплавом кобальт-никель, однако большинство электролитов по ряду технологических показателей (рабочая плотность тока, выход по току, рассеивающая способность, физико-механические свойства получаемых покрытий и др.) не соответствуют современным требованиям производства.

Для повышения производительности процесса и улучшения качества покрытий на гальваническом производстве применяют механическое перемешивание электролита. Однако при таком способе скорость движения ионов у поверхности катода по законам гидродинамики стремится к нулю, что приводит к незначительному снижению диффузионных ограничений, т. е. эффективность такого перемешивания незначительна. Для достижения высокой эффективности перемешивания электролита вблизи катода предлагается использовать вибрацию катода и наложение на электролит магнитного поля.

В связи с этим наибольший интерес представляют методы получения покрытий при вибрации катода, а также при наложении на электролит магнитного поля. Применение таких методов позволяет повысить скорость осаждения, за счет увеличения рабочей плотности тока, а также существенно улучшить качество и физико-механические свойства покрытий.

При наложении на электролит МП повышение скорости осаждения достигается за счет: • изменения свойств электролита, как в объеме раствора, так и в при катодном слое;

• увеличения подвижности ионов металлов в электролите, что подтверждается увеличением электропроводности раствора.

При вибрации происходит более интенсивное перемешивание электролита в при катодном слое, чем при обычном перемешивании, что способствует эффективному снижению диффузионных ограничений и повышению скорости осаждения.

Поэтому исследования влияния магнитного поля и вибрации катода на скорость процесса и свойства покрытий являются актуальной задачей, так как данные методы мало изучены.

Исходя из вышеизложенного, была сформулирована цель работы: разработать высокопроизводительные технологические процессы формирования износостойкого и коррозионностойкого покрытия сплавом кобальт-никель при вибрации катода и при наложении на электролит магнитного поля.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• исследовать влияние вибрации катода, а также магнитного поля на скорость осаждения, выход по току, внешний вид и состав сплава кобальт-никель;

• исследовать закономерности процесса формирования покрытий сплавом кобальт-никель при вибрации катода и в магнитном поле;

• установить расчетную зависимость содержания никеля в сплаве от технологических параметров процесса осаждения;

• исследовать влияние метода формирования покрытий сплавом кобальт-никель на структуру сплава и его свойства; • определить рациональные режимы получения покрытий сплавом кобальт-никель при вибрации катода;

• определить рациональные режимы получения покрытий сплавом кобальт-никель в магнитном поле;

• разработать конструкции установок для нанесения покрытий при вибрации катода и магнитогидродинамической активации электролита.

Научная новизна работы:

• разработана технология формирования покрытий сплавом кобальт-никель в магнитном поле, позволяющая в 2 раза увеличить скорость осаждения сплава и существенно улучшить физико-механические свойства осадков;

• разработана технология магнитогидродинамической активации электролита вне гальванической ванны. Показано, что свойства электролита после магнитогидродинамической активации аналогичны его свойствам в магнитном поле;

• разработана технология формирования покрытий сплавом кобальт-никель при вибрации катода, позволяющая в 1,5 раза увеличить скорость получения сплава, без снижения качества получаемых осадков;

• изучено влияние магнитного поля на свойства электролита. Установлено, что под влиянием магнитного поля происходит увеличение подвижности ионов и электропроводности раствора;

• выявлены закономерности управления структурой и свойствами покрытий сплавом кобальт-никель при вибрации катода, а также при наложении на электролит магнитного поля. Показано, что при этих методах происходит увеличение микротвердости, износостойкости и улучшение магнитных характеристик покрытий.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработаны технологические процессы электроосаждения сплава кобальт никель при вибрации катода и при наложении на электролит магнитного поля; разработана методика выбора состава сплава кобальт-никель от технологических параметров, влияющих на процесс осаждения концентрации никеля в электролите, плотности тока, температуры и рН электролита, с высоким коэффициентом корреляции; спроектированы установки для нанесения покрытий при вибрации катода и магнитогидродинамической активации электролита, позволяющие получать покрытия сплавами при повышенных плотностях тока.

На защиту выносятся следующие результаты работы:

• результаты исследования влияния вибрации катода и магнитного поля на скорость осаждения, выход по току, внешний вид и состав покрытия сплавом кобальт-никель;

• результаты исследования влияния вибрации катода и магнитного поля на закономерности процесса формирования покрытий сплавом кобальт-никель;

• расчетная зависимость содержания никеля в сплаве от технологических параметров процесса осаждения;

• результаты исследования структуры и физико-механических свойств покрытий сплавом кобальт-никель, полученных при вибрации катода, а также в магнитном поле;

• технологии получения покрытий сплавом кобальт-никель в магнитном поле; после магнитогидродинамической активации электролита, а также при вибрации катода;

• принципиальные схемы установок для нанесения покрытий при вибрации катода и магнитогидродинамической активации электролита. 

Характеристики электролитов и режимы осаждения никеля, кобальта и их сплавов

В настоящее время в производстве используются сульфатные, хлоридные, сульфаматные, фторборатные и другие электролиты.

Наиболее распространенными является сульфатные и сульфатно-хлоридные электролиты никелирования. Они нашли широкое применение в различных отраслях промышленности. Например, для получения матовых покрытий и для электролитического формования используется электролит Уоттса: содержащий (г/л): сульфат никеля 240-340, хлорид никеля 30-60, борную кислоту 30-40. Режим электролиза: температура 45-65С, рН 1,5-4,5, плотность тока 2,5-10 А/дм2 [102-104]. Хлорид никеля вводится для улучшения растворения никелевых анодов, так как в отсутствие ионов хлора при рабочих плотностях тока наблюдается пассивация анодов. При введении хлоридов в электролит увеличивается его электропроводность, повышается верхний предел допустимой плотности тока на катоде, снижается питтингообразование и улучшается рассеивающая способность [105]. Однако у электролитов с высокой концентрацией ионов хлора получаются осадки с большими внутренними напряжениями. Обычно в сульфатные электролиты вводят от 20 до 60 г/л хлорида никеля, а также соли натрия или калия. Борная кислота вводится в электролит в качестве буферной добавки в количестве от 30 до 40г/л, эффективно также введение в качестве буфера смеси борной кислоты и фтористого натрия. Из сульфатных электролитов получаются мелкокристаллические осадки даже в отсутствие специальных добавок [36].

Для устранения питтингообразования в электролиты вводят также поверхностно-активные вещества, снижающие их поверхностное натяжение. Уменьшение поверхностного натяжения способствует более быстрому отрыву пузырьков водорода от поверхности катода, что предотвращает образование питтинга. В качестве антипиттинговых добавок используют натрийлаурилсульфат, натрийлаурилсульфатацетат или алкилзамещенную соль бензосульфокислоты. Концентрация указанных добавок в электролитах никелирования обычно находится в пределах 0,5-1,0 г/л [106,107].

Н.Т. Кудрявцев, Т.Е. Цупак и М.А. Мехтиев [108, 109] для повышения рабочей плотности тока в сульфатном электролите никелирования предложили вводить добавки насыщенных дикарбоновых кислот (янтарной, адипиновой, глутаровой), которые сообщают ему высокие буферные свойства. Электролиты с данными добавками устойчивы по составу и выходу по току при длительном электролизе и позволяют работать при плотности тока до 25 А/дм . Осадки никеля, полученные из этих электролитов, обладают меньшими внутренними напряжениями, чем в присутствии борной кислоты.

Для нанесения мягких никелевых покрытий на сталь и медные сплавы применяют электролит [5] состава (г/л): сульфат никеля 140-200, хлорид никеля 30-40, борная кислота 25-40, сульфат натрия 60-80. Режим электролиза: температура 20-55С, рН 5,0-2,2, плотность тока 0,5-2,0А/дм2, аноды из никеля. Блестящие осадки получаются введением в электролит специальных добавок - блескообразователей. Современные электролиты блестящего никелирования содержат три-четыре типа добавок. Их подбирают так, чтобы одно вещество выполняло различные функции, например, одновременно было блескообразователем и выравнивающей добавкой

В настоящее время в промышленности используется довольно большое количество электролитов блестящего никелирования [2, 5, 111 115].

Авторами [116] с целью повышения блеска, снижения внутренних напряжений и интенсификации процесса никелирования предложен электролит состава (г/л): сульфат никеля 150-200; сульфат натрия 20-60; борная кислота 25-35; бензосульфамид 0,1-0,8; 2,2-дипиридил 0,005-0,01; триэтил-а-метилнафталаммоний хлорид 0,002-0,02. Электроосаждение ведут при 40-55С, катодной плотности тока 1-20 А/дм и рН 4,0-5,5.

Блестящие никелевые покрытия на детали сложной конфигурации осаждают из электролита [5], (г/л): сульфат никеля 120-180, хлорид аммония 20-25, борная кислота 30-40, барбитуровая кислота 0,03-0,09, сахарин 0,8-1,2, водный раствор 1,4-бутиндиола (в пересчете на 100%-ный) 0,3-0,5. Режим электролиза: рН 3,5-5,8, температура 20-60С, плотность тока 0,5- 1,0 А/дм2, скорость осаждения 0,10-0,25 мкм/мин, аноды из никеля.

Для покрытия коррозионно-стойких сталей применяют хлористый электролит [117] состава (г/л): хлорид никеля 200-250, соляная кислота 50-100. Режим электролиза: температура 15-30С, плотность тока 1,5-5,0А/дм2, скорость осаждения 0,3-1,0 мкм/мин. В первые 30 с обработку ведут при резком скачке тока, в 1,5 раза превышающем рабочий ток.

Разработка и описание установки для получения покрытий при вибрации катода

После нахождения коэффициентов уравнения регрессии проверяется их значимость по критерию Стьюдента. В результате проверки незначимые коэффициенты уравнения регрессии отбрасываются, а полученная зависимость проверяется на адекватность по критерию Фишера.

Все расчеты по методу полного факторного эксперимента проводились на IBM совместимом компьютере класса Pentium. Программа составлена на языке PL/1L.

Используя расчетную зависимость можно вести регулирование состава сплава составом электролита, плотностью тока и температурой электролита.

Влияние магнитного поля на процесс электроосаждения сплава кобальт-никель проводилось на специальной установке (рис. 2.1.1), состоящей из двух катушек, параллельно подключенных к источнику питания и расположенных по обе стороны гальванической ванны. В катушки помещаются стальные «С»-образные сердечники, служащие так же опорой для катушек. При подключении катушек к источнику напряжения между ними создается переменное или постоянное магнитное поле в зависимости от источника тока [171].

В настоящее время в электрохимических производствах применяют установки с покачиванием катодных штанг. Система качания катодных штанг предназначена для удаления газовых пузырьков, выделяемых на поверхности обрабатываемых деталей во время покрытия. Режим работы известных установок ( 10 - 40 покачиваний в минуту) не позволяет эффективно снижать диффузионные ограничения, которые при высоких плотностях тока значительно ухудшают качество покрытий. Поэтому возникла необходимость разработки установки, применение которой позволило бы эффективно снизить диффузионные ограничения.

Разработанная установка (рис. 2.2.1) для вибрации катода обеспечивает снятие диффузионных ограничений за счет большой частоты вибрации, порядка 1500 колебаний катода в минуту. Установка работает следующим образом: электропривод (2), через мультипликатор (3), передает движение кривошипно-шатунному механизму (4), соединенному с катодной штангой (7). Катодная штанга расположена на пружинной подвеске, с помощью которой и создается вибрация. Пружинная подвеска устроена таким образом, чтобы обеспечить вибрацию в вертикальной плоскости. Интенсивность вибрации можно регулировать, изменяя скорость вращения вала электродвигателя посредством мультипликатора. Пружины (6) в пружинной подвеске регулируются для уравновешивания веса обрабатываемых деталей. Также в конструкции установки предусмотрен ограничитель (8), обеспечивающий оптимальную амплитуду вибрации (0,1 - 0,3 мм).

Таким образом, разработанная установка для вибрации катода позволяет вести процесс электроосаждения металлов и сплавов при повышенных плотностях тока без снижения качества получаемых покрытий.

Для электрохимического осаждения сплава кобальт-никель использовали сульфатный электролит.

В качестве исходных реактивов для приготовления электролита использовались сульфат кобальта, сульфат никеля, борная кислота и хлористый калий. Электролит готовили из реактивов марки «ч» и «хч» на дистиллированной воде.

Сульфатный электролит готовится следующим образом. Расчетное количество борной кислоты растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды при нагревании. Затем добавляют расчетное количество сульфата кобальта, сульфата никеля и хлористого калия. Приготовленный раствор необходимо довести до заданного объема дистиллированной водой. Электролит требует суточного отстаивания, рН электролита регулируется раствором серной кислоты или раствором NaOH. Электролит корректируют по данным химического анализа.

Анализ электрохимического сплава кобальт-никель проводили спектрофотометрическим методом, следующим образом. Навеску сплава растворяли в горячей азотной кислоте (1:2), выпаривали до влажных солей. Влажные соли растворяли в концентрированной серной кислоте и выпаривали до влажных солей. Далее приливали 50 мл дистиллированной воды, добавляли 0,1 г борной кислоты, 0,5 г сульфата натрия, 2 мл серной кислоты (1:3) и 5 мл 25% -го раствора персульфата аммония. Кипятили 5 минут. Затем раствор охлаждали и приливали 10 мл 0,15%-го раствора дифенилкарбазида. Полученный раствор переносили в мерную колбу на 100 мл и доводили дистиллированной водой до метки.

Исследование влияния вибрации катода на процесс формирования сплава кобальт-никель

Исследование вибрации катода на внешний вид покрытий, состав сплава и выход по току проводилось из электролита, приведенного в таблице 3.1.1. Так же, как и для стационарного режима электроосаждения на состав сплава и выход по току существенное влияние оказывает концентрация никеля в электролите и режим электролиза.

Из рисунка 3.2.1 видно, что увеличение концентрации никеля в электролите, при постоянной концентрации кобальта, приводит к повышению содержания никеля в сплаве. Так, при концентрации никеля в электролите 17 и 25 г/л, плотности тока 3 А/дм , температуре 20С и рН 4,5 содержание никеля в сплаве (кривая 2) составляет 15 и 19% соответственно.

Выход по току (кривая 6) также растет с 93% при концентрации никеля в электролите 17 г/л до 96% при 25г/л. Повышение выхода по току можно объяснить увеличением перенапряжения выделения водорода из-за увеличения никеля в сплаве.

На всем диапазоне концентрации никеля в электролите осаждаются блестящие, хорошо сцепленные с основой покрытия.

После математической обработки экспериментальных данных, представленных на рисунке 3.2.1, были получены уравнения связывающие концентрацию никеля в электролите с содержанием никеля в сплаве при вибрации катода (таблица 3.2.1). Математические зависимости содержания никеля в сплаве от концентрации никеля в электролите и плотности тока при вибрации катода

Плотность тока, А/дм2 представлены технологические зависимости содержания никеля в сплаве и выхода по току при вибрации катода от плотности тока. Повышение плотности тока от 1 до 4 А/дм при концентрации никеля 25г/л, рН 4,5 и температуре 20С приводит к увеличению содержания никеля в сплаве с 14 до 20% (кривая 1). Увеличение плотности тока смещает потенциал выделения сплава в область более отрицательных значений, что приводит к увеличению доли тока, идущего на восстановление никеля. Выход по току при повышении плотности тока с 1 до 3 А/дм2 также увеличивается, и составляет 93 и 96% соответственно (кривая 4). Это можно объяснить увеличением перенапряжения восстановления водорода на катоде, вследствие увеличения содержания никеля в сплаве. Дальнейшее повышение плотности тока приводит к незначительному снижению выхода по току, вызванного смещением потенциала выделения сплава в область более отрицательных значений.

Математические уравнения по влиянию температуры электролита и плотности тока на содержание никеля в сплаве при вибрации катода представлены в таблице 3.2.2.

Повышение температуры электролита (рис. 3.2.3) несколько увеличивает содержание никеля в сплаве. При концентрации никеля в электролите 25 г/л, плотности тока 3 А/дм и рН 4,5 содержание никеля в сплаве (кривая 2) увеличивается с 19% при 20С до 21% при 40С. Выход по току сплава также повышается (кривая 6), так как потенциал выделения сплава смещается в область более положительных значений. Выход по току составляет 96% при 20С и 98% при 40С.

Зависимость содержания никеля в сплаве и выхода по току от рН и концентрации никеля в электролите при вибрации катода. Содержание никеля в сплаве (1-3) и выход по току (4-6) при концентрации никеля в электролите (на металл), г/л: 1и4-17;2и5-21;Зи6-25 Изменение рН электролита от 4 до 5, как и при стационарном режиме электролиза не оказывает существенного влияния на состав сплава и выход по току (рис. 3.2.4).

Сравнивая рисунки 3.1.1-3.1.4 и 3.2.1-3.2.4 можно сделать вывод, что электроосаждение сплава кобальт-никель при вибрации катода характеризуется уменьшением содержания никеля в сплаве и повышением выхода по току относительно стационарного режима электролиза. Так, при концентрации никеля в электролите 25 г/л и плотности тока 3 А/дм содержание никеля в сплаве составляет 22% при стационарном режиме и 19% при вибрации катода. Снижение содержания никеля в сплаве можно объяснить тем, что вибрация катода в основном снимает диффузионные ограничения, которым в большей степени подвержен кобальт, чем никель.

Более высокий выход по току также обусловлен снятием диффузионных ограничений и смещением потенциала выделения сплава в область более положительных значений. Выход по току для стационарного режима электролиза равен 93 и 96% при вибрации катода при тех же условиях.

Применение вибрации катода позволяет получать блестящие покрытия при более высоких плотностях тока, чем на стационарном режиме электролиза. На стационарном режиме блестящие осадки получаются при плотности тока порядка 1,5-2 А/дм , вибрация позволяет получать блестящие, хорошо сцепленные с основой покрытия при плотности тока 3-3,5 А/дм .

Таким образом, применение вибрации катода при электроосаждении сплава кобальт-никель: позволяет получать блестящие покрытия при повышенной в 1,5 раза плотности тока; повышает выход сплава по току; улучшает внешний вид и физико-механические свойства покрытий.

Исследование по влиянию магнитного поля (МП) на технологические закономерности (состав сплава, выход по току и качество покрытий) проводилось на установке, изображенной на рисунке 2.1.1, состав электролита приведен в таблице 3.1.1.

При наложении на электролит магнитного поля на состав сплава, выход по току и качество покрытия, наибольшее влияние оказывает концентрация никеля в электролите, плотность тока и температура.

Исследование кинетических закономерностей осаждения сплава кобальт-никель при вибрации катода и при наложении на электролит магнитного поля

В процессе изучения технологических зависимостей выявлено, что после магнитной обработки электролит сохраняет свои свойства в течение 2-3 часов. В связи с этим разработана технология предварительной магнитогидродинамической активации электролита вне гальванической ванны, позволяющая вести процесс осаждения сплавов при повышенных плотностях тока.

На рисунке 4.3.1 приведены потенциодинамические поляризационные кривые выделения сплава кобальт-никель при различных способах магнитной обработки электролита. Из рисунка видно, что поляризационная кривая, полученная из электролита, приготовленного на обработанной в магнитном поле воде (кривая 2), не отличается от поляризационной кривой полученной на стационарном режиме (кривая 1), т. е. омагниченная вода практически не влияет на свойства электролита для осаждения сплава кобальт-никель. В то время как магнитная обработка электролита вне гальванической ванны сдвигает поляризационную кривую выделения сплава в область более положительных значений на 120 мВ (кривая 3), как и наложение на электролит магнитного поля (кривая 4).

Свойства электролита после магнитогидродинамической активации, также аналогичны его свойствам в магнитном поле - наблюдается повышение электропроводности раствора. На рисунке 4.3.2 представлена принципиальная схема установки для магнитогидродинамической активации электролита.

Установка для магнитогидродинамической активации электролита включает в себя гальваническую ванну (3), регулируемый насос (4) и электромагнитное устройство. Электромагнитное устройство состоит из корпуса (5), в который помещен электромагнит. В зазоре между полюсами электромагнита расположены полимерные трубы (8), через которые циркулирует электролит. Активация осуществляется следующим образом. В начале процесса включают электромагнитное устройство (напряженность магнитного поля 80-200 кА/м) и насос для перекачивания электролита. После магнитогидродинамической активации всего объема электролита начинают процесс электролиза.

Магнитогидродинамическая активация электролита приводит к повышению плотности тока электроосаждения блестящих покрытий. Так, при покрытии из электролита после магнитогидродинамической активации блестящие покрытия осаждаются до плотности тока 4-4,5 А/дм , что в 2 раза выше, чем при осаждении из неактивированного электролита. При электроосаждении из электролита после магнитогидродинамической активации образуются осадки с более мелкозернистой и однородной структурой, что способствует получению блестящих покрытий.

Магнитогидродинамическая активация электролита увеличивает содержание никеля в сплаве и значительно повышает выход по току сплава, по сравнению с электроосаждением из неактивированного электролита. Так, содержание никеля в сплаве при концентрации никеля в электролите 25 г/л, температуре электролита 20С, плотности тока электроосаждения 3 А/дм и рН электролита 4,5 соответственно составляет: из электролита после магнитогидродинамической активации -25% и из не активированного электролита - 22%. Выход по току для оговоренных выше условий электроосаждения составляет: из электролита после магнитогидродинамическои активации - 96% и из неактивированного электролита - 92%.

При электроосаждении сплава кобальт-никель из электролита после магнитогидродинамическои активации наблюдается увеличение микротвердости и износостойкости покрытий.

Микротвердость гальванических покрытий сплавом кобальт-никель, полученным из электролита после магнитогидродинамическои активации и из неактивированного электролита, соответственно равна: 5,4 ГПа и 4,6ГПа.

Износостойкость покрытий сплавом кобальт-никель, полученным из электролита после магнитогидродинамическои активации и из неактивированного электролита, соответственно равна: 115000 и 90000 циклов.

Таким образом, можно сделать вывод, что магнитогидродинамическая активация вне гальванической ванны обеспечивает те же свойства электролита, что и наложение на электролит магнитного поля. При этом в 2 раза увеличивается рабочий диапазон плотности тока получения блестящих покрытий, повышается выход по току сплава, микротвердость, износостойкость и улучшается внешний вид покрытий. Но на этот способ не влияют такие параметры, как размеры ванны и нахождение в электролите деталей для покрытия. Поэтому способ магнитогидродинамическои активации вне гальванической ванны более технологичен в работе, чем наложение на электролит магнитного поля.

Похожие диссертации на Разработка технологических процессов формирования покрытия сплавом кобальт-никель в магнитном поле и при вибрации катода