Введение к работе
Актуальность работы. Процесс электролитического хроми-ования является одним из основных процессов промышленной альванотехники: функциональной - упрочнение поверхности кон-актирущих тел, защита от механической и химической кор-озии изделий из металла, декоративная отделка поверхности еталлических изделий.
Используемые для этого электролиты хромирования (90%) іазработада на основе растворов хромовой кислоты с добавками еорганических ионов (50^ . F~. SiFg и др.). Условия получе-[ия хромового осадка из данных электролитов отличаются край-te низкой производительностью (более 80/S электрической энер-'ии расходуется на протекание побочных электрохимических провесов) , качественные покрытия хромом получают при высоких 'емпературах электролитов (50 *- 70С). Шесте с этим подобные электролиты отличаются низкой рассеиващей способностью, что -сложняет технологическую оснастку в ходе хромирования сложно-ірофильньїх изделий. Горячие, "кипящие" от выделяющихся газов, >лектролиты на базе растворов хромовой кислоты экологически зпасны для работающих и являются источником токсичных промыш-генных стоков.
Однако, следует отметить, хорошую отлаженность технологи-іеского процесса сернокислотного хромирования. Разрабатываемые электролиты хромирования на основе соединений трехвалент-гого хрома, как альтернатива используемым, сложны в производственном обслуживании и не позволяют получить ту гамму качеств ісромовнх покрытий, которые обеспечивают электролиты хромиро-зания на основе растворов хромовой кислоты.
Использование соединений органических веществ в качестве добавок - катализаторов электрохимического восстановления хромат-ионов до металла позволяет в целом интенсифицировать данный процесс, не меняя при этом .базовые технологические принципы промышленного хромирования, не перестраивая инфраструктурной цепочки, не производя переналадки производства.
Данная работа выполнялась в 1981 - 1990 гг по координационному плану АН СССР цо направленшо "Коррозия и защита металлов и сплавов" - тема ;2.7.3, подтема 2.7.3.1 - "Развитие теоретических основ электрокристаллизации металлов и сплавов и
равработка высокопроизводительных экономичных технологий нанесения защитных, защитно-декоративных экономичных технологий и функциональных гальванических покрытий".
Цель работы. Основная цаль - установление закономерное тей в подборе органических веществ-катализаторов для интена фихации процесса хромирования из электролитов на основе рас творов хромовой кислоты, изучение поведения органических ве Честв в растворах, содержащих хромат-ионы, выявление актив» на катодный процесс структур в ходе химического взаимодействия органических соединений с хромовой кислотой и их влияню на влектрохшический процесс восстановления хромат-ионов, и< следование влияния природы и концентрации органических добавок на механизм восстановления ионов хрома и процесс электр< кристаллизации хромового осадка, его физические и химически* свойства. Разработка на оснозе полученных данных высокопрои: водительных, конкурентно-способных электролитов для осаждею хромовых покрытий и сплавов на основе хрома, а также повышение экояогичности процессов хромирования.
Научная новизна. Созданы научные основы процесса поиекг органических веществ, способных катализировать восстановление хромат-ионов до металла в стандартных электролитах хрою рования, позволяющих получать хромовые покрытия высокого фу* кционального качества. Впервые установлен механизм данного і цесса. Изучены х закономерности, связывающие концентрационнь характеристики добавки, температуру электролита, плотность поляризующего тока с выходом хрома по току.
Впервые установлена практическая возможность образован!* аморфного электролитического осадка хрома из электролитов, содержащих органические добавки. Дано обоснование этому явлс ни».
Впервые разработаны реальные составы электролитов хрот рования с рядом органических соединений и технологический регламент их приготовления к использования.
Прикладное значение. Разработаны и внедрены в производство электролиты и технологические процессы интенсифицировав ного электролитического хромирования металлических изделий, в том числе:
I. Электролит хромирования для получения блестящих хромовых покрытий с добавками галловой кислоты.
-
Электролит хромирования универсального использования с добавкой метиленового голубого.
-
Электролит хромирования с пониженной температурой рабочего процесса с добавкой "ВгИСИ".
-
Электролит хромирования с универсальным использованием с добавкой "КЭК".
-
Электролиты хромирования для получения толстых слоев осадка с добавками хризенов и нафтенов.
-
Саморегулирующийся электролит хромирования с пониженной концентрацией хромовой кислоты с органической добавкой комплексного вида.
-
Электролит с органической добавкой для получения хромовых покрытий, легированных молибденом.
-
Разработаны методы инструментального экспресс-анализа электролита на величину его PC.
-
Разработаны методы расчета собственных напряжений в растущем гальваническом осадке.
Указанные электролиты и процессы защищены авторскими (идетельствами и патентами.
На защиту выносятся:
система положений,-приводящая к решению проблемы интен-[фикаши процесса электролитического хромирования из электродов на основе- растворов-хромовой-тсислоты;
обнаруженные закономерности процессов ускорения вос-ановления хромат-ионов в присутствии органических веществ схемы механизма участия органических веществ в данном проссе; I
обнаруженные эффекты электрохимической амортизации хро-вого осадка в ходе восстановления хромат-ионов из электро-гов с органическими добавками;
установленные зависимости физических и химических свой-в хромовых покрытий от природы и количества используемых салических веществ; !
разработка и внедрение в производство технологических зцессов нанесения хромовых покрытий, отличающихся высокой жзводительностыэ, стабильностью в работе и высоким качест-1 получаемых при этом хромовых покрытий.
Реализация работы в промышленности. Разработанные процессы жирования внедрены на следующих предприятиях: механическом
заводе да. Лєгтярева (г.Ковров), лреаприятияч ::!ічиг"і-эрсхна снльскохозяйственного и тракторного машиностроения (г.Волгоград, г.Душанбе, г.Ташкент, г.Елец), завод "Большевик" (г.С. Петербург), оптикоыеханичеекий завод (г.Вологда) и др.
Экономический эффект от внедрения составил свыше 350 т. рублей в ценах до декабря 1991г.
Апробация работы. Результаты работы докладывались: на Всесоюзной конференции по электрохимии (г.Тбилиси,1969), Всесоюзной конференции по прикладной электрохимии (г.Ленинград, 1971), симпозиуме стран СЭВ по защите от коррозии (г.Ростов-Дон, 1973), Республиканской конференции по защите от коррозии (г.Ростов-Дон, 1974), У Всесоюзном совещании по физико-химиче< кому анализу (г.Москва,1976), УІІІ Всесоюзной конференции п< электрохимической технологии (г.Казань,1977), УІ Всесоюзной конференции по электрохимии (г.Москва, 1982), I Всесоюзной н-конференции по проблемам защиты металлов от коррозии (г.Казаі 1985), Всесоюзной конференции "Технология нанесения противокоррозионных покрытий"(г.Челябинск,1985), Всесоюзном семинар* по электрокристаллизации металлов (г.Звенигород,1981), IX Вс< союзной н-т конференции по электрохимической технологии "Галі ванотехника-87" (г.Казань,1987), УІІ Всесоюзной конференции по электрохимии (г.Черновцы,1988), X Пермской конференции по защите металлов-Дг-Пермь,1979), Республиканских конференциях по использованию ПАВ (г.Днепропетровск,1978,1981,1987), Респ; ликанской н-т конференции по нестационарным электрохимически! процессам (г.Барнаул.1989), межреспубликанской конференции п> прогрессивным технологиям эл.хим. обработки металлов и гальві экологии гальванического производства (г.Волгоград,1990), Реї публиканских семинарах по прогрессивным технологиям хромирования (г.Киев,1978,1986,1990,1991), Зональных н-т конференци; по теории и практике электроосаждения металлов и сплавов (г.Пенза,1986,1988,1990), Семинарах Пома науки и техники (г,1 сква,1971,1972,1974,1980,1990), семинарах КХТИ (г.Казань,198; Дома техники г.Волгограда (1981,1986,1988), ежегодных н-т конференциях преподавателей ВолгИСИ (г.Волгоград,1970-1993).
Публикации. Основное содержание .диссертационной работы освещено в 13 авторских свидетельствах на изобретения и 59 публикациях.
Объем и структура. Диссертация изложена на страницах іашинописного текста, содержит 27 таблиц, 97 рисунков, состоит :з введения, б разделов основных результатов работы, списка спользованной литературы, содержащего 428 наименований и при-ожения.
