SU1624052A1 - Method for obtaining of iron carbide coatings - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам получени  покрытий на основе карбидов железа электролизом расплавленных солей и может быть использовано в автомобилестроении и др. отрасл х народного хоз йства Цель изобретени  - повышение качества покрыти  за счет увеличени  адгезии и увеличение производительности процесса за счет осаждени  карбида железа одновременно на аноде и катоде. Получение этих покрытий достигаетс  путем подбора оптимальных условий электролиза, при этом электролиз провод т из расплава солей NaBOz, Na2C03,LiF, РезОз при плотности тока 3-6 А/дм2 и температуре 900 - 950°С при равенстве площадэй и катод  В оезульгате использовани  изобретени  полч чаетс  пс.срьпии более высок ко качества с хорошей адгезией и миндальными включени ми электролита на катод..- и одно временно с ним мелкозернистое плотное покрытие с хорошей адгезией на аноде 1 з п ф-пы. 2 таил ЁThe invention relates to methods for producing coatings based on iron carbides by the electrolysis of molten salts and can be used in the automotive industry and other sectors of the national economy. The purpose of the invention is to improve the quality of the coating by increasing adhesion and increasing the productivity of the process by depositing iron carbide at the anode and simultaneously the cathode. Obtaining these coatings is achieved by selecting optimal electrolysis conditions, while electrolysis is carried out from a melt of salts NaBOz, Na2C03, LiF, ResOz at a current density of 3-6 A / dm2 and a temperature of 900-950 ° C with equal area and cathode B use of the invention produces better quality with good adhesion and almond inclusions of the electrolyte on the cathode. - and at the same time with it fine-grained dense coating with good adhesion on the anode of 1 3 p f-py. 2 ta

Description

Изобретение относитс  к получению покрытий карбидов железа электролизом рас- плавленных солей и может быть использовано в автомобилестроении и других отрасл х народного хоз йства.The invention relates to the production of coatings of iron carbides by the electrolysis of molten salts and can be used in the automotive industry and other industries of the national economy.

Цель изобретени  - повышение качества покрыти  за счет увеличени  адгезии и увеличение производительности процесса за счет осаждени  карбида железа одновременно на аноде и катодеThe purpose of the invention is to improve the quality of the coating by increasing adhesion and increasing the productivity of the process by depositing iron carbide simultaneously on the anode and cathode.

Согласно способу получени  покрытий на основе карбидов жепеза, включающему проведение электролиза из расплава солеи метабората натри , карбоната натри , фторида лити  и оксида железа анод и катод выполн ют из углеродсодержащих материалов , при этом электролиз провод т при плотности тока 3 - б А/дм и температуре 900 950°С при равенстве площадей анода и катода.According to the method of producing coatings based on carbides of crates, including electrolysis from molten salt of sodium metaborate, sodium carbonate, lithium fluoride and iron oxide, the anode and cathode are made of carbon-containing materials, the electrolysis being carried out at a current density of 3 A / dm and temperature 900 950 ° C with equal areas of the anode and cathode.

В результате электропила раогызвлеи ных солей: №2СОз. NaBO. LIF, Ре20з, образующиес  комплексные ионы фторидов и оксифторидов железа разноименных зар дов обеспечивают доставку железа к аноду и катоду Источником углерода на катоде  вл ютс  анионы карбоната -СО-1 . разр д которых протекает по следующей реакции:As a result, electric sawing salts: No. 2CO3. NaBO. LIF, Fe203, the resulting complex fluoride ions and iron oxyfluorides of opposite charges provide for the delivery of iron to the anode and cathode. The carbon source at the cathode is carbonate anions -CO-1. the discharge of which proceeds according to the following reaction:

СОз2 4е - С + ЗО2 .SOz2 4e - C + ZO2.

Источником углерода на аноде  вл етс  гам материал электрода, который участвует в окислительно-восстановительной реакции образовани  карбидов. Таким образом , природа образовани  покрытий на аноде и катоде различна, ч го обуславлива ег существование узкого интервала плотности тока (i - 3 - 6 А/дм ) при котором получаютс  на обоих электродах ппотные покрыти  с хорошей адгезией. Различие механизмов осаждени  также опредеп ет неоо гоThe source of carbon at the anode is the electrode material, which is involved in the redox formation of carbides. Thus, the nature of the formation of coatings on the anode and cathode is different, which determines the existence of a narrow current density range (i - 3 - 6 A / dm) at which spotted coatings with good adhesion are obtained on both electrodes. The difference in the deposition mechanisms also determines the

ЮYU

елate

ЮYU

динаковое количество массы выделившегос  карбида железа на аноде и катоде при прочих равных услови х электролиза (табл.1 и 2) Плотность тока менее 3 А/дм не обес- печирзет протекание окислительно-восста- н . .игльнии реакции на аноде вследствие недостаточной концентрации оксифторид- ных комплексов вблизи поверхности анода. Увеличение плотности тока более 6 А/дм приводит к образованию крупнозернистых порошкообразных покрытий карбида железа с плохой адгезией к катоду.The same amount of mass of iron carbide released at the anode and cathode, with other conditions of equal electrolysis (Tables 1 and 2). The current density of less than 3 A / dm does not cause a redox flow. . Reaction anodes at the anode due to insufficient concentration of oxyfluoride complexes near the anode surface An increase in current density of more than 6 A / dm leads to the formation of coarse-grained powder coatings of iron carbide with poor adhesion to the cathode.

Температура  вл етс  важным фактором вли ющим на образование реакционно способных комплексных анионов, и оказывает сильное воздействие на химиче- i кую ,,ктивность углородсодержащего аноднTemperature is an important factor influencing the formation of reactive complex anions, and has a strong effect on the chemical, chemical activity of the carbon-containing anodic acid.

П, 1, 900°С не достигаетс  химической активности анода участвующего в окисли- 1(чльно восстановительной реакции карби- дып разовани , а при 950°С начинают i прегь «лектроды и интенсивно испар ютс  омпоненты расплава, резко измен   усло- пич поогекани  электрохимических процессов Электроды выполнены из углеродного ьолокна или графита,нар ду с карбонатами, пргсу ютьующими в расплаве,  вл ютс  дл  1 тод дополнтельным, а дл  анода един- i тм-нным источником химически активного . г л-Mjo n ч ю в конечном итоге  вл етс  ш - - чледимым дл  достижени  указанного эф- | ктс ьмо оО получени  карбидов железа 1 дтве ждаетс  рентгенофазовым и атом- -.пи -сионным спектральным анализами. се сиед ни  по режимам электролиза сведены в табл.1 и 2P, 1, 900 ° C, the chemical activity of the anode participating in the oxidation-1 is not achieved (the cardi-dividing reaction takes place, and at 950 ° C, i start electrode electrodes and the melt components evaporate rapidly, drastically changing the conditions of heating of electrochemical Processes Electrodes made of carbon fiber or graphite, along with carbonates, which are molten in the melt, are additional for 1 time, and only a source of chemically active gas for the anode. is sh - - tracked to reach decree This effi ciency of the production of iron carbides 1 results in x-ray phase and atomic spectroscopic analyzes, which are summarized in electrolysis modes in Tables 1 and 2.

Пример. Электроды из углеродного о Г)кна марки УТМ-1 ппощадью 10 см опук ,иот в расплав соли состава, мас,%: ЫхСОз 55,80; NaB02 23,16; LIF 18,20; Ре20зExample. Electrodes made of carbon fiber G) of the brand UTM-1 with an area of 10 cm opuk, iot to the molten salt composition, wt,%: HHCO3 55.80; NaB02 23.16; LIF 18.20; Re20z

80 провод т электролиз в течение 20 мин : плотностью анодного и катодного тока 4,080 conduct electrolysis for 20 minutes: anode and cathode current density of 4.0

оabout

-Л/дм и напр жением 1,8 В, при температу- ое 900°С. После проведени  процесса элек- . релиза электроды вынимают из расплава и промывают гор чей дистиллированной во- ,.ой FJ результате электролиза получают плотное жаростойкое покрытие с хорошей адгезией нч аноде и мелкозернистое покрытие с хорошей адгезией на катоде.-L / dm and a voltage of 1.8 V, at a temperature of 900 ° C. After carrying out the process, elect. The release electrodes are removed from the melt and washed with hot distilled water. As a result of the electrolysis, a dense, heat-resistant coating with good adhesion on the low-frequency anode and a fine-grained coating with good adhesion on the cathode are obtained.

В табл.1 показано изменение массы карбида железа, полученного на электродах в зависимости от плотности тока при посто нной температуре (900°С).Table 1 shows the change in the mass of iron carbide obtained on the electrodes as a function of the current density at a constant temperature (900 ° C).

Из табл 1 видно, что с увеличением плотности тока до 6,0 А/дм2 формируетс  мелкозернистое покрытие карбида железа с хорошей адгезией. Дальнейшее увеличение плотности тока сопровождаетс  укрупнением кристаллической структуры и полной потерей адгезии. При плотности тока 3,0 А/дм2 на аноде по вл етс  плотное мелкозернистое покрытие карбида железаFrom Table 1 it can be seen that as the current density increases to 6.0 A / dm2, a fine-grained iron carbide coating is formed with good adhesion. A further increase in current density is accompanied by the enlargement of the crystal structure and the complete loss of adhesion. At a current density of 3.0 A / dm2, a dense fine-grained iron carbide coating appears at the anode.

с хорошей адгезией к электроду. Качество покрыти  сохран етс  до плотности тока 6,0 А/дм2.with good adhesion to the electrode. The quality of the coating is maintained to a current density of 6.0 A / dm2.

В табл.2 показано изменение массы карбида железа, полученного на электродахTable 2 shows the change in the mass of iron carbide obtained on the electrodes

в зависимости от температуры при посто нной плотности тока, равной 3 А/дм2.depending on temperature at a constant current density of 3 A / dm2.

Из табл.2 видно, что осаждение карбид железа на аноде начинаетс  при температуре 900°С, увеличение температуры до 9ьО°СFrom Table 2 it can be seen that the precipitation of iron carbide on the anode begins at a temperature of 900 ° C, an increase in temperature to 9 ° C.

незначительно вли ет на качество покрыти . Дальнейшее увеличение температуру приводит к горению анода и итенсивном, испарению электролита. Осаждение карбида железа на катоде начинаетс  при температуре 750°С, с ростом температуры скорость осаждени  увеличиваетс  до 950°С дальнейшее увеличение температуры приводит к горению катода, вследствие чего уменьшаетс  толщина и резко ухудшаетс  качество покрыти .slightly affects the quality of the coating. A further increase in temperature leads to the burning of the anode and the intensive evaporation of the electrolyte. Deposition of iron carbide on the cathode begins at a temperature of 750 ° C, with an increase in temperature, the deposition rate increases to 950 ° C. A further increase in temperature causes the cathode to burn, as a result of which the thickness decreases and the quality of the coating decreases sharply.

Адгезию оценивают методом нормального отрыва. Хороша  адгези  считаетс  в том случае, когда пленка карбида железа отрываетс  вместе с поверхностью yt леродAdhesion is assessed by the method of normal separation. Good adhesion is considered when the iron carbide film is peeled off along with the surface yt

содержащего материала при значительном погружении близком к пределу прочности r.3MoroMoTeh Исчла К плохо: 1 рдгезии от нос т покрыти , которме отслаиваютс  либо хрупко рагрушаютс  при незначительном чагру-КСНИР .containing material with a significant immersion close to the ultimate strength of r.3MoroMoTeh Ischal K poorly: 1, the adhesion of the coating to wear, peeling off or fragile, with a slight chagru-KCHRIR.

По раьнрниюс известным получено л л крытие на ОСНОРС карбида железа высокого качества с хорошей адгезией и минимальными включени ми электролитаAccording to the known method, a l l coating is obtained on the basis of high quality iron carbide with good adhesion and minimal electrolyte inclusions.

0 на катоде, а также одновременно с ним мелкозернистое плотное покрытие с хорошей адгезири на аноде. Получение покрытий н оЕиих электродах позвол ет вдвое сзконо мить энергоресурсы и ускорить процесс0 at the cathode, as well as at the same time a fine-grained dense coating with good adhesion at the anode. Obtaining coatings on oEui electrodes allows halving energy resources and speeding up the process.

получени  антикоррозионных, жаростойких покрытий на издели х из углеродного во- чркна.obtaining anticorrosive, heat-resistant coatings on products from carbon fiber.

Claims (2)

Формула изобретени  01. Способ получени  покрытий на основе карбидов железа, включающий про- веценис электролиза из р сплана солой метаборатз натри , карбоната натри , фторида лити  и оксида железа, отличи- 5 ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  качесгвг покрыти  за счет увеличени  адгезии и увеличени  производительности про цесса за счет осаждени  карбида железа одновременно на зноде и катоде, электро- ли провод т (, использованием эпектродооClaim 01. A method for producing coatings based on iron carbides, including the progression of electrolysis from sodium phosphate, sodium carbonate, lithium fluoride, and iron oxide, is distinguished by 5 and y in order to improve the quality of coatings. by increasing adhesion and increasing the productivity of the process due to the deposition of iron carbide simultaneously on the material and the cathode, the electrons are carried out (using an electrode из углеродсодержащих материалов при плотности тока 3-6 А/дм и температуре 900 - 950°С при равенстве площадей анода и катода.from carbon-containing materials at a current density of 3-6 A / dm and a temperature of 900 - 950 ° C with equal areas of the anode and cathode. 2. Способ по п.1,отличающийс  тем, что электроды выполнены из углеродного волокна или графита.2. A method according to claim 1, characterized in that the electrodes are made of carbon fiber or graphite. Таблица 1Table 1 Таблица 2table 2