Использование переменного тока для поверхностного легирования хромоникелевых сталей палладием

И. О. Егорова, Р. А. Кайдриков, С. С. Виноградова,

Б. Л. Журавлев

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ СТАЛЕЙ ПАЛЛАДИЕМ

Ключевые слова: палладий, поверхностное легирование, хромоникелевые стали, переменный ток.

Настоящая работа посвящена исследованию коррозионной стойкости в растворах 30% H2SO4 ряда хромоникелевых сталей, поверхностно легированных палладием в хлоридных растворах с использованием переменного тока. Предложены оптимальные электрические режимы поверхностного легирования и установлена минимальная концентрация палладия в растворах, обеспечивающие достижение требуемого результата.

Key words: palladium, surface doping, stainless steels, alternating current

The present work is dedicated to investigation of a corrosion stability in solutions 30 % H2SO4 of a series of stainless steels with the surface into which ones are doped by a palladium in NaCl solutions with usage alternating-current. The optimum electrical modes of surface doping are offered and the minimum concentration of a palladium in solutions ensuring achievement of demanded outcome is established.

Катодное легирование, т.е. дополнительная присадка небольших количеств электрохимически положительных металлов (Pd, Pt, Ru, Re и др.), сильно повышает пассиви-руемость и коррозионную стойкость титана, хрома, нержавеющих сталей и других сплавов, склонных к пассивации. Необходимость максимально снизить затрату дорогостоящего катодного компонента выдвигает проблему разработки оптимального метода поверхностного легирования сплава.

Известно несколько способов электрохимического легирования поверхности пассивирующихся металлов. Электроискровое легирование поверхности заключается в переносе металла с положительного полюса электрода (анода) на отрицательный (катод) при импульсном наложении на электроды постоянного напряжения или периодическом размыкании электрического контакта между ними. Метод позволяет получать поверхностные покрытия из любых токопроводящих металлов и сплавов [1]. Способ электролитического осаждения хрома и второго компонента состоит в том, что металл платиновой группы в количестве 1-3% от веса хромового покрытия осаждают в виде локальных участков размером 0,5-1 мкм на поверхность хрома при не менее чем трехкратном чередовании слоев. Повышение коррозионной стойкости защищаемого металла происходит за счет осаждения хромового покрытия на всей поверхности металла и последующего осаждения в порах хромового слоя покрытий из металлов платиновой группы. Известно также электрохимическое легирование поверхности пассивирующихся металлов осаждением палладия из раствора электролита, в котором осаждение палладия проводят из многокомпонентного электролита, состоящего из аминопалладохлорида, азотнокислого натрия, аммиака, при плот-

ности тока 1 А/дм . Недостатками известных способов является относительно большой расход палладия.

Предложен способ снижения расхода палладия при электрохимическом легировании поверхности пассивирующихся металлов путем осаждения палладия на переменном токе частотой 0,01- 0,06 Гц, амплитудой 5-10 мкА/см2 из электролита, содержащего хлористый натрий, а в качестве соли палладия - палладий хлористый при следующем соотношении компонентов, г/л: хлористый палладий 0,01-1,00; хлористый натрий 5,85 (0,1 М) [2].

Применение переменного тока, характеризуемого указанными параметрами, способствует локальному растворению поверхности пассивирующихся металлов в анодные полупериоды, а в катодные полупериоды - осаждению локальных палладиевых покрытий. Амплитуда переменного тока невелика (5-10 мкА/см2), что обусловливает осаждение малых количеств палладия из электролита с низкой концентрацией его ионов и, следовательно, позволяет существенно сократить расход палладия.

В таблице 1 в качестве примера приведены экспериментальные результаты по поверхностному легированию палладием для ряда сплавов. В электрохимическую ячейку заливают электролит, содержащий 5,85 г/л хлористого натрия и 0,01 г/л хлористого палладия. С помощью генератора и потенциостата формируют электрический сигнал частотой

0,01 Гц, амплитудой 5 мкА/см2 и подают на электроды из исследуемых сплавов и платиновый электрод. Изменение потенциала электрода фиксируют относительно хлорсеребряно-го электрод сравнения. Электролиз проводят в течение 10 мин. После нанесения покрытия

Таблица 1 - Параметры режима локального палладирования и результаты коррозионных испытаний

Сплав Концентрация Р^12, г/л Частота, Гц Амплитуда, мкА/см2 Скорость коррозии, г/

0,010 0,01 0,0014

0,100 0,01 5 0,0010

1,000 0,01 0,0010

1,000 0,03 0,0008

Х18Н10Т 1,000 0,06 0,0007

1,000 0,06 7 0,0013

1,000 0,06 0,0014

0,005 0,06 10 0,0510

1,000 0,07 0,0404

1,000 0,005 0,0408

1,000 0,06 3 0,0312

1,000 0,06 15 0,1020

ХН35ВТ 0,100 0,03 5 0,0008

ХН75ТЮР 0,100 0,03 7 0,0007

электрод взвешивают и выдерживают в течение 192 ч в серной кислоте (30 мас. %). После выдержки образец вынимают, взвешивают и по разнице весов до и после выдержки рассчитывают коррозионные потери и скорость коррозии.

Как видно из таблицы 1, использование электролита, содержащего 5,85 г / л хлористого натрия и 0,01-1,00 г/л хлористого палладия, а также переменного тока с амплитудой 5-10 мкА/см2, частотой 0,01-0,06 Гц, позволяет проводить электрохимическое легирование поверхности сплавов, обеспечивающее малую скорость коррозии при испытаниях в серной кислоте. При выходе параметров за указанные пределы коррозионная стойкость образцов, легированных палладием, снижается, о чем свидетельствуют значения скорости коррозии.

Литература

1. Томашов, Н.Д. повышение пассивируемости и кислотостойкости титана и нержавеющих сталей путем электроискрового легирования их поверхности палладием / Н.Д. Томашов, Г.П. Чернова и др. // Защита металлов. - М.: Наука, 1979. - Т.15. - №6. - С. 651 -655.

2. Ас. №496332, кл. С25 Б 5/12. Способ электрохимического легирования / Б.Л. Журавлев, А.Ф. Дресвянников, Р.А. Кайдриков, С.Г. Смердова. 1974 // Бюл. №12.

© И. О. Егорова - асп. каф. технологии электрохимических производств КГТУ; Р. А. Кайдриков -д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии электрохимических производств КГТУ; С. С. Виноградова - канд. тех. наук, доц. той же кафедры, vsvet@kstu.ru; Б. Л. Журавлев - д-р хим. наук, проф., каф. технологии электрохимических производств КГТУ.