Способ электролитического или химического нанесения покрытий

 

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к электрохимическим или химическим способам нанесения покрытий на сложнопрофилированные детали, и может быть использовано в машиностроительных и других отраслях промышленности при создании замкнутых, безотходных технологий нанесения покрытий. Цель изобретения - повышение степени отмывки сложнопрофилированных деталей от электролита, упрощение способа и снижение расхода поверхностно-активных веществ. В требуемый по технологическому регламенту электролит, предназначенный для нанесения металлического, фосфатного или хроматного покрытий, вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ) или смесь ПАВ в концентрации, равной пределу растворимости этого ПАВ или их смеси в данном электролите, при 18-20°С. В качестве ПАВ используют непредельные оксиэтилированные жирные кислоты (ОЖК) общей формулы R COO (C<SB POS="POST">2</SB>H<SB POS="POST">4</SB>O)<SB POS="POST">N</SB>, где R-C<SB POS="POST">16</SB>-C<SB POS="POST">25</SB> углеводородный радикал непредельных жирных кислот

N=5-16

или их смесь. ОЖК вводят как в электролит для нанесения покрытий, так и в моющую жидкость (фреон-113) в концентрации 0,1-2,0 мас.%.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 23 (5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4352291/31-02 (22) 15.12.87 (46) 30.10.89. Бюл. У 40 (71) Институт химии Дальневосточного отделения АН СССР (72) Н.Я. Коварский, Г.Ю, Драчев, И.В. Семилетова и Ю,А. Коваленко (53) 621.7.024(088.8) (56) Патент Великобритании 1(. 21041 04, кл. С 23 С 5/02, опублик . 1983 .

Патент Франции Ф 2361479, кл,С, 23 G 5/02, опублик. 1978. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ИЛИ

ХИМИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к электрохимическим или химическим способам нанесения покрытий на сложнопрофилированные детали, и может быть использовано в машиностроительных и других отраслях промьппленности при создании замкнутьм, безотходных технологий наИзобретение относится к гальвано-. технике, а частности к электрохимическим или химическим способам нанесения покрытий на сложнопрофилиров анные детали, и мажет быть использовано в машиностроительных и других отраслях промышленности прн создании замкнутык. безотходных технологий нанесения покрытий, Цель изобретения — повышение степени отмывки сложнопрофилированных деталей от электролита, упрощение способа и снижение расхода поверхностно-активных веществ.

2, несения покрытий. Цель изобретения повьппение степени отмывки сложнопрофилированных деталей от электролита, упрощение способа и снижение расхода поверхностно-активных веществ. В требуемый по технологическому регламенту электролит, предназначенный для нанесения металлического, фосфатного или хроматного покрытия, вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ) или смесь ПАВ в концентрации, равной пределу растворимости этого ПАВ или их смеси в данном электролите, при 18-

20 С. В качестве ПАВ используют непредельные оксиэтилированные жирные кислоты (ОЖК) общей формулы R СОО (C Н)О)лН где R C»Ь-Сгк углевода родный радикал непредельных жирных кислот; n=5-16, или их смесь. ОЖК вводят как в электролит для нанесения покрытий, так и в моюп»ую жидкость ((фреон-113) в концентрации 0,12,0 мас.X.

ЗЕБР»»((Способ осуществляют следующим об- Щ) разом. 4:ь

В требуемый по технологическому )(® регламенту электролит, предназначен- - © ный для нанесения металлического, фосфатного или хроматного покрытия, вводят пав ерхнос тно-актив ное в ещес тво (ПАВ) или смесь ПАВ в концентрации, равной пределу растворимости ПАВ или их смеси в данном электролите при 1218 С. ПАВ в электролите растворяются при перемешивании, после чего электролит отфильтровывают от нерастворившегося избытка взвешенных частиц, 1518412 ас тв o eHr 8 H d! 1>трацию и ро; одя т rIp!i

12-18 С, в †; н эле тролит избыток

ПАВ, либо при любой удобной -;емпера— туре, вводя в электролит расчетное

5 количество ПАВ, соответствующее пределу их раствориь.ости при требуемой температуре. Параллельно готовят моюв;ую жицкость на основе фреона-113 введением в него того же ПАВ а концентрации 0,1-2, Для этого во фреон добавляют расчетное количество ПАВ, перемешивают смесь;.о образования однородного раствора и заливают ее в

"зкpыoаемое крышкой моющее устройство 15

После приготовления электзолита и моющей жидкости предназначенную к обработке деталь с чистой обезжиренной поверхностью помещают в ванну с электролитом, насыщенным ПАБ, где проводят процесс нанесения покрытия при параметрах и условиях (температура, плотности тока, время электролиза и т.д,), которые предусмотрены технологическим регламентом при использовании электролита без ПАВ, После нанесения покрытия деталь сразу помещают в моющее устройство, в котором с помощью моющей жидкости (фреон-113 и IIAB) путем ополаскивания, окунания или душирования (для интенсификации смывки можно также использовать различного рода вибраторь, встряхиватели и т.д,) удаляют электролит с,цеталей, Капельки смытого электролита всплывают на поверх35 ность фреона, так как он имеет боль ший удельный вес, и образуют на нем сплошной слой, которому дают отстояться и спивают в гальваническую ван40 ну. Очищенные детали, не. вынимая из

i10Ощего устройства, поднимают из фреона в паровую фазу и дают им время высохнуть. Испаряющийся с поверхности деталей фреон конденсируют на тепло-, „ обменнике холоцильника, расположен— ном в моющем устройстве, Образующийся конденсат сливают в моющую жидкость. После того, как процесс отсушкй завершен, моющее устройство открь вают, деталь вынимают и направляют на следующую гальваническую операцию либо на склад готовой продукции.

В качестве ПАВ используют непре"- ч 5 дельные оксиэтилированные жирные кислоть; {0>KK) .общей формулы КСОО (С Н,.О)„Н где R — С,6 -Cgg-óãëåâoäopoäíûé радикал непредельных жирных кислот; п=-5-16, или их смесь. При этом ОЖК вводят как во фреон-113 в концентрации О, 1-2, так и в гальванический электролит в концентрации, равной пределу их растворимости в электролите при 12180С.

Б качестве ОЖК можно использовать олеокс (R=-С„, n=5-10), нафтенокс (R=C < -Cn, n=1O-16) или другие непрe ; r H ip ORK.

В случае использования изобретенного способа при проведении процесса, предусматривающего гидрофобизацию поверхности детали после химической об— работки (например, при фосфатировании черных металлов), операцию гидрофобизации деталей в растворах гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости (ГКЖ-94) в бензине (керосине) совмешают с отмывкой от электролита, вводя ГКЖ-94 непосредственно в моющую жидкость на основе фреона в концентрации 10-20, При отмывке деталей от электролита в моющем устройстве, снабженном холодильником для конденсации паров фреона, температура жидкой моющей композиции и смытого электролита должна поддерживаться в пределах

12-18ОС, Проведение смывки электролита с деталей и насыщение исходного гальванического электролита ОЖК при меньших температурах нецелесообразно из-за возможности выпадения солей из смытого и исходного электролита, при больших температурах — из-за снижения полноты смывки электролита с деталей вследствие уменьшения концентрации ПАВ в электролите (с ростом температуры растворимость оксиэтилированных ПАВ в водных средах падает).

Кроме того, с ростом температуры значительно возрастает испарение фреона113 (куя =-47 С), что может привести к неоправданным затратам энергии на его возврат из паровой фазы.

11 р и м е р 1. В электролит никелирования (электролит 1) состава (г/л): NiSOp7HgO 200; На 80 10Н О

100; NaC1 10; НАВОЗ ЗО; рН 5„4, при

15 С добавляют олеокс=5-10 (С ;, Н з СОО (С Н,10)„H, гдн n=5--10) в количеств е 3 г/л и растворяют при перемешивании, после чего нерастворившийся избыток олеокса отфильтровывают, В электролит погружают чистую обезжиренную сложнопрофилиров анную деталь {{стальной болт с резьбой М8 1 .длиной 50 мм1 в качестве катода, аноНа детали, при рассмотрении ее дод микроскопом при 20-кратном увеличении следы гальванического электролита (капельки, пятна, точки) полностью отсутству от. Многократное повторение операций нанесение покрытия— отмывка детали — возврат смытого электролита в гальваническую ванну (до 40 раз) не приводит ни к изменению качества покрытий, ни к сиижению моющей способности и полноты отмывки композицией фреон-OMK.

5 1518 дом служит никель Hl Злектролиэ проводят в ванне емкостью 0,5 л при перемешивании, при катодной плотности тока 100 А/м, температуре 20 С. Вре мя электролиза 1 ч. Полученный на де5 тали осадок матового никеля отвечает всем. требованиям в отношении качества сцепления, толщины и внешнего вида и.не отличается по этим показателям от осадка, полученного при тех же условиях осаждения из электролита 1 без олеокса.

Мокрую деталь сразу после никелирования помещают в моющее устройство, представляющее собой герметизируемую крьппкой емкость размером 5 «10 МО см, на дно которой налит фреон-113, содержащий 1Х олеокса-5-10 (0,4 л).

Над смывной жидкостью вдоль стенок 20 емкости расположен теплообменник, выполненный в виде змеевика, Змеевик соединен шлангами с расположенным вне емкости холодильником, обеспечивающим охлаждение и рециркуляцию 25 теплоносителя (тасол) через теплообменник. Температуру поверхности змеевика поддерживают равной от -5 до

-10 С, Никелированную мокрую деталь подвешивают на штангу моющего уст- 30 ройства, закрывают крышку и с помощью манипулятора погружают деталь в органическую жидкость, интенсивно ее покачивая. Через 1 мин промывку прекращают, собравшийся на поверхности фреона слой смытого электролита сливают в гальваническую ванну, а деталь с помощью штанги и манипулятора поднимают над фреоном, не вынимая ее из моющего устройства. В таком состоя- 40 нии деталь выдерживают 10 мин, давая фреону испариться с детали,сконденсироваться на теплообменнике и стечь ,на píî емкости. Крышку моющего устройства поднимают, отмытую сухую де-таль вынимают, 412 ° 6

Пример 2. Все операции прово-. дят, как в примере 1, за исключением того, что во фреон вводят олеокс=5-10 в количестве О,IX. Результаты получены как в примере 1.

Пример 3. Все операции проводят, как в примере I, за исключением того, что во фреон вводят олеокс=5-10 в количестве 2Х. Результаты, как в примере 1.

Пример 4, Все операции проводят, как в примере 1, за исключением того, что во фреон-113 не вводят олеОксе. После отмывки деталей на их поверхности видны разрозненные капельки электролита в углублениях резьбы.

Пример 5, Все операции проводят, как в примере 1, за исключением того, что в гальванический электролит не вводят олеокс. Результат, как в примере 4.

Пример 6. Операции проводят, как в примере 1, за исключением того, что гальванический электролит и фреон113 не содержат добавок алеокса. Результат, как в примере 4, Пример 7. Все операции проводят, как в примере 1, за исключением того, что Во фреон вводят олеокс 5-I0 в количестве 0„08K. Результаты, как в примере 4.

Пример 8. Электролит 1 для никелирования при 15 С насыщают олеоксом-5 и отфильтровывают. Последующие операции и результаты, как в примере 1.

Пример 9. Электролит 1 для никелирования при 12 С насыщают нафтеноксом (СпНдп gCOO(CgHqO)„H где k lá25; п=10-16) и отфильтровывают. Во фреон-113 вводят тот же ПАВ в концентрации 17. Все последующие операции проводят, как в примере I. Результаты тождествечны полученным в примере 1.

Пример 10, Электролит 1 для никелирования при 10 С насьпцают олеоксом=5-10 и отфильтровывают. Все последующие операции проводят так же, как в примере I. После отмывки деталей в их резьбе обнаруживаются остатки неотмытого электролита (1-2 капельки на деталь).

Пример 11. Электролит 1 для никелирования при 20 С насьпцают олеоксом и отфильтровывают. Все последующие операции проводят так же, как в примере 1. При отстаивании смытого

15184 l 2 ции и отмывки деталей от электролита и исключении пожароопасности, Составитель В, Белоглазов

-Техред А. Кравчук Корректор T,Ìàëåö

Редактор И. Рыбченко

Заказ 6571/33

ВНИИПИ Государственного

113035, Тираж 942 Подписное комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,101 Пример 16 (прототип) . В качестве моющей композиции используют

10Х-ный дистеарат этиленгликоля во фреоне-ll3, Остальное, как в примере.

l5. Результаты тождественны получен5 ным в примере 15.

Пример 17 (прототип). В качестве моющей композиции используют

З -ный ОП-7 во фреоне. Остальное, как 10 в примере 15. При отмывке деталей наблюдается образование концентрированной трудноразделяющейся эмульсии, что делает отделение моющей жидкости от электролита практически невозможным.

Преимущества предлагаемого способа заключаются в обеспечении полноты смывки электролита с деталей сложной формы, устранении необходимости очист-20 ки от ПАВ и корректировки смытого электролита по органическим добавкам при его повторном использовании, устранении необходимости частой корректировки фреона по ПАВ для поддержания 25 .его моющей способности и сокращении расхода ПАВ на операцию отмывки, устранении необходимости во всех основных и сопутствующих операциях, связанных с сорбционной очисткой электролита от IIAB (подготовка сорбента, его периодическая регенерация, утилизация элюатов и т.д.), упрощении проведения процессов, предусматривающих гидрофо бизацию деталей после обработки за .счет совмещения операций гидрофобизаI

Формула и з обре т е н и я

Способ электролитического или химического нанесения покрытий, включающий электролитическую или химическую обработку поверхности сложнопрофилированных деталей, их отмывку от остатков электролита моющей жидкостью, содержащей фреон-113 и поверхностноактивные вещества, и возврат фреона1!3 с поверхности отмытых деталей в моющую жидкость переконденсацией его на холодильник, о т л и ч а ю щ и й— с я тем,что, с целью повышения степени отмывки сложнопрофилированных деталей от электролита, упрощения способа и снижения расхода поверхностно-активных веществ поверхностно-активные вещества вводят в моющую жидкость в количестве 0 1-2,0 мас.7., и в электролит для электролитической или химической обработки — в концентрации, равной пределу их растворимости в электролите при 18-20 С, а в качестве поверхностно-активных веществ используют непредельные оксиэтилированные жирные кислоты общей формулы

RC00 (С,Н,О) „Н, где R — С а -Сея-углеводородный радикал непредельных жирных кислот; и = 5-16, 1 или их смесь.