Электролит цинкования

 

Изобретение относится к электроосаждению цинковых покрытий и может быть использовано для декоративной и антикоррозионной отделки металлических изделий. Цель изобретения - расширение диапазона рабочих плотностей тока электролита цинкования. Электролит цинкования содержит 8-12 г/л окиси цинка, 80-120 г/л едкого натра и 1-3 г/л полимерной тетраалкиламмониевой соли следующей структурной формулы: @ Введение в электролит цинкования 1-3 г/л полимерной тетраалкиламмониевой соли указанной структурной формулы позволяет расширить рабочий диапазон плотности тока от 0,01 до 100 А/дм 2. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (S1)S С 25 Р 3/22 ", Х г

ИЦ р)

Ейядц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ сн, -ДС +

3 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3828893/22-02 (22) 19.12.84 (46) 30.07.90. Бюл. № 28 (71) Днепропетровский государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (72) В.M. Блинов, Л.Ю. Гнеденков, .В.В. Трофименко, Ю.М. Лошкарев и А.Б. Лившиц (53) 621.357,74:669.587 (088,8) (56) Авторское свидетельствб СССР № 785381, кл. С 25 D 3/22, 1978, Авторское свидетельство СССР № 751176, кл. С 25 D 3/22, 1977. (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ЦИНКОВАНИЯ (57) Изобретение относится к электроосаждению цинковых покрытий и может быть использовано для декоративной и антикоррозионной отделки металлических изделий. Цель изобретения—

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электроосаждению цинковых покрытий из щелочных электролитов, и может быть применено для декоративной отделки металлических изделий и защиты их от коррозии.

Цель изобретения — расширение диапазона плотности тока.

Изобретение может быть проиллюстрировано примерами, представленными в табл.1.

Готовят электролит простым смешением компонентов, предварительно растворенных в дистиллированной воде.

Л0„„ 1581781 А 1

2 расширение диапазона рабочих плотностей тока электролита цинкования.

Электролит цинкования содержит 8

12 г/л окиси цинка, 80-120 г/л едкого натра и 1-3 г/л полимерной тетраалкиламмониевой соли следующей структурной формулы

Введение в электролит цинкования 13 г/л полимерной тетраалкиламмониевой соли указанной структурной формулой позволяет расширить рабочий диапазон плотности тока от 0,01 до

100 А/дм . 2 табл.

Полимерную тетраалкиламмочиевую . соль как продукт реакции получают следующим образом, В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником и капельной воронкой помещают 140 мл (1 моль ) 332-ного водного раствора диметиламина. IipH переме ° . шивании и 25-30 С прибавляют 81 мл (1 моль ) аллилхлорила в течение 46 ч, затем перемешивают 6-8 ч при

30-35 С. Снижают температуру до 20.о о, 25 С и при интенсивном перемешивании прибавляют 40 г (1 моль) Ki>Hc таллического едкого патра в течение

1 ч ° Выпавший осадок х-л< рида натрия 1581781

С1 +М

r" 3 С 3 л а во втором

4ш4

k — ——

4тп

PCI I1003

1 отфильтровывают. Фильтрат снова поме-, щают в колбу и при перемешинании и температуре 30-40 С дозируют 8! мл (1 моль) аллилхлорида в течении 81О ч. Смесь выдерживают при этой тем5 пературе еще 4 ч. В колбу добавляют

0,1 r перекиси бензоила и при 40 С и о перемешивании пропускают двуокись с

СБЗ !

1. 2СБг= СН вЂ” СН,С1+МН+Ю гОНСНг= — СН

СН 3

СН3

2,СН =СН-СН -М-СН,— СН=СН

СН3

Для получения продукта используют ЗЗИ-ный водный раствор диметиламина (ТУ 6-09-1426-76), аплилхлорид (ТУ 25

6 09-456-75), выпускаемые Ереванским заводом химреактивон.

Наличий в продукте реакции большого количества кватернизонанного азота с избыточным положительным зарядом приводит к взаимодействию молекул полимера с электронным облаком катода в необычно широком диапазоне потенциалов (-1,4-2,5 В отн, х,с.э.),, что и приводит к такому широкому ди35 аПазону рабочих плотностей тока, нысОким показателем рассеивающей спосОбности (РС) и ее росту с повышением плотности тока в отличие от всех известных щелочных электролитов цинкования. Химическая стойкость основного продукта реакции из-за отсутствня активных первичных, вторичных и третичных аминогрупп к окислителям и восстановителям в щелочной среде определяет низкий расход добавки. По результатам промышленных испытаний электролита с учетом уноса и превращения добавки на электродах ее расход составляет 0,1 мл на м покрываемых на толщину !О мкм деталей

Верхний и нижний пределы диапазона плотностей тока определяются в обычном электролизере, и лабораторной ванне или в промьппленной любого объема, например, следующим образом . в электролизер завешивается деталь поверхностью 1 дм, через электролизер

Х пропускается ток 50 А в течение 5 мин серы в течение 24-30 ч, Получают

250 мл водного раствора полимера тетраалкиламмониеной соли снетло-желтого цвета как продукта реакции.

Схема получения полимерного продукта реакции выглядит следующим образом .

С1 СН3

+!

СН вЂ” N — СН вЂ” СН=СН +NaCl+H 0

СН3 и затем она извлекается, покрытая блестящим цинком на толщину 7-9 мкм.

При концентрации щелочи свыше

80 г/л, рН вьппе )4 и щелочность определяется концентрацией едкого натра н г/л.

Рассеивающая способность электролита определяется в, щелевой ячейке

Молера при 0,1-5 А/дм < и ячейке Херинга — Блюма при 5-100 А/дм со стабилизацией температурного режима. Расчет РС н первом случае проводился по формуле: <о Е )Ь„- а„1

РСТ вЂ” ";, 100

11 аьl ь=

Измерения в ячейке Молера проводили н течение 3 ч непрерывного электролиза при 20 С. Полученные значения, о

PC находились в пределах 38-423. Скорость осажден@я цинка 0,028 —

0,03 мкм/мин. Рассеивающая способность электролита при плотности тока

5-100 А/дм измерялась в ячейке Хе1 ринга — Блюма. Электролиз проводили в стандартной ячейке с интенсивным охлаждением и в течение 0 5-1 5 мин с целью стабилизации температурного режима. РС при 75 и )00 А/дм состав1 ляет соответственно 77 и 78Х. Скорость осаждения цинка 1,8-1,9 и

2,0-2,1 мкм/мин, Электролит цинкования, содержащий окись цинка, едкий натр и полимерную добавку, о т л и ч а ю щ и й20 с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона плотности тока, он содержит в качестве полимерной добавки тетраалкиламмониевую соль структурной формулы сн2 -CI

С +

СН3 СН при следующем соотношении компоненI /Il:

Окись IJHHKB 8 †

Едкий натр 80-120

Тетраалкиламмониевая соль

40 указанной Фор мулы

1-3

Таблица!

ПротоПример

) 2

Показатели

l2 10 10 l0 10

120 100 100 100 120

Состав, г/л

Окись цинка

Едкий иатр

Полимерная тетраалкиламмоииевая

80

О,э 4 соль

Продукт реакции пиперазина с формапином, эпихлоргидрином и тиомо чевииой

Ароматический

0,1 ел ьде гид

5 1581 7

Зависимость рассеивающей способ--ности (PC) в ячейке Молера (PC I) и в ячейке Херинга и Блюма (PC II), катодного и анодного выходов по току и скорости осаждения от плотности

S тока приведена в табл.2.

Для покрытия сложнопрофилированных деталей, учитывая, что рассеивающая способность растет с повышением плотности тока, электролиз можно вести при плотности тока 25-50 А/дм .

При этом детали покрываются внутри на глубину до 4 диаметров, в то время как в цианистых электролитах до 2.

Цвет и блеск покрытия оценивается визуально по сравнению с серебряным зеркалом. Пластичность оценивается методом изгиба подложки с покрытием на 180о в обе стороны и последующим выравниванием, Отсутствие трещин и осыпающегося цинка в месте изгиба со- . ответствует пластичному покрытию.

Внутренние напряжения сжатия соответствуют: 50 кг/см — 1 А/дм, 25

100 кг/см — 4 А/дм, измеряются методом гибкого катода.

Измерение микротвердости покрытий на микротверпомере IIMT-3 с алмазной ! пирамидкой и нагрузкой 50 г показало 30 для 1 А/дм" — 140 кг/мм, для 4 А/дм -.

160 кг/мм .

Для покрытий, полученных на стали 08 кг при 0,1; 5, 10, 50, 100 А/дм толщиной 10 мкм из изобретенного электролита, блеск составляет 35, 40, 45, 50, 507. соответственно.

Содержание водорода в стальной подложке после электроосаждения цинка проводится с использованием спектрографа ИСП-51, совмещенного с авто81 6 коллимационной камерой УФ-58, позволяющей увеличить разрешающую способность метода на порядок. В качестве аналитической выбирается основная линия водорода с длиной волны 6552,85 Й.

Содержание водорода, определенное в стальной подложке, при 1,5 и

100 А/дм составляет соответственно

6,8 и 12 мп/100 r.

Максимальная толщина покрытия при сохранении указанных физико-механических свойств 30 мкм.

Формула изобретения

1581781

Продолжение табл.!

Пример

Прототип

Показатели

1 2 3 4 5

Диапазон катодной плотности тока, А/дм

Внешний вид покрытий

Рассеивающая способность,X (1-5 А/дм )

Пластичность

Количество пластин, покрытых в ячейке Хулла

Внутренние напряжения> кгlсм

Скорость осаждения цинка мкм/мин, при

Д =.З А/дм l

0,1-8

OiOII0O

Светл. блест.

0,0!в

Светл. блест.

0,0!в

Светл. блест.

0,01—

Светл. блест, 0,270

Светл. блест, 44-48 42-46 44-48

Пласт. Пласт. Пласт.

44-48

Пласт, 44-48

Пласт.

34-42

100

IOO

100

100

100

50-100 50-!00 50-100

50-100

50-100

300 †4

0,5 0,5 Оз5 Oi45 0»5

0,5 Таблица 2

Плотность тока, А/дм й

Характеристика

)i 2 3) 0,5 4 5 6 10 25 50

РС IiZ

РС I I 7. вт

ВТ,„, Е

Скорость осаждения, мкм/мин

57

73

69 58

71

110

90 .

30 — 10

87

О, !3 — О, 25 0,48 0,66 0,78 0,8 0,87 .0,93 l,5

Составитель В. Белоглазов

Редактор Т. Лазоренко Техред Л.Сердюкова Корректор И. Пожо

Заказ 2069 Тираж 556 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01