Электролит для осаждения покрытий из сплава цинк-кадмий

 

Сущность: электролит содержит (г/л): сернокислый цинк 250-300; сернокислый кадмий 1,0-5,0; сернокислый алюминий 10- 30; сернокислый натрий 50-100; борную кислоту 7-10; индигозоль 0,01-0,5. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 25 О 3/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4849717/02 (22) 11.07.90 (46) 30.03.92. Бюл. М 12

{71) Московский вечерний металлургиче- . ский институт (72) С.С. Иванов, В.И, Игнатьев, Л.А. Амирбекян и О.А. Атаев

{53) 621.357.7:669.738.872(088.8) (56) Итоги науки и техники, т. 16, М.: ВИНИТИ, 1980, с. 79-80.

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к получению. покрытий из сплава цинк-кадмий, и может найти применение в машиностроительной, автомобильной, авиационной, нефтегазодобывающей и других отраслях промышленности для защиты изделий от атмосферной коррозии.

Известен электролит для осаждения покрытий иэ сплава цинк-кадмий, предусматривающий использование состава с низкой концентрацией сульфата кадмия, в частности, содержащий сульфат кадмия, сульфат цинка, серную кислоту.

Основной недостаток электролита состоит в его высокой агрессивности, а также в низкой коррозионной стойкости и пластичности получаемых покрытий.

Наиболее близким к изобретению является электролит на основе сернокислых солей кадмия и цинка, содержащий сульфаты кадмия, цинка, алюминия и натрия, борную кислоту, декстрин, натриевую соль а -нафталинсульфокислоты. Электролит обладает достаточно хорошей рассеивающей способностью и позволяет получать покрытия с высокими антикоррозионными и механическими свойствами.

„„Я „„1723205 A1 (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ СПЛАВА ЦИНК-КАДМИЙ (57) Сущность: электролит содержит (г/л): сернокислый цинк 250 — 300; сернокислый кадмий 1,0-5,0; сернокислый алюминий 1030; сернокислый натрий 50 — 100; барную кислоту 7 — 10; индигозоль 0,01 — 0,5. 1 табл.

Однако достичь столь высоких показателей удается исключительно за счет пол- Я учения сплава с черезвычайно высоким содержанием кадмия в покрытии, превышающим 50 — 60, что оказывается возможным при содержании сульфата кадмия 15 г/л.

Таким образом, для получения покрытий, сочетающих в себе высокие антикоррозионные свойства и пластичность, требуется использовать электролиты с большим содержанием сернокислого кадмия. 4 . Снижение же концентрации сернокислого кадмия в известных электролитах неиз- () бежно приводит к уменьшению содержания кадмия в покрытии и, как следствие, сопровождается потерей их характерных свойств.

Известно, что цинк-кадмиевые сплавы, полученные кристаллизацией из расплавленного состояния, относятся к двухфазн ым эвтектическим системам. В случае электролитического сплавообразования видимое образование твердого раствора не обнаруживается и металлы образуют между собой гетерогенную смесь. Поэтому коррозион ная стойкость покрытий на основе цинка с малым содержанием кадмия в указанных условиях невелика. Лишь при содержании

1723205

30

40

50 кадмия в покрытии до 60 его коррозионная стойкость становится равной стойкости покрытия из кадмия.

B настоящее время неизвестны электролиты с низким содержанием солей кадмия, которые по свойствам получаемых из них покрытий приближались бы к цинк-кадмиевым, обеспечивающим получение покрытий с содержанием цинка 60-80 .

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости и пластичности покрытий.

Указанная цель достигается тем, что электролит для осаждения покрытий из сплава цинк — кадмий, содержащий сульфаты цинка, кадмия, алюминия, натрия, борную кислоту и поверхностно-активную добавку, в качестве поверхностно-активной добавки содержит индигозоль при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сульфат цинка 250-300

Сульфат кадмия 1,0 — 5,0

Сульфат алюминия 10-30

Сульфат натрия 50 — 100

Борная кислота 7 — 10

Индигозоль 0,01 — 0,5

Процесс осаждения ведут при температуре 20-25 С и плотности тока Д» = 1-7

А!Дм .

Электролит позволяет получать высокопластичные и коррозионно-стойкие покрытия при содержании кадмия в составе осадка не более 0,8-1,0 .

Укаэанный эффект достигается за счет введения в состав электролита индигозоля, присутствие которого способствует снижению внутренних напряжений и положительно отражается на улучшении таких свойств покрытия, как пластичность, лористость и коррозионная стойкость.

Индигозоль представляет собой темное, порошкообразное вещество, принадлежащее к группе индигоидных красителей и выпускаемое химической промышленностью под торговой маркой "Индиго".

Молекула индигозоля имеет структурную фоРмулу eg N+

NH с — Д

ЬОУа

Проявляя высокие поверхностно-активные свойства, индигозоль хорошо адсорбируется на поверхности растущего осадка, способствуя его выравниванию и снижению наводороживания металла основы.

Введение индигозоля в состав электролита приводит к значительному улучшению рассеивающей способности и получению более мелкокристаллических покрытий, чему способствует сильная поляризуемость электрода и тенденция к смещению поляризационной кривой в область электроотрицательных значений.

Адсорбируясь на поврехности растущего осадка, добавка проявляет селективность по отношению к компонентам, находящимся в объеме электролита, s частности, выступая в качестве барьерного слоя только по отношению к ионам кадмия, замедляя их скорость разряда и одновременно способствуя более равномерному и регулярному распределению кадмия в межузлиях кристаллической решетки.

Таким образом, с точки зрения поверхностно-активных свойств, действие добавки оказывается эффективным только в том случае, если в электролите присутствуют ионы кадмия, В таблице представлены данные, показывающие, что в электролите цинкования без добавок ионов кадмия индигозоль практически не оказывает влияния на рассеивающую способность электролита и поляризацию электрода. Присутствие небольшого количества ионов кадмия в электролите приводит к резкому смещению потенциала электрода в область отрицательных значений и существенно улучшает равномерность распределения осаждаемого сплава на электроде. При этом концентрации компонентов, ответственных за достигаемый эффект, и получаемые при этом результаты следует считать оптимальными, так как увеличение концентрации индигозоля более 0,5 г/л не приводит к дальнейшему улучшению свойств покрытий. Снижение концентрации поверхностно-активной добавки до 0,01 г/л и меньше ухудшает пластичность осадков и сужает рабочий диапазон плотности тока, в котором осаждаются равномерные светлые осадки.

Повышение концентрации сернокислоro кадмия более 5,0 г/л в присутствии индигозоля практически не оказывает влияния на содержание кадмия в покрытии и нецелесообразно по экономическим соображениям. Кроме того, это не сообщает никаких дополнительных свойств получаемым покрытиям.

При содержании сернокислого кадмия в электролите менее 1,0 г/л получаемые из него покрытия по своим свойствам приближаются к цинковым покрытиям со всеми присущими им недостатками.

Покрытия, полученные из предлагаемого электролита, несмотря на низкое содержание кадмия в осадке, отличаются высокой пластичностью и коррозионной стойкостью, 5

1723205

250-300

1,0-5,0

10-30

50-100

7 — 10

0,01 — 0,5

Сернокислый цинк

Сернокислый кадмий

Сернокислый алюминия

20 Сернокислый натрий

Борная кислота

Индигозоль

Состав электролита г/л, и режи>в>

2 (3

225 300

2,5 5,0

15 30

80 100

), 225 300

2,5 5,0

15 30

80 100

Ссрнокислый цинк

Сернокислыд кадмия

250

1,0

1О

Сернокислыд алииинид 10

Сернокислыд натрия

НндигОЗОЛЬ

0,01

20

0,0!

0>2 0,5

8 !О

20 20

91 91

Борная кислота

>еилература, С

20

7 10

20 20

91 91

Выход по току,3

90 90

Рассеивакщая способность, 2

40,5

230

40.4 40 3

250 230

27 25

250 230

25 28

240 250

Никротвердость,кгс/ннз

Наличие трещин при изгибе на 90

8 9

0,7 0,8

3 3

26 . 27

0,2 о,l

3 7

Коррозиониал стойкость> сут

0 1

10 8

Пористость ° пор/снз

Плотность тока,д/дмз

0,5

0>7

Внутреннее напряжение, кгс/нна 20

22 22

27 28

2>0 2>8

30 27

Содержание кадмия,2

О 3 О 5 1

2,5

Светгые

Внеиний вид

Вв, Он сиз

Пластичность при скручивании, 2

С витта>е

Равноиерные

5 5

10 9

42 43

84 87

40 е

R0 - Поллризационное сопротивление

Составитель В.Забелин

Техред М,Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор М.Циткина

Заказ 1046 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 что обусловлено особенностями структуры образующегося осадка, отличакщегося высокой степенью распределения кадмия в сплаве.

Примеры, иллюстрирующие использование изобретения, представлены в таблице.

Исследования рассеивающей способности проводили в щелевой ячейке Молера с разборным катодом, состоящим из латунных пластин.

Микротвердость покрытия измеряли с помощью микротвердомера ПМТ-Зметодом статического вдавливания алмазной пирамидки массой 50 r.

Пластичность покрытий оценивали по наличию трещин после изгиба пластины с нанесенным покрытием под углом 90О.

Внутренние напряжения измеряли методом деформации гибкого катода, а наводороживание основы определяли методом скручивания образцов на машине К-2.

Коррозионные испытания проводили в . камере влажности с 3 -ным раствором хлорида натрия при 20 С.

5 Формула изобретения

Электролит для осаждения покрытий из сплава цинк — кадмий, содержащий сульфаты цинка, кадмия, алюминия и натрия, борную кислоту и поверхностно-активную

10 добавку, о т л.и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости и пластичности покрытия, он в качестве поверхностно-активной добавки содержит индигозоль при следующем соотношении

15 компонентов, г/л: