Электролит блестящего цинкования

 

Использование: защита от коррозии деталей автомобильной, радиотехнической, электронной промышленности. Состав электролита цинкования, г/л: соль цинка 30-200, хлорид натрия 100-200, борная кислота 10-40, неионогенное ПАВ 5-25, карбоксильное соединение 1-10.карбонильное соединение 0,05-1.0. аминоуксусная кислота 0.5-10,0. глутаминовая кислота или ее производное или их смесь. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 25 О 3/22

ГОСУДАРСТВЕННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4844913/26 (22) 07,05.90 (46) 23,10.92. Бюл. ¹ 39 (71) Институт химии Литовской Академии наук (SU), Научно-исследовательский институт по технологии машиностроения акционерного общества. Бухарест (R0) (72) С.С.Якобсон. Э,В,Левицкас (SU), Карол

Манициу, Антонето Маринеску, Лиана Роман и Георге Андо н и ан ц (RO) (56) Авторское свидетельство СССР № 515838, кл, С 25 D 3/22. 1976.

Патен; США № 4251331. кл. С 25 D 3/22, 1981.

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к нанесению цинковых покрытий, и может быть использовано в автомобильной, радиотехнической. электронной промышленности, Для осаждения цинковых покрытий используются различные электролиты, среди которых как в СССР. так и в промышленно развитых странах широкое распространение получили слабокислые электролиты блестящего цинкования. Достоинством этих электролитов является высокая скорость осаждения, хорошая кроющая и рассеивающая способности электролита, исключительный блеск и микровыравненность цинковых покрытий. осажденных из этого электролита. Эти свойства электролитов во многом определяются блескообразующей композицией, в состав которой входит несколько компонентов. как правило неионогенное ПАВ, карбоксильное, карбонильное соединение и др. Характерная особенность этих электролитов заключается в том, что концентрация блескообразующей композиции составляет 10-15 г/л. что значительно выше, чем у цианистых и ще очных нециа Ы 1770458 А1 (54) ЭЛЕКТРОЛИТ БЛЕСТЯЩЕГО ЦИ Н КОВАНИЯ (57) Использование: защита от коррозии деталей автомобильной, радиотехнической, электронной промышленности. Состав электролита цинкования, г/л: соль цинка

30 — 200, хлорид натрия 100 — 200, борная кислота 10-40, неионогенное ПАВ 5--25, карбоксильное соединение 1-10,карбонильное соединение 0,05 — 1,0, аминоуксусная кислота 0,5 — 10,0. глутаминовая кислота или ее производное или и:: смесь. 2 табл. нистых электролитов. Друтим отличием сла- ) бокислых электролитов блестящего цинкования является то, что осаждаемое цинковое покрытие содержит большое количество ингредиентов. в частности углерода, количество которого составляет 0,95% (1). Высокая концентрация углерода в покрытии. как и других примесей. является

Ъ нежелательным явлением в гальванэтехнике. за исключением тех случаев. когда покрытие легируется для придания осадку каких-либо специфических свойств.

Так. повышение концентрации глерода в покрытии приводит к повышению твердости покрытия.

Следуеттакже отметить. что большинство эксплуатирующихся в Советском Союзе электролитов слабокислого цинкования, как. например. ДХТИ-102 (Днепропетров-. д ский химико-технологический институт).

В СХИ-1 (Ворошиловградский сел ьскохозя йственный институт). Ликонда ZnSR..1èìåäà

СЦ, Лимеда ОЦ (Институт химии и химической технологии, Вильнюс) и др. имеют с своем составе хлорид аммония и pec,êo хлорид калия (электролит Лимеда НЦ). Это от1770458 носится также к процессам иностранных фирм — Эксцелюкс(Шеринг, ФРГ), Кенлевел

П (фирма ЗМ, США) и т,д. Более того, там, согласно (2), где описаны 20 процессов блестящего цинкования — во всех рецептурах в качестве проводящей соли используют хлорид аммония или калия. Учитывая дефицитность этих солей, весьма актуальной является разработка электролита блестящего цинкования на основе хлорида натрия— дешевого недефицитного материала.

Задачей предлагаемого технического решения является — разработка электролита блестящего цинкования на основе хлорида натрия, позволяющего осаждать блестящие мягкие цинковые покрытия в широком диапазоне плотностей тока, Электролит цинкования разрабатывался совместно с электрохимиками Республики Румыния, перед которыми была поставлена задача аналогичная и поэтому работа выполнялась в рамках двустороннего сотрудничества стран по теме У.3.1.4 "Исследование и разработка электролита слабокислого блестящего цинкования, не содержащего солей аммония и с уменьшенной концентрацией солей калия". Что касается солей аммония, то их применение в настоящее время проблематично, т.к. предельно допустимая концентрация в водоемах (ПДК ) для иона аммония (NHp ) составляет 2 мг/л, для С! = 300 мг/л, К+ =

=50 мг/л и Na = 120 мг/л (3), Применение хлорида натрия в традиционных электролитах цинкования взамен хлорида аммония или калия приводит к сужению диапазона плотностей тока, при которых осаждаются блестящие покрытия (4), Поэтому задачей предлагаемого совместно с Республикой Румыния технического решения была разработка слабокислого электролита блестящего цинкования, позволяющего осаждать покрытия в широком диапазоне плотностей тока.

Известен электролит блестящего цинкования (5), содержащий соль цинка, хлорид аммония, неионогенное ПАВ. карбоксильное и карбонильное соединения. а также

N-пиколиноксид (5). Из этого электролита осаждаются блестящие цинковые покрытия в широком диапазоне плотностей тока, но электролит содержит в своем составе ионы аммония, а в состав цинкового покрытия входит большое количество углерода 0,8—

0,9%, и покрытия являются относительно твердыми, достигая 100 кГ/см и более, Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является электролит цинкования (6), содержащий соль цинка, соль щелочного металла, борную кислоту, неионогенное ПАВ, карбоксильное и карбонильное соединения, а также аминокислоту и ее соль, Из этого электролита осаждаются

5 блестящие цинковые покрытия при плотностях тока от 0 до 18 А/дм (в ячейке Хулла г объемом 267 мл), Недостатком данного электролита является то, что цинковое покрытие, осажденное

10 из этого раствора, является относительно твердым, достигая при 2 А/дм 116 кг/см . г

Цель изобретения — осаждение блестящих цинковых покрытий в широком диапазоне плотностей тока, обладающих уменьшенной

15 твердостью, Указанная цель достигается тем, что в известный электролит блестящего цинкования, содержащий соль цинка, хлорид натрия, борную кислоту, неионогенное ПАВ, 20 карбоксильное и карбонильное соединения, аминоуксусную кислоту, вводят у-глутаминовую кислоту или ее производное общей формул ьк

25 где R> = -Н. -ОН, Вг = -Н, -СНз, при следую30 щем содержании компонентов (г/л), Соль цинка 30-200

Хлорид натрия 100 †2

Борная кислота 10 — 40

Неионогенное ПАВ 5 — 25

Карбоксильное соединение 1 — 10

35 Карбонильное соединение 0,05-1,0

Аминоуксусная кислота 0,5 — 10,0

1 -Глутаминовая кислота или ее производное общей формулы 0,05 — 0,5

R1

ÑÎÎH

ОООН-С-CH — gg

i 2

2 или их смесь, В качестве соли цинка используют хлорид цинка и/или сульфат цинка, Неионогенными ПАВ могут быть: сополимер окисей этилена и пропилена, например лапрол

2402Ц; оксиэтилированный высший спирт, например синтанол АЛМ-10, и/или оксиэти50 лированный высший фенол, например вспомогательное вещество ОП вЂ” 10. В качестве карбонильных соединений применяют бензойную. салициловую или фенилуксусную кислоты, а из карбонильных производных — бензилиденацетон, фурфурилиденацетон или и-метоксибензилиденацетон.

В качестве дополнительной добавки используют; у-глутаминовую кислоту

1770458 у -окси-у-метилглутаминовую кислоту или 1 -метилглутаминовую кислоту

30-200;

100 †2

10 — 40

5 — 25:

1 — 10

COOH

HCOO-С-CH -СН

NH2 у-оксиглутаминовую кислоту—

COOH

HCOO-С-CH -CH

2,-СООН

HCOO-С-СН -CH

2 си :ООК

HCOO — С-СК вЂ” CH

2 с сн, или их смесь.

Электролит готовят последовательным растворением хлорида натрия, борной кислоты и соли цинка в отдельной емкости.

Затем добавляют ПАВ, приготовленный ранее в виде 20% раствора, После чего последовательно вводят аминоуксусную кислоту, карбоксильное соединение и аминопроизводное, Карбонильное соединение растворяют в этаноле (10% раствор) и вводят при непрерывном перемешивании в электролит, Из приготовленного таким образом электролита при рН = 5,0 — 6.2 осаждаются полностью блестящие цинковые покрытия при плотностях тока 0.1 — 5,0 А/дм (движег ние катодной штанги), Цинковые покрытия обладают высокой степенью блеска — 8090% по отношению к серебряному зеркалу, относительно мягки 65 — 80 кгlмм . Выход по г току составляет 94 — 99% при плотностях тока 5,0 — 0,1 А/дм". Корректировка производится по данным анализа — для основных солей и для добавок по количеству пропущенного электричества. Корректирование проводят после пропускания через раствор

3 — 4 А/л электролита. На основе проведенных исследований разработана советскорумынская добавка Лимеда ЛРЦ, состоящая из двух блескообразователей Лимеда ЛРЦ1 и Лимеда ЛРЦ 2 (ТУ 88 ЛитССР 67 — 88), 5 производство которых освоено на Опытноэкспериментальной базе института. Электролит внедрен на Новополоцком заводе

"Измеритель", В таблице приведен состав различных

10 электролитов, параметры раствора и некоторые физико-механические свойства покрытий, Как видно из таблицы, введенные в электролит аминопроизводные позволяют

15 получать блестящие цинковые покрытия в широком диапазоне, отличающиеся уменьшенной твердостью.

Достоинством электролита является то. что все добавки выпускаются промышлен20 ностью СССР и Румынии, что позволило совместно изготовить блескообразующую композицию и внедрить электролит в производство.

Формула изобретения

25 Электролит блестящего цинкования. содержащий соль цинка, хлорид натрия, борную кислоту, неионогенное ПАВ, карбоксильное соединение. карбонильное соединение, аминоуксусную кислоту, о т л и30 ч а ю шийся тем. что, с целью уменьшения твердости цинковых покрытий. он дополнительно содержит 1 глутами новую кислоту или ее производное общей формулы

R ,соои

HCCO-С-CH -Qg

NH где R1=-Н, -ОН: Rz =-Н, -СНз.

40 или их смесь при следующем содеэжании компонентов. г/л: соль цинка— хлорид натрия— борная кислота — неиногенное ПАВ—

45 карбоксильное соединение— карбонильное соединение— 0,05 — 1,0; аминоуксусная кислота — 0,05-10.0:

) глутаминовая кислота. или производное формулы, или их смесь— 0.05 — 0 5.

1770458

N.N nn

1 прототип

70

100

2, 3, 150

10

5,0

5,0

5,0

3,5

1,0

0,1

0,1

0,25

0,05

1,0

5,0

5,0

0,5

2,5

0,5

Компоненты (г/л и показатели) Соль цинка а) хлорид цинка б) сульфат цинка

Натрий хлористый

Борная кислота

Неионогенное ПАВ а) Оксиэтилированный ионилфенол (ОП10) б) Синтанол 0С-10 в) Лапрол 2402Ц

Карбоксильное соединение а) Бензойная кислота б) Салициловая кислота в) Фенилуксусная кислота

Карбонильное соединение а) бензилиденацетон б)Фурфурилиденацетон в) n — метоксибензилиденацетон

Аминоуксусная кислота у Глутаминовая кис та или ее производное выш указанной форму или их смесь а) у-глутаминова кислота б)1 о кси глута ми но кислота в) у-окси-у-метил r таминовая кисло г) у-метилглутами вая кислота

Степень блеска, (по отношению к еб яном зе ка

Состав элект олитов

1770458

Продолжение таблицы

Компоненты (г/л и показатели) Состав элект олитов

QQ nn

1 прототип

0,1-5,0

0,1-5,0

0,1-5,0

0.1-5,0

0,1 — 4,0

Диапазон плотностей тока,при которых осаждаются блестящие покрытия (движение катодной шта н ги), А /дм

Количество углерода в покрытии, Твердость, кг/см (толщина покрытия

10 мкм, плотность тока 2 А/дм, твердость устанавливалась при наг зке 20 Г) 10.

0,58

0,64

0,53

0,60

0,88

82

80

116

12.

15

25

Составитель С, Якобсон

Редактор Е. Полионова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э, Лончакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 3718 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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