Электролит низкоконцентрированный для нанесения полублестящего покрытия сплавом олово-цинк

Авторы патента:

Токарева Анастасия Владимировна (RU)

Денисенко Екатерина Анатольевна (RU)

C25D3/60 - содержащих более 50% по массе олова

Владельцы патента RU 2313621:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электрохимическому нанесению защитных покрытий сплавом олово-цинк. Электролит содержит, моль/л: сульфат олова 0,087-0,094; сульфат цинка 0,07-0,09; лимонную кислоту 0,32-0,34; цитрат щелочного металла 0,66-0,69; препарат ОС-20 0,76-0,92 г/л; дифениламин 0,25-0,35 г/л. Использование предлагаемого электролита позволяет наносить полублестящие покрытия сплавом олово-цинк 30-17%, которые обладают повышенной коррозионной стойкостью по сравнению с цинковыми покрытиями в 1,2 раза. Электролит обеспечивает стабильность состава сплава и снижение экологической нагрузки на окружающую среду, а наличие дифениламина позволяет исключить из состава ионы аммония, которые пагубно влияют на фауну водоемов, очистка сточных вод от которых затруднена. 1 табл.

Изобретение относится к области электрохимии, в частности электрохимического нанесения покрытий сплавом олово-цинк. Использование предлагаемого электролита позволяет наносить стабильные по составу покрытия сплавом олово-цинк 30-17%.

Известен цитратный электролит для нанесения сплава олово-цинк следующего состава, моль/л: сульфат олова 0,03-2,5, сульфат цинка 0,01-2,0, лимонная кислота или цитрат щелочного металла 0,25-2,0, сульфат аммония или сульфат натрия 0,25-2,0. рН 3,5-9, температура электролита 15-25°С, катодная плотность тока 0,2-6,0 А/дм². Получаемые осадки сплава отличаются высокой стабильностью химического состава (Патент 5118394 (США), 1992). Недостатком данного электролита является высокая концентрация основных компонентов.

Наиболее близким к предлагаемому, является электролит для получения осадков сплава олово-цинк (25%), содержащий, моль/л: сульфат олова 0,17-0,20, сульфат цинка 0,12-0,15, лимонную кислоту 0,57-0,6, сульфат аммония 0,53-0,55, аммиак (30% водный раствор) 1,4-1,6, (HO-CH₂-CH₂-O-)·nHS. Катодная плотность тока 0,1-1 А/дм², температура 10-40°С, рН 4-8 (Патент 4168223 (США), 1979). К недостаткам данного электролита относятся: высокие концентрации компонентов, низкая катодная плотность тока.

Общим недостатком рассматриваемых электролитов является присутствие в них ионов аммония, очистка сточных вод от которых трудоемка.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение концентраций основных компонентов электролита и отсутствие в нем ионов аммония.

Предлагаемый электролит экологически более предпочтительный, так как он содержит дифениламин, позволяющий исключить из состава раствора соли аммония или водный раствор аммиака, которые пагубно влияют на фауну водоемов, очистка сточных вод от которых трудоемка.

Поставленная задача достигается тем, что электролит, содержащий сульфат олова, сульфат цинка, цитрат щелочного металла, лимонную кислоту, препарат ОС-20 и дифениламин, при следующем соотношении компонентов, моль/л:

Сульфат олова	0,087-0,094
Сульфат цинка	0,07-0,09
Лимонная кислота	0,32-0,34
Цитрат щелочного металла	0,66-0,69
Препарат ОС-20, г/л	0,76-0,92
Дифениламин, г/л	0,25-0,35.

Режимы электролиза: рН 6,0-6,5, температура 18-20°С, катодная плотность тока 0,5-4 А/дм², без перемешивания.

Наличие дифениламина в электролите позволяет наносить полублестящие покрытия сплавом олово-цинк стабильного состава и обладающего защитными свойствами.

Покрытия сплавом олово-цинк (20-30%), по сравнению с оловянными, менее пористые, имеют более электроотрицательный потенциал, обеспечивая протекторную защиту деталей из черных металлов, и обладают высокими защитными свойствами в промышленной атмосфере и в условиях морского и тропического климата по сравнению с цинковыми и кадмиевыми.

Из электролита получены равномерные, светлые, мелкокристаллические покрытия с содержанием в них цинка 30-17%. Его хранение в течение 120 суток не вызывает выпадение осадка гидроксида олова в объеме раствора. Электролит работает без его предварительной проработки. При пропускании через раствор 80 А·ч/л из него получают качественные по внешнему виду и стабильные по составу покрытия сплавом олово-цинк.

Микротвердость, определенная при катодных плотностях тока 1, 2, 3, 4 А/дм², равна 142, 117, 108 и 105 МПа соответственно.

Результаты коррозионных испытаний покрытия сплавом олово-цинк, полученных при катодной плотности тока 2 А/дм², толщине покрытия 18 мкм показали, что коррозионная стойкость покрытия превосходит коррозионную стойкость покрытий цинком из цинкатного электролита.

Эффективность использования предлагаемого цитратного электролита иллюстрируют данные, представленные в таблице 1.

Таблица 1
ПДКПТ (величина предельно допустимой плотности тока, отнесенная к аналитической концентрации ионов или соединений электро-осаждаемого металла в электролите) электроосаждения сплава олово-цинк из цитратных электролитов различного состава
Наименование компонентов	Концентрация компонентов в электролите, моль/л
Известный	Известный	Разработанный
Олово сульфат	0,03-2,5	0,17-0,20	0,087-0,094
Цинк сульфат	0,01-2,0	0,12-0,15	0,07-0,09
Аммоний сульфат	0,25-2,0	0,53-0,55
Лимонная кислота	0,25-2,0	0,57-0,60	0,32-0,34
Цитрат щелочного металла			0,66-0,69
Аммиак водный (25%)		1,4-1,6
Добавка (HO-CH₂-CH₂-О-)·nHS, г/л		количество не указано
Дифениламин, г/л			0,25-0,35
Препарат ОС-20 г/л			0,76-0,92
рН	3,5-9	4-8	6,0-6,5
Температура, °С	15-25	10-40	18-20
Катодная плотность тока, А/дм²	0,2-6,0	0,1-1	0,5-4
ПДКПТ, А·дм·моль^-1	1,33	2,86	21

Электролит для получения сплава олово-цинк позволяет получать плотные равномерные, стабильные по составу покрытия с содержанием цинка 30-17%, толщиной до 20 мкм, которые могут быть использованы в промышленности в качестве защитных.

Приготовление и корректировка электролита для электроосаждения сплава олово-цинк

Цитратный электролит готовят, растворяя сульфат цинка в небольшом количестве воды, а затем вводят в раствор цитрата щелочного металла. Сульфат олова растворяют непосредственно в растворе лимонной кислоты. Затем полученные растворы сливают при тщательном перемешивании, вводят дифениламин и препарат ОС-20, растворенные предварительно в воде. После этого объем электролита доводят до заданного и корректируют его рН.

Содержание основных компонентов электролита корректируют не реже двух раз в месяц по данным химического анализа. Дифениламин и препарат ОС-20 (Гальванотехника: Справочное издание. Ажогин Ф.Ф., Беленький М.А., Галь И.Е. и др. М.: Металлургия, 1987, с.256.) вводят при ухудшении внешнего вида покрытия в количестве, равном половине рецептурного. Корректировку по добавкам проводят после пропускания 80-100 А·ч/л электричества.

Рекомендуем использовать аноды из цинка и олова с их раздельным питанием электрическим током. Соотношение площадей анодов и катодов должно быть не менее 2-х.

1. Увеличение содержания олова в электролите выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно, что связано с уменьшением стабильности электролита, ухудшением качества покрытий, увеличением расхода олова за счет уноса электролита вместе с деталями;

2. Уменьшение содержания олова в электролите ниже нижнего заявляемого предела приводит к уменьшению катодных плотностей тока электроосаждения и ухудшению качества осаждаемого покрытия.

3. Увеличение содержания цинка в электролите выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно, что связано с увеличением содержания цинка в покрытии, ухудшением качества покрытий, увеличением расхода цинка за счет уноса электролита вместе с деталями.

4. Увеличение содержания цитрата натрия и лимонной кислоты в электролите выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно. Это связано с увеличением стоимости электролита.

5. Уменьшение содержания лимонной кислоты и цитрата натрия ниже нижнего предела указанной концентрации приводит к снижению выхода по току, интервалов работы электролита, ухудшению качества покрытий.

6. Увеличение содержания дифениламина в электролите выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно. Это связано с увеличением содержания цинка в сплаве.

7. Уменьшение содержания дифениламина ниже нижнего предела указанной концентрации приводит к образованию дендритов и ухудшению качества покрытий.

8. Увеличение содержания препарата ОС-20 в электролите выше верхнего заявляемого предела нецелесообразно. Это связано с образованием белесого налета на поверхности покрытия.

9. Уменьшение содержания препарата ОС-20 ниже нижнего предела указанной концентрации приводит к уменьшению содержания олова в сплаве, к образованию дендритов и ухудшению качества покрытий.

Электролит низкоконцентрированный для нанесения полублестящего покрытия сплавом олово-цинк, содержащий сульфат олова, сульфат цинка, цитрат щелочного металла, лимонную кислоту и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит дифениламин и препарат ОС-20 при следующем соотношении компонентов, моль/л:

Сульфат олова	0,087-0,094
Сульфат цинка	0,07-0,09
Лимонная кислота	0,32-0,34
Цитрат щелочного металла	0,66-0,69
Препарат ОС-20, г/л	0,76-0,92
Дифениламин, г/л	0,25-0,35

Изобретение относится к гальваническому получению покрытий сплавом олово-цинк с содержанием олова 70-80%. .

Способ получения покрытия для защиты от коррозии стальных деталей // 2177055

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам получения покрытий для защиты от коррозии стальных деталей. .

Способ приготовления блескообразующей добавки // 2123070

Изобретение относится к области получения гальванических покрытий, в частности покрытий из олова и его сплавов, и может быть использовано при производстве многослойных плат в электронной и радиотехнической промышленности.

Ванна для нанесения гальванического покрытия из сплава олово - цинк и способ формирования сплава олово - цинк // 2114937

Изобретение относится к гальванической ванне сплава олово-цинк и способу нанесения гальванического покрытия при ее применении. .

Кислый электролит для электроосаждения белстящих покрытий сплавом олово-свинец // 2113555

Изобретение относится к гальванотехнике, а именно к электроосаждению блестящих покрытий сплавом олово-свинец. .

Кислый электролит для электроосаждения покрытий сплавом олово - свинец // 2094544

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению блестящих покрытий олово-свинец ПОС-60. .

Способ приготовления блескообразующей добавки ак-2 // 2094542

Изобретение относится к получению гальванических покрытий, в частности покрытий из олова и его сплавов, и может быть использовано при производстве многослойных печатных плат в электронной и радиотехнической промышленности.

Блескообразующая добавка в кислые электролиты для осаждения сплава олово - свинец // 2032775

Изобретение относится к получению гальванических покрытий, в частности покрытий из сплава олово-свинец, и может быть использовано при производстве многослойных печатных плат и других паяемых элементов в электронной и радиотехнической промышленности.

Блескообразующая добавка в кислые электролиты для осаждения покрытий оловом и сплавом олово-свинец // 2032774

Электролит для осаждения сплава олово-висмут // 1712469

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электрохимическому осаждению сплава олово-висмут, и может быть использовано в радиоэлектроннр,й, приборостроительной промышленности при изготовлении плат микросборок и пе-..Xчатного монтажа.

Электролит и способ нанесения покрытия сплавом олово-кобальт // 2377344

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где необходимо при изготовлении деталей нанесение покрытий, идентичных по цветовым характеристикам хромовым

Способ электроосаждения сплава олово-индий // 2458188

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в радио- и электронной промышленности

Гальванический композиционный материал на основе сплава олово-цинк // 2489528

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и в других отраслях промышленности для увеличения коррозионной стойкости покрытий на основе сплава олово-цинк

Электролит для нанесения покрытия композиционного материала на основе сплава олово-цинк // 2493296

Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано в условиях воздействия агрессивных сред, в том числе в условиях морского и тропического климата. Электролит содержит, моль/л: сульфат олова 0,08-0,09, сульфат цинка 0,065-0,085, лимонную кислоту 0,31-0,33, цитрат щелочного металла 0,65-0,68, препарат OC-20 0,70-0,80 г/л, дифениламин 0,20-0,32 г/л, фторопластовую эмульсию Ф-4Д-Э 0,25-0,30 г/л. Технический результат: повышение коррозионной стойкости, снижение экологической опасности при сохранении основных физико-механических параметров покрытий. 2 табл., 2 ил., 1 пр.

Электролит для электроосаждения олово-никелевых покрытий // 2526656

Изобретение относится к области получения гальванических покрытий олово-никелевыми сплавами на меди, медных покрытиях, сталях и может быть использовано в радиоэлектронике, приборостроении, машиностроении, автомобильной промышленности и др. Электролит содержит, г/л: олово сернокислое 20-30; никель муравьинокислый 20-30; аммоний щавелевокислый 90-110; аммоний хлористый 5-10; препарат ОС-20 0,5-0,6 и воду до 1 литра. Технический результат: увеличение коррозионной стойкости олово-никелевых покрытий, за счет повышения содержания никеля до 35%, расширение диапазона рабочих плотностей тока, использование низких концентраций металлов в электролитах. 2 табл., 1 пр.