Электролит для осаждения покрытий из сплава кадмий-железо
Владельцы патента RU 2334832:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (RU)
Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит, г/л: сульфат кадмия 18-22; сульфат железа 18-22; трилон Б 8-12; борную кислоту 13-17; 1,4-бутандиол, мл/л, 0,8-1,2; сульфат натрия 114-170 и дистиллированную воду. Технический результат: повышение блеска и коррозионной стойкости покрытий. 1 табл.
Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическому осаждению сплава кадмий-железо.
В литературе отсутствуют сведения по электроосаждению сплава кадмий-железо. Имеются сведения по электроосаждению покрытий кадмием [1-10] и сплавами кадмий-никель 6 [11], кадмий-олово, кадмий-свинец [3], кадмий-титан [12-14].
Однако приведенные покрытия не обладают необходимой коррозионной стойкостью или твердостью при работе во влажной атмосфере или при их получении используются ядовитые цианистые электролиты [3, 12-14].
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является получение покрытий с улучшенными свойствами.
При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в улучшении блеска и повышении коррозионной стойкости покрытий.
Указанный технический результат достигается тем, что электролит для электроосаждения покрытий из сплава кадмий-железо содержит сульфаты кадмия и железа, трилон Б, борную кислоту, 1,4-бутандиол, сульфат натрия и дистиллированную воду при следующем соотношении компонентов: сульфат кадмия, г/л, - 18-22; сульфат железа, г/л, - 18-22; трилон Б, г/л, - 8-12; борная кислота, г/л, - 13-17; 1,4-бутандиол, мл/л, - 0,8-1,2; сульфат натрия, г/л, - 114-170.
Процесс осаждения рекомендуется проводить при рН электролита 0,8-1,2, катодной плотности тока 2,0-3,5 А/дм2 при температуре 20-25°С, при непрерывном перемешивании электролита с использованием платиновых анодов.
Электролит готовится следующим образом.
Требуемое количество трилона Б растворяют при 80-90°С в 1/3-1/4 части необходимого для приготовления электролита объема дистиллированной воды. В отдельных порциях воды растворяют требуемое количество сульфатов кадмия и железа. Затем к раствору трилона Б добавляют при перемешивании растворы сульфатов кадмия и железа. К полученной смеси добавляют борную кислоту, сульфат натрия и 1,4-бутандиол и доводят объем электролита до рабочего дистиллированной водой.
Используемый в электролите трилон Б образует с катионами кадмия и железа прочные комплексы и тем самым предотвращает гидролиз солей и повышает поляризацию электровосстановления катионов. Он также хорошо адсорбируется на электроде и способствует получению мелкокристаллических осадков.
Борная кислота образует буферные растворы, поддерживающие постоянство рН в прикатодном растворе. Добавление сульфата натрия позволяет увеличить электропроводность раствора, а следовательно, и его производительность.
Поверхностно-активное неионогенное вещество 1,4-бутандиол, адсорбируясь на катоде, ингибирует процессы электровосстановления ионов металлов, одновременно улучшая смачивемость осадка, что приводит к получению мелкозернистых осадков и повышению равномерности распределения металла по поверхности катода.
Конкретные примеры, иллюстрирующие использование изобретения приведены в таблице.
Использование предлагаемого электролита позволяет осаждать плотные, равномерные, полублестящие и хорошо сцепленные с подложкой покрытия. Микротвердость покрытия, полученного при выше указанных условиях, составляет 70-80 мПа, выход по току 55-60%.
Скорость коррозии покрытий, полученных из предлагаемого электролита, на 18-20% меньше таковой для покрытий Cd-Sn, Cd-Pb [3].
В результате использования данного электролита осаждаются качественные покрытия, выдерживающие изгиб под углом 45° без излома и отслаивания от подложки.
После пропускания 400-600 А·ч/м3 необходимо производить корректировку электролита с добавлением веществ, входящих в состав электролита.
| Таблица | |||
| Компоненты электролита и параметры исследования | Состав по примерам | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Сульфат кадмия, г/л | 18 | 20 | 22 |
| Сульфат железа, г/л | 18 | 20 | 22 |
| Сульфат натрия, г/л | 114 | 140 | 170 |
| Трилон Б, г/л | 8 | 10 | 12 |
| Борная кислота, г/л | 13 | 15 | 17 |
| 1,4-бутандиол, мл/л | 0,8 | 1 | 1,2 |
| Плотность тока, А/дм2 | 2,0 | 3,0 | 3,5 |
| Температура, °С | 20 | 22 | 25 |
| pH | 0,8 | 1,0 | 1,2 |
| Перемешивание, об/мин | 60 | 60 | 60 |
| Выход по току, % | 60 | 58 | 55 |
| Микротвердость, мПа | 80 | 75 | 70 |
| Содержание железа в сплаве, мас.% | 38 | 38 | 38 |
| Скорость коррозии в 3% водном растворе NaCl, кг/(м2·ч) | 0,03 | 0,03 | 0,03 |
| Внешний вид покрытий | полублестящие, плотные | полублестящие, плотные | полублестящие, плотные |
Источники информации
1. Ильин В.А. Цинкование и кадмирование. - Л.: Машиностроение, 1971, 88 с.
2. Беспалько О.П. Электроосаждение металлов и сплавов. - Киев: Наукова думка, 1971, 132 с.
3. Иванова Н.Д., Иванов С.В., Болдырев Е.И. Фторсодержащие растворы для осаждения и обработки материалов. - Киев: Наукова думка, 1987, 160 с.
4. Ильин В.А. Цинкование, кадмирование, оловянирование и свинцевание. - Л.: Машиностроение, 1983, 86 с.
5. Кузнецов В.В., Скибина Д.М., Лавочкин Р.А. и др. Влияние строения и концентрации краун-эфиров на их эффективность при электроосаждении кадмия и никеля из сульфатных растворов. // Защита металлов, 2003, Т.33, №2, с.176-184.
6. Орехова В.В., Андрющенко Ф.К. Полилигандные электролиты в гальваностегии. - Харьков, Высшая школа, 1973, 144 с.
7. Савочкина И.Е., Береснева Л.Н., Холдеев Г.В. Кадмиевые покрытия с повышенной коррозионной стойкостью // Защита металлов, 1993, Т.29, №2, с.301-307.
8. Поветкин В.В., Ермакова Н.А. Электрохимия, 1982, Т.18, №12, с.1663-1665.
9. Ковязина Л.И., Буторина Н.Н., Овчинникова Т.М. // Ж. прикладной химии, 1974, Т.34, №5, с.59-61.
10. Каблуновский B.C. Трилонатные электролиты кадмирования // Электродные процессы при осаждении и растворении металлов. - Киев: Наукова думка, 1978, с.6-12.
11. Кудрявцев Н.Т., Фиргер С.М., Докина Н.Н. Электроосаждение сплава кадмий-никель. Тр. МХТИ им. Д.И.Менделеева. - М.: 1963, №44, с.91-95.
12. Авторское свидетельство СССР №505755, кл. С25D 3/56, 1973.
13. Авторское свидетельство СССР №393370, кл. С25D 3/56, 1974.
14. Авторское свидетельство СССР №709717, кл. С25D 3/56, 1980.
Электролит для электроосаждения покрытий из сплава кадмий-железо, содержащий сульфаты кадмия и железа, трилон Б, борную кислоту, сульфат натрия, 1,4-бутандиол и дистиллированную воду при следующем соотношении компонентов, г/л:
| сульфат кадмия | 18-22 |
| сульфат железа | 18-22 |
| трилон Б | 8-12 |
| борная кислота | 13-17 |
| сульфат натрия | 114-170 |
| 1,4-бутандиол, мл/л | 0,8-1,2 |
