Электролит для осаждения покрытий из сплава кадмий-кобальт

Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит, г/л: сульфат кадмия 18-20; сульфат кобальта 8-12; трилон Б 8-12, борную кислоту 13-17; сульфат натрия 114-170; 1,4-бутандиол, мл/л, 0,6-0,8 и воду. Технический результат: повышение электропроводности и стабильности электролита, коррозионной стойкости покрытий и расширение интервала рабочих плотностей тока. 1 табл.

 

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическому осаждению сплава кадмий-кобальт.

В литературе отсутствуют сведения по электроосаждению покрытий из сплава кадмий-кобальт. Имеются сведения по электроосаждению покрытий кадмием [1-10] и сплавами кадмий-никель [11], кадмий-олово и 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 и замена экологически опасного цианида калия.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении электропроводности раствора, повышении коррозионной стойкости, расширении интервала рабочих плотностей тока и стабильности электролита.

Предлагаемый электролит отличается от известных тем, что он содержит сульфаты кадмия и кобальта, в качестве комплексообразователя трилон Б, борную кислоту, 1,4-бутандиол, сульфат натрия и воду при следующем соотношении компонентов: сульфат кадмия, г/л - 18-20; сульфат кобальта, г/л - 8-12; трилон Б, г/л - 8-12; борная кислота, г/л - 13-17; сульфат натрия, г/л - 114-170; 1,4-бутандиол, мл/л - 0,6-0,8; вода - до рабочего объема.

Процесс осаждения рекомендуется проводить или рН электролита 1,8-2,2, плотности катодного тока 1,8-2,2 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 кобальта. Затем к раствору трилона Б добавляют при перемешивании растворы сульфатов кадмия и кобальта. К полученной смеси добавляют требуемое количество борной кислоты, сульфата натрия и 1,4-бутандиола и доводят объем электролита до рабочего дистиллированной водой.

Используемый в электролите трилон Б образует с катионами кадмия и кобальта 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 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 смачиваемость осадка, что приводит к получению мелкозернистых осадков и повышению равномерности распределения металла по поверхности катода.

Конкретные примеры, иллюстрирующие использования изобретения, приведены в таблице. Использование предлагаемого электролита позволяет осаждать плотные, равномерные, полублестящие и хорошо сцепленные с подложкой покрытия.

Микротвердость покрытия, содержащего по 50% кадмия и кобальта, составляла 95-100 мПа, выход по току 90-95%.

Скорость коррозии покрытий, полученных из предлагаемого электролита, на 20-25% меньше таковой для покрытий Cd-Sn и Cd-Pb [3].

В результате использования данного электролита осаждаются мелкозернистые, полублестящие, коррозионностойкие покрытия, выдерживающие изгиб под углом 45° без излома и отслаивания от подложки.

После пропускания 400-600 Ач/м² необходимо производить корректировку электролита с добавлением веществ, входящих в состав электролита.

Конкретные примеры использования электролита приведены в таблице.

Таблица
Компоненты электролита и параметры исследования	Состав по примерам
1	2	3
Сульфат кадмия, г/л	18	19	20
Сульфат кобальта, г/л	8	10	12
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	0,6	0,7	0,8
Плотность тока, А/дм2	1,8	2,0	2,2
Температура, °С	20	22	25
рН	1,8	2,0	2,2
Перемешивание, об/мин	60	60	60
Выход по току, %	92	98	80
Микротвердость, мПа	101	92	90
Содержание кобальта в сплаве, мас.%	49,9	45,0	39,5
Скорость коррозии в 3% водном растворе NaCl, кг/м2ч	0,0020	0,0022	0,0030
Внешний вид покрытий	полублестящие, плотные	полублестящие, плотные	полублестящие, плотные

Литература

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 концентрация краун - эфиров на их эффективность при электроосаждении кадмия и никеля из сульфатных растворов. // Защита металлов, 2003, Т.39, №2, с.176-184.

6. Орехова В.В., Андроценко Ф.К. Полилигандные электролиты в гальваностегии. - Харьков: Высшая школа, 1979, 144 с.

7. Савочкина И.Е., Береснева Л.Н., Халдеев 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.Н., 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, 1971.

14. Авторское свидетельство СССР №709717, кл. С25D 3/56, 1980.

Электролит для электроосаждения покрытий из сплава кадмий-кобальт, содержащий сульфаты кадмия и кобальта, комплексообразователь - трилон Б, борную кислоту, сульфат натрия, 1,4-бутандиол и воду при следующем соотношении компонентов, г/л:

сульфат кадмия	18-20
сульфат кобальта	8-12
трилон Б	8-12
борная кислота	13-17
сульфат натрия	114-170
1,4-бутандиол, мл/л	0,6-0,8