Электролит для осаждения покрытий из сплава свинец-цинк
Владельцы патента RU 2353715:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (RU)
Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит: нитрат свинца 14-16 г/л, нитрат цинка 19-21 г/л, нитрат натрия 80-85 г/л, трилон Б 14-16 г/л, борную кислоту 19-21 г/л, 1,4-бутандиол 0,6-1,0 мл/л, тиомочевину 2,5-3,5 г/л и дистиллированную воду до рабочего объема. Технический результат: повышение экологичности и стабильности электролита. 1 табл.
Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическому осаждению сплава свинец - цинк.
Известен (авт. свид. СССР №411159, 1974) электролит для электроосаждения сплава свинец - цинк, содержащий оксид цинка, ацетат свинца, лимонную кислоту, аммиак и клей. Осажденный из этого электролита сплав свинца с цинком обладает недостаточными коррозионно-защитными свойствами.
Наиболее близким к изобретению является электролит для осаждения покрытий сплавом свинец - цинк, содержащий сульфат цинка, уксуснокислый свинец, сульфат алюминия, выравниватель А и трилон Б (патент РФ №2118671, 1997).
Однако выравниватель А ядовит, а в результате присутствия в растворе сульфат-иона в процессе работы из электролита выпадает осадок сульфата свинца.
Техническим результатом является повышение экологичности и стабильности электролита.
Поставленный технический результат достигается тем, что вместо сульфата цинка в электролит вводится нитрат цинка, вместо уксуснокислого свинца - нитрат свинца, вместо сульфата алюминия - борная кислота, вместо выравнивателя А-1,4-бутандиол и тиомочевина, при следующем соотношении компонентов, г/л: нитрат натрия 80-85; нитрат свинца 14-16; нитрат цинка 19-21; трилон Б - 14-6; тиомочевина 2-4; 1,4 - бутандиол 0,6-1,0 мл/л; борная кислота 18-22.
Процесс электроосаждения проводится при рН 1,3-1,6; плотности катодного тока 1,1-1,4 А/дм2; температуре 20-25°С.
Введение вместо сульфатов цинка и алюминия нитрата цинка и борной кислоты устраняет из электролита сульфат-ион, который приводит к осаждению из электролита сульфата свинца, а борная кислота обладает лучшими буферными свойствами, чем сульфат алюминия, что способствует получению мелкокристаллических осадков и осветлению осадков. Введение в электролит вместо выравнивателя А 1,4-бутандиола и тиомочевины повышает экологичность электролита, так как последние не ядовиты. Тиомочевина и 1,4-бутандиол, адсорбируясь на катоде, ингибируют процесс электровосстановления катионов свинца и цинка и тем самым способствуют получению на катоде мелкокристаллических осадков, обладающих повышенными эксплуатационными свойствами (блеск, твердость), одновременно улучшая смачиваемость осадка сплава. При совместном присутствии 1,4-бутандиол и тиомочевина проявляют аддитивные свойства.
Трилон Б связывает ионы свинца и цинка в прочные трилонатные комплексы, что приводит к увеличению поляризации процессов электровосстановления ионов и улучшению качества осадка сплава. Кроме того, комплексообразование предотвращает гидролиз солей. Трилон Б также хорошо адсорбируется на катоде, что дополнительно способствует получению мелкокристаллических осадков.
Электролит готовят следующим образом.
Требуемое количество трилона Б растворяют при 80-90°С в 1/2÷3/4 части необходимого для приготовления электролита объема дистиллированной воды. В приготовленном растворе трилона Б растворяют требуемые количества нитратов свинца, цинка и натрия. Раствор оставляют на 10-15 минут для полного комплексообразования.
Затем в раствор добавляют требуемые количества борной кислоты, 1,4-бутандиола, тиомочевины и доводят объем электролита до рабочего дистиллированной водой.
Конкретные примеры использования электролита и некоторые свойства покрытий приведены в таблице.
В результате использования предлагаемого электролита повышена стабильнось электролита. Электролит не содержит ядовитых органических веществ, а следовательно, экологически более безопасен.
Конкретные меры использования электролита приведены в таблице.
| Компоненты электролита и параметры | Состав по примерам | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Нитрат свинца, г/л | 14 | 15 | 16 |
| Нитрат цинка, г/л | 19 | 20 | 21 |
| Трилон Б, г/л | 14 | 15 | 16 |
| Борная кислота, г/л | 19 | 20 | 21 |
| 1,4- бутандиол, мл/л | 0,6 | 0,8 | 1,0 |
| Нитрат натрия, г/л | 84 | 85 | 86 |
| Тиомочевина, г/л | 2,5 | 3,0 | 3,5 |
| Плотность катодного тока, А/дм2 | 1,0 | 1,2 | 1,4 |
| рН | 1,2 | 1,5 | 1,8 |
| Температура, °С | 20 | 20 | 20 |
| Перемешивание, об/мин | 60 | 60 | 60 |
| Выход по току, % | 76 | 77 | 78 |
| Микротвердость, мПа | 120 | 130 | 90 |
| Содержание свинца в сплаве, % | 1,2 | 1,2 | 1,2 |
| Скорость коррозии в 3% водном растворе хлорида натрия, г/м2·103 | 1,2 | 1,0 | 1,2 |
| Внешний вид | матовые, светло-серые | светло-серые, с небольшим блеском | матовые, светло-серые |
Электролит для электроосаждения покрытий из сплава свинец-цинк, содержащий нитраты свинца, цинка и натрия, трилон Б, борную кислоту, 1,4-бутандиол и тиомочевину при следующем соотношении компонентов:
| нитрат свинца | 14-16 г/л |
| нитрат цинка | 19-21 г/л |
| нитрат натрия | 80-85 г/л |
| трилон Б | 14-16 г/л |
| борная кислота | 19-21 г/л |
| 1,4-бутандиол | 0,6-1,0 мл/л |
| тиомочевина | 2,5-3,5 г/л |
| дистиллированная вода | до рабочего объема |
