Электролит и способ нанесения покрытия сплавом олово-кобальт
Владельцы патента RU 2377344:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)
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. Электролит содержит, моль/л: хлорид или сульфат олова 0,1-0,22; хлорид или сульфат кобальта 0,07-0,3; глюконат натрия 0,28-0,4 и воду до 1 л при рН 3,0-5,5. Способ включает предварительную подготовку изделий и электроосаждение при комнатной температуре электролита, катодной плотности тока 0,2-2,5 А/дм2 из электролита, приведенного выше. Покрытие сплавом олово-кобальт для замены хромового защитно-декоративного покрытия на поверхности металлических изделий или на поверхности полимерных изделий с металлическим покрытием содержит 40,0-60,0 ат.% кобальта и получено способом, приведенным выше. Электролит представляет собой неагрессивный слабокислый раствор на основе глюконатных и гидроксоглюконатных комплексных соединений Sn(II) и Со(II). Электроосажденные из электролита в широком диапазоне плотностей тока и с высоким выходом по току покрытия сплавом олово-кобальт обеспечивают минимальную цветовую разницу между хромовым покрытием и покрытием сплавом олово-кобальт. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области гальваностегии, в частности электроосаждению сплавов, и может быть использовано в автомобиле-, машино-, судо-, авиастроении, радио-, электронной промышленности и др. отраслях промышленности, где необходимо при изготовлении деталей нанесение покрытий, идентичных по цветовым характеристикам хромовым, а также функциональных покрытий сплавом олово-кобальт.
В патентной литературе предложен ряд электролитов для электроосаждения сплавов олово-кобальт. В патентах (US №3951760 и US №4021316) предложены щелочные растворы на основе пирофосфатных комплексных соединений олова и кобальта. В щелочной среде комплексные ионы олова(II) быстро окисляются до олова (IV). Несколько патентов описывают составы растворов на основе хлоридов олова и кобальта, содержащие также фторид-ионы в качестве лигандов для ионов олова(II), что делает возможным электроосаждение сплавов олово-кобальт (US 3951760 и US 4021316). Эти растворы обладают высокой агрессивностью в отношении коррозии и токсичностью вследствие присутствия фторид-ионов. Известны также растворы на основе цитратных комплексов олова и кобальта (US 4168223), проверка которых показала отсутствие кобальта в покрытиях (US №7309411, МПК С25D 3/18, С25D 3/60, опубл. 18.12.2007). В патенте US №7309411 (МПК С25D 3/18, С25D 3/60, опубл. 18.12.2007) описывается электроосаждение антифрикционных покрытий сплавом олово-кобальт из раствора глюконатных комплексов. Содержание кобальта в электроосажденных покрытиях составляет 2-15 мас.%, что согласно патента US №4428803 (МПК С25D 3/60, С25D 3/56, опубл. 31.01.1984) не соответствует цвету хромовых покрытий. Покрытия сплавом олово-кобальт, цвет которого похож на цвет хромового покрытия, предложено осаждать из растворов глюконатных или глюкогептонатных комплексов (UK 1497552).
В качестве прототипа выбран наиболее близкий аналог предложенного изобретения для замены защитно-декоративных хромовых покрытий, которым является покрытие сплавом олово-кобальт, содержащее 11-29 мас.% (20-45 ат.%) кобальта, а также электролит и способ электроосаждения сплава олово-кобальт, раскрытые в US 4428803, МПК С25D 3/60, С25D 3/56, опубл. 31.01.1984.
Известный электролит содержит, г/л (моль/л): ионы олова - 0,5-5 (0,0042-0,042), ионы кобальта - 0,5-5 (0,0085-0,085), глюконат- или глюкогептонат-ионы - 1-50 (0,0046-0,229), блескообразователь (N-(2-аминоэтил) этаноламин, моноэтаноламин, N-метил-диэтаноламин, триэтаноламин или 3-изопропаноламин, а также может содержать трис-(гидроксиметил)-аминометан) - 1-20 мл/л и воду. рН электролита составляет 8,3-9,0. Подготовку деталей перед электроосаждением сплава проводят обычным способом. Покрытие сплавом наносят при температуре 25-35°С, при механическом перемешивании со средней скоростью и катодной плотности тока 0,5-1,0 А/дм2.
Покрытия, полученные из этого электролита, содержат 6-29 мас.% (11-45 ат.%) кобальта и осаждаются с низким выходом по току 27-54% в узком диапазоне плотностей тока 0,5-1,0 А/дм2 (ширина диапазона плотностей тока 0,5 А/дм2).
Оптимальный диапазон содержания кобальта в сплаве определен приблизительно на основании визуального сравнения цвета покрытий.
Задачей предложенного изобретения является расширение ассортимента отечественных электролитов для электроосаждения сплава олово-кобальт, позволяющих получать на стальных, медных, никелевых, латунных, бронзовых, полимерных изделиях после химического никелирования качественные покрытия сплавов олово-кобальт.
Техническим результатом является минимальная цветовая разница между хромовым покрытием и покрытием сплавом олово-кобальт, определение оптимального содержания кобальта в покрытиях сплавом олово-кобальт, расширение диапазона плотностей тока, повышение выхода по току.
Указанные задача и технический результат достигаются тем, что электролит для нанесения покрытия сплавом олово-кобальт на поверхности металлических изделий или полимерных изделий с металлическим покрытием включает соли олова и кобальта, глюконат натрия и воду, при этом он в качестве солей олова и кобальта содержит хлориды или сульфаты, при следующем соотношении компонентов, моль/л:
| Хлорид или сульфат олова | 0,1-0,22 |
| Хлорид или сульфат кобальта | 0,07-0,3 |
| Глюконат натрия | 0,28-0,4 |
| Вода | до 1 л |
| рН | 3,0-5,5. |
Электролит может дополнительно содержать не более 0,40 моль/л сульфата или хлорида натрия для повышения электропроводности и/или не более 7,0 мл/л спиртового раствора n-диметиламинобензальдегида (n-С6Н4N(СН3)2СОН, ДМАБ) (20 г/л) и/или не более 8,0 г/л ЦКН-32 (ТУ 2299-00940195384-99).
Указанные задача и технический результат достигаются также тем, что способ нанесения покрытия сплавом олово-кобальт для замены хромового защитно-декоративного покрытия на поверхности металлических изделий или полимерных изделий с металлическим покрытием включает предварительную подготовку изделий и электроосаждение, при этом электроосаждение проводят при комнатной температуре электролита, катодной плотности тока 0,2-2,5 А/дм2 из электролита, указанного выше.
В результате получено покрытие сплавом олово-кобальт для замены хромового защитно-декоративного покрытия на поверхности металлических изделий или на поверхности полимерных изделий с металлическим покрытием, содержащее 40,0-60,0 ат.% кобальта.
Подготовка металлических поверхностей включает обезжиривание, активирование в 10%-ом растворе серной кислоты и межоперационные промывки. При необходимости на поверхность изделий наносят слой блестящего никелевого покрытия. Подготовка поверхности полимерных изделий перед нанесением химических покрытий никелем проводится по технологии, предусмотренной для данного полимера. Нанесение химических никелевых покрытий проводится из любого раствора химического никелирования.
Предложенный электролит представляет собой неагрессивный слабокислый раствор на основе глюконатных и гидроксоглюконатных комплексных соединений Sn(II) и Со(II).
Электролит готовят следующим образом. В отдельной емкости в дистиллированной или деионизированной воде, объемом 1/3 от общего объема электролита при температуре 20-40°С, растворяют согласно составу электролита расчетные количества неорганических компонентов (соль олова, соль кобальта и сульфат или хлорид натрия). В другой емкости в таком же объеме воды растворяют согласно составу электролита глюконат натрия и раствором гидроксида натрия доводят рН этого раствора до 9-10. Затем в емкость с раствором глюконата натрия при перемешивании вливают раствор неорганических солей и водой доводят объем электролита до заданного. Необходимый рН электролита устанавливают раствором серной кислоты или гидроксида натрия. После приготовления раствор фильтруют, добавляют согласно составу электролита спиртовой раствор п-диметиламинобензальдегида (20 г/л), ЦКН-32 и перемешивают до полного растворения добавок.
Контроль предельной плотности тока электроосаждения покрытий сплавом олово-кобальт проводили в ячейке Хула объемом 250 мл.
Состав сплава определяли методом энергодисперсионного рентгеновского анализа.
Определение цветовых характеристик покрытий проводили с помощью спектрофотометра со сферической геометрией измерения - SP62 фирмы «X-Rite». В качестве источника света использовалась лампа дневного света D65. Угол между источником света и принимающим фотоэлементом составлял 10°. В качестве образца сравнения выступало покрытие, нанесенное из стандартного раствора хромирования состава (г/л): СrО3 - 250; Н2SO4 - 2,5.
Исследуемый образец размещают в измерительном блоке спектрофотометра, источник света располагается над изучаемой поверхностью образца. Результаты измерения цвета представлены в Международной шкале CIELAB (L*a*b*), где L* - яркость, а* - величина красного/зеленого цвета, b* - величина желтого/синего цвета. При сравнении образцов относительно стандарта используются разности параметров: ΔL*, Δа*, Δb*. Обобщенной характеристикой цветовой разницы является величина ΔЕ*, вычисляемая по формуле:
Погрешность измерения ΔЕ* составляет ±1.
Полученные результаты для сплава олово-кобальт сравнивали с результатами для хромовых покрытий, электроосажденных из трехвалентного электролита хромирования (ΔE*=6).
Пример 1.
В соответствии с описанной выше методикой были приготовлены следующие электролиты, из которых на подготовленные по обычной методике медные пластины наносили покрытия толщиной 4-7 мкм при плотности тока 0,6 А/дм2, определяли их состав (табл.1) и цветовую разницу (табл.1, чертеж).
| Таблица 1. | |||||||
| Компоненты электролита | А | В | С | D | Е | F | G |
| SnCl2×2H2O | 0,2 | 0,13 | 0,2 | 0,15 | |||
| SnSO4 | 0,18 | 0,1 | |||||
| СоСl2×6Н2О | 0,07 | 0,3 | |||||
| CoSO4×7H2O | 0,07 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | |||
| Глюконат натрия | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| Na2SO4 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | |||
| NaCl | 0,4 | 0,4 | 0,4 | ||||
| ДМАБ, мл/л | 0 | 8 | 0 | 2 | 7 | 2 | |
| ЦКН-32, г/л | 0 | 2 | 0 | 8 | 2 | 2 | |
| рН | 4,0 | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 5,5 | 4 |
| Содержание кобальта в сплаве, ХCо, ат.% | 0 | 33 | 49 | 61 | 72 | 79 | 100 |
| ΔЕ* | 9,4 | 6,7 | 1,9 | 1,9 | 9,3 | 6,7 | 10,3 |
Приведенные в этом примере результаты показывают (чертеж), что минимальная разница в цвете хромовых покрытий и покрытий сплавом олово-кобальт наблюдается при содержании кобальта 40-60 ат.%, и еще меньше при содержании 45-55 ат.% кобальта. Цвет покрытий сплавом, содержащим 40-60 ат.% кобальта, значительно меньше отличается от цвета стандартных хромовых покрытий, чем хромовых покрытий, электроосажденных из трехвалентного электролита хромирования (чертеж).
Пример 2. В отдельной емкости в дистиллированной или деионизированной воде объемом 300 мл при комнатной температуре растворяют согласно составу электролита 29,4 г (0,13 моль) дигидрата хлорида олова и 19,7 г (0,07 моль) гептагидрата сульфата кобальта. В другой емкости в таком же объеме воды растворяют согласно составу электролита 65,4 г (0,3 моль) глюконата натрия и раствором гидроксида натрия доводят рН этого раствора до 9-10. Затем в емкость с раствором глюконата натрия при перемешивании вливают раствор неорганических солей и водой доводят объем электролита до 1 л. Необходимый рН электролита (4,5) устанавливают раствором серной кислоты или гидроксида натрия. Раствор фильтруют.
Приготовленный электролит имеет следующий состав и концентрации (моль/л) компонентов:
| Дигидрат хлорида олова | 0,13 |
| Гептагидрат сульфата кобальта | 0,07 |
| Глюконат натрия | 0,3 |
| Хлорид или сульфат натрия | 0 |
| п-Диметиламинобензальдегид, мл/л | 0 |
| ЦКН-32, г/л | 0 |
| рН | 4,5 |
Медный катод ячейки Хула, медный образец для определения состава сплава олово-кобальт, выхода по току и стальной образец для определения цвета покрытий обезжирили, промыли проточной, затем дистиллированной водой, активировали в растворе серной кислоты (10%) и снова промыли дистиллированной водой. Электроосаждение в ячейке Хула проводили при комнатной температуре и силе тока 1 А в течение 5 мин. Было получено блестящее с голубым оттенком покрытие сплавом в диапазоне плотностей тока 0,8 А/дм2.
При плотности тока 0,6 А/дм2 в прямоугольном электролизере объемом 1 л осаждались покрытия сплавом олово-кобальт, содержащие 43 ат.% кобальта. Выход по току сплава составил 83%. Разница (ΔЕ*) в цвете хромовых покрытий и электроосажденных покрытий сплавом олово-кобальт составила 1,95.
Пример 3. В отдельной емкости в дистиллированной или деионизированной воде объемом 300 мл при комнатной температуре растворяют согласно составу электролита 28 г (0,13 моль) сульфата олова и 16,7 г (0,07 моль) гексагидрата хлорида кобальта и 23,4 г (0,4 моль) хлорида натрия. В другой емкости в таком же объеме воды растворяют согласно составу электролита 65,4 г (0,3 моль) глюконата натрия и раствором гидроксида натрия доводят рН этого раствора до 9-10. Затем в емкость с раствором глюконата натрия при перемешивании вливают раствор неорганических солей и водой доводят объем электролита до 1 л. Необходимый рН электролита (4, 5) устанавливают раствором серной кислоты или гидроксида натрия. Раствор фильтруют.
Приготовленный электролит имеет следующий состав и концентрации (моль/л) компонентов:
| Сульфат олова | 0,13 |
| Гексагидрат хлорида кобальта | 0,07 |
| Глюконат натрия | 0,3 |
| Хлорид натрия | 0,4 |
| п-Диметиламинобензальдегид, мл/л | 0 |
| ЦКН-32, г/л | 0 |
| рН | 4,5 |
Стальной катод ячейки Хула, медный образец для определения состава сплава олово-кобальт, выхода по току и никелированный латунный образец для определения цвета покрытий обезжирили, промыли проточной, затем дистиллированной водой, активировали в растворе серной кислоты (10%) и снова промыли дистиллированной водой. Электроосаждение в ячейке Хула проводили при комнатной температуре и силе тока 1 А в течение 5 мин. Было получено блестящее с голубым оттенком покрытие сплавом в диапазоне плотностей тока 0,7 А/дм2.
При плотности тока 0,6 А/дм2 в прямоугольном электролизере объемом 1 л осаждались покрытия сплавом олово-кобальт, содержащие 41 ат.% кобальта. Выход по току сплава составил 86%. Разница (ΔЕ*) в цвете хромовых покрытий и электроосажденных покрытий сплавом олово-кобальт составила 1,9.
Пример 4. В отдельной емкости в дистиллированной или деионизированной воде объемом 300 мл при комнатной температуре растворяют согласно составу электролита 50 г (0,22 моль) дигидрата хлорида олова и 50,6 г (0,18 моль) гептагидрата сульфата кобальта и 28,4 г (0,2 моль) сульфата натрия. В другой емкости в таком же объеме воды растворяют согласно составу электролита 65,4 г (0,3 моль) глюконата натрия и раствором гидроксида натрия доводят рН этого раствора до 9-10. Затем в емкость с раствором глюконата натрия при перемешивании вливают раствор неорганических солей и водой доводят объем электролита до 1 л. Необходимый рН электролита (4,0) устанавливают раствором серной кислоты или гидроксида натрия. Раствор фильтруют, добавляют 4 мл спиртового раствора п-диметиламинобензальдегида (20 г/л), 6 г ЦКН-32 и перемешивают до полного растворения добавок.
Приготовленный электролит имеет следующий состав и концентрации (моль/л) компонентов:
| Дигидрат хлорида олова | 0,22 |
| Гептагидрат сульфата кобальта | 0,13 |
| Глюконат натрия | 0,3 |
| Сульфат натрия | 0,2 |
| п-Диметиламинобензальдегид, мл/л | 4 |
| ЦКН-32, г/л | 6 |
| рН | 4,0 |
Латунный катод ячейки Хула, медный образец для определения состава сплава олово-кобальт, выхода по току и стальной образец для определения цвета покрытий обезжирили, промыли проточной, затем дистиллированной водой, активировали в растворе серной кислоты (10%) и снова промыли дистиллированной водой. Электроосаждение в ячейке Хула проводили при комнатной температуре и силе тока 1 А в течение 5 мин. Было получено полублестящее с голубым оттенком покрытие сплавом в диапазоне плотностей тока 4,5 А/дм2.
При различных плотностях тока в прямоугольном электролизере объемом 1 л осаждались покрытия сплавом олово-кобальт. Влияние плотности тока на ВТ, состав сплава и разницу (ΔЕ*) в цвете хромовых покрытий и электроосажденных покрытий сплавом олово-кобальт приведены в таблице 2.
| Таблица 2. | |||
| Плотность тока, А/дм2 | 1,5 | 2,0 | 2,5 |
| Содержание кобальта в сплаве, ат.% | 40 | 50 | 59 |
| ВТ сплава, % | 85 | 92 | 95 |
| Цветовая разность (ΔЕ*) | 1,9 | 1,8 | 1,87 |
Пример 5. В отдельной емкости в дистиллированной или деионизированной воде объемом 300 мл при комнатной температуре растворяют согласно составу электролита 22,6 г (0,1 моль) дигидрата хлорида олова и 84,3 г (0,3 моль) гептагидрата сульфата кобальта. В другой емкости в таком же объеме воды растворяют, согласно составу электролита 65,4 г (0,3 моль) глюконата натрия и раствором гидроксида натрия доводят рН этого раствора до 9-10. Затем в емкость с раствором глюконата натрия при перемешивании вливают раствор неорганических солей и водой доводят объем электролита до 1 л. Необходимый рН электролита устанавливают раствором серной кислоты или гидроксида натрия. Раствор фильтруют, добавляют 2 мл спиртового раствора п-диметиламинобензальдегида (20 г/л), 2 г ЦКН-32 и перемешивают до полного растворения добавок.
Приготовленный электролит имеет следующий состав и концентрации (моль/л) компонентов:
| Дигидрат хлорида олова | 0,1 |
| Гептагидрат сульфата кобальта | 0,3 |
| Глюконат натрия | 0,3 |
| Сульфат натрия | 0 |
| п-Диметиламинобензальдегид, мл/л | 2 |
| ЦКН-32, г/л | 2 |
| рН | 3,0 или 5,5 |
Медный катод ячейки Хула, медный образец для определения состава сплава олово-кобальт, выхода по току и латунный образец для определения цвета покрытий обезжирили, промыли проточной, затем дистиллированной водой, активировали в растворе серной кислоты (10%) и снова промыли дистиллированной водой. Электроосаждение в ячейке Хула проводили при комнатной температуре и силе тока 1 А в течение 5 мин. Были получены полублестящие с голубым оттенком покрытия сплавом в диапазоне плотностей тока 0,8 А/дм2 при рН 3,0 и 1,0 А/дм2 при рН 5,5.
При различных рН и плотности тока 0,4 А/дм2 в прямоугольном электролизере объемом 1 л осаждались покрытия сплавом олово-кобальт. Влияние рН на ВТ, состав сплава и разницу (ΔЕ*) в цвете хромовых покрытий и электроосажденных покрытий сплавом олово-кобальт приведены в таблице 3.
| Таблица 3. | ||
| рН электролита | 3,0 | 5,0 |
| Содержание кобальта в сплаве, ат.% | 57 | 60 |
| ВТ сплава, % | 88 | 97 |
| Цветовая разность (ΔЕ*) | 1,84 | 1,93 |
Пример 6. В отдельной емкости в дистиллированной или деионизированной воде объемом 300 мл при комнатной температуре растворяют согласно составу электролита 22,6 г (0,1 моль) дигидрата хлорида олова и 84,3 г (0,3 моль) гептагидрата сульфата кобальта и 11,7 г (0,2 моль) хлорида натрия. В другой емкости в таком же объеме воды растворяют согласно составу электролита 87,2 г (0,4 моль) глюконата натрия и раствором гидроксида натрия доводят рН этого раствора до 9-10. Затем в емкость с раствором глюконата натрия при перемешивании вливают раствор неорганических солей и водой доводят объем электролита до 1 л. Необходимый рН электролита (4,5) устанавливают раствором серной кислоты или гидроксида натрия. Раствор фильтруют, добавляют 2 мл спиртового раствора п-диметиламинобензальдегида (20 г/л) и перемешивают до полного растворения добавок.
Приготовленный электролит имеет следующий состав и концентрации (моль/л) компонентов:
| Дигидрат хлорида олова | 0,1 |
| Гептагидрат сульфата кобальта | 0,3 |
| Глюконат натрия | 0,4 |
| Хлорид натрия | 0,2 |
| п-Диметиламинобензальдегид, мл/л | 2 |
| ЦКН-32, г/л | 0 |
| рН | 4,5 |
Медный катод ячейки Хула, никелевый образец для определения состава сплава олово-кобальт, выхода по току и бронзовый образец для определения цвета покрытий обезжирили, промыли проточной, затем дистиллированной водой, активировали в растворе серной кислоты (10%) и снова промыли дистиллированной водой. Электроосаждение в ячейке Хула проводили при комнатной температуре и силе тока 1 А в течение 5 мин. Были получены полублестящие с голубым оттенком покрытия сплавом в диапазоне плотностей тока 0,6 А/дм2.
При плотности тока 0,4 А/дм2 в прямоугольном электролизере объемом 1 л осаждались покрытия сплавом олово-кобальт, содержащие 60 ат.% кобальта. Выход по току сплава составил 98%. Разница (ΔЕ*) в цвете хромовых покрытий и электроосажденных покрытий сплавом олово-кобальт составила 2,0.
Пример 7. В отдельной емкости в дистиллированной или деионизированной воде объемом 300 мл при комнатной температуре растворяют согласно составу электролита 50 г (0,22 моль) дигидрата хлорида олова и 50,6 г (0,18 моль) гептагидрата сульфата кобальта и 28,4 г (0,2 моль) сульфата натрия. В другой емкости в таком же объеме воды растворяют согласно составу электролита 65,4 г (0,3 моль) глюконата натрия и раствором гидроксида натрия доводят рН этого раствора до 9-10. Затем в емкость с раствором глюконата натрия при перемешивании вливают раствор неорганических солей и водой доводят объем электролита до 1 л. Необходимый рН электролита (4,0) устанавливают раствором серной кислоты или гидроксида натрия. Раствор фильтруют, добавляют 7 мл спиртового раствора п-диметиламинобензальдегида (20 г/л), 2 г ЦКН-32 и перемешивают до полного растворения добавок.
Приготовленный электролит имеет следующий состав и концентрации (моль/л) компонентов:
| Дигидрат хлорида олова | 0,22 |
| Гептагидрат сульфата кобальта | 0,13 |
| Глюконат натрия | 0,3 |
| Сульфат натрия | 0,2 |
| п-Диметиламинобензальдегид, мл/л | 7 |
| ЦКН-32, г/л | 2 |
| рН | 4,5 |
Никелевый катод ячейки Хула, медный образец для определения состава сплава олово-кобальт, выхода по току и образец из поливинилхлорида, предварительно металлизированный в растворе химического никелирования, для определения цвета покрытий обезжирили, промыли проточной, затем дистиллированной водой, активировали в растворе серной кислоты (10%) и снова промыли дистиллированной водой. Электроосаждение в ячейке Хула проводили при комнатной температуре и силе тока 1 А в течение 5 мин. Было получено блестящее с голубым оттенком покрытие сплавом в диапазоне плотностей тока 1,8 А/дм2.
При плотности тока 1,2 А/дм2 в прямоугольном электролизере объемом 1 л осаждались покрытия сплавом олово-кобальт, содержащие 55 ат.% кобальта. Выход по току сплава составил 94%. Разница (ΔЕ*) в цвете хромовых покрытий и электроосажденных покрытий сплавом олово-кобальт составила 1,93.
Пример 8. В отдельной емкости в дистиллированной или деионизированной воде объемом 300 мл при комнатной температуре растворяют согласно составу электролита 50 г (0,22 моль) дигидрата хлорида олова и 50,6 г (0,18 моль) гептагидрата сульфата кобальта и 28,4 г (0,2 моль) сульфата натрия. В другой емкости в таком же объеме воды растворяют согласно составу электролита 65,4 г (0,3 моль) глюконата натрия и раствором гидроксида натрия доводят рН этого раствора до 9-10. Затем в емкость с раствором глюконата натрия при перемешивании вливают раствор неорганических солей и водой доводят объем электролита до 1 л. Необходимый рН электролита (4,0) устанавливают раствором серной кислоты или гидроксида натрия. Раствор фильтруют, добавляют 2 мл спиртового раствора п-диметиламинобензальдегида (20 г/л), 8 г ЦКН-32 и перемешивают до полного растворения добавок.
Приготовленный электролит имеет следующий состав и концентрации (моль/л) компонентов:
| Дигидрат хлорида олова | 0,22 |
| Гептагидрат сульфата кобальта | 0,13 |
| Глюконат натрия | 0,3 |
| Сульфат натрия | 0,2 |
| п-Диметиламинобензальдегид, мл/л | 2 |
| ЦКН-32, г/л | 8 |
| рН | 4,5 |
Медный катод ячейки Хула, медный образец для определения состава сплава олово-кобальт, выхода по току и стальной образец для определения цвета покрытий обезжирили, промыли проточной, затем дистиллированной водой, активировали в растворе серной кислоты (10%) и снова промыли дистиллированной водой. Электроосаждение в ячейке Хула проводили при комнатной температуре и силе тока 1 А в течение 5 мин. Было получено блестящее с голубым оттенком покрытие сплавом в диапазоне плотностей тока 4,0 А/дм2.
При плотности тока 1,5 А/дм2 в прямоугольном электролизере объемом 1 л осаждались покрытия сплавом олово-кобальт, содержащие 56 ат.% кобальта. Выход по току сплава составил 83%. Разница (ΔЕ*) в цвете хромовых покрытий и электроосажденных покрытий сплавом олово-кобальт составила 1,84.
Как видно из приведенных примеров, предложенный электролит представляет собой неагрессивный слабокислый раствор на основе глюконатных и гидроксоглюконатных комплексных соединений Sn(II) и Со(II). Электроосажденные из электролита в широком диапазоне плотностей тока и с высоким выходом по току покрытия сплавом олово-кобальт обеспечивают минимальную цветовую разницу между хромовым покрытием и покрытием сплавом олово-кобальт.
1. Электролит для нанесения покрытия сплавом олово-кобальт на поверхность металлических изделий или полимерных изделий с металлическим покрытием, включающий соли олова и кобальта, глюконат натрия и воду, отличающийся тем, что он в качестве солей олова и кобальта содержит хлориды или сульфаты при следующем соотношении компонентов, моль/л:
| хлорид или сульфат олова | 0,1-0,22 |
| хлорид или сульфат кобальта | 0,07-0,3 |
| глюконат натрия | 0,28-0,4 |
| вода | до 1 л |
рН 3,0-5,5.
2. Электролит по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит не более 0,40 моль/л сульфата или хлорида натрия.
3. Электролит по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит не более 7,0 мл/л спиртового раствора п-диметиламинобензальдегида (20 г/л).
4. Электролит по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит не более 8,0 г/л ЦКН-32.
5. Способ нанесения покрытия сплавом олово-кобальт на поверхность металлических изделий или полимерных изделий с металлическим покрытием, включающий предварительную подготовку изделий и электроосаждение, отличающийся тем, что электроосаждение проводят из электролита по любому из пп.1-4 при комнатной температуре электролита, катодной плотности тока 0,2-2,5
А/дм2.
6. Покрытие сплавом олово-кобальт для замены хромового защитно-декоративного покрытия на поверхности металлических изделий или на поверхности полимерных изделий с металлическим покрытием, отличающееся тем, что оно содержит 40,0-60,0 ат.% кобальта и получено способом по п.5.
