Способ нанесения гальванических покрытий цинком


 


Владельцы патента RU 2400570:

Киреев Сергей Юрьевич (RU)

Изобретение относится к области гальванотехники. Способ включает осаждение цинка из электролита, содержащего сульфат или оксид цинка и воду, при катодной плотности тока 1,0-1,5 А/дм2, при этом осаждение проводят из электролита, содержащего сульфат или оксид цинка в количестве 0,075-0,185 моль/л, молочную кислоту (80%-ную) - 10-20 мл/л, при температуре электролита 20-25°С, рН 2,0-4,0 с использованием графитового анода. Технический результат: получение равномерных полублестящих, хорошо сцепленных с основой покрытий цинком с высоким выходом по току. 5 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к гальваническому способу получения покрытий цинком.

Известен электролит следующего состава:

1. ZnSO4·7H2O - 250-300 г/л, Al2(SO4)3·18H2O - 30-40 г/л, Na2SO4·10H2O - 80-100, декстрин - 1-2 г/л, блескообразователь ЦБУ - 1,0 г/л, блескообразователь-закрепитель У-2 - 1,5-2,0 г/л, pH 3,0-4,0, температура 15-25°C, катодная плотность тока - 2,0-4,5 А/дм2 [1].

Данный электролит цинкования имеет ряд недостатков, среди которых можно выделить малую рассеивающую способность, а также содержание в электролите, помимо катионов цинка, токсичных анионов и органических веществ, которые заметно увеличивают трудоемкость утилизации отработанного электролита и очистку сточных вод с участка цинкования.

Из применяемых в настоящее время электролитов наиболее близким по составу и технологическим характеристикам является электролит, содержащий: ZnCl2 - 60-120 г/л, KCl - 150-230 г/л, H3BO3 - 15-30 г/л, Лимеда НЦ-10 - 30-70 г/л, Лимеда НЦ-20 - 2,5-5,0 г/л, pH - 4,5-5,5. Диапазон рабочих температур - 18-30°C. Рабочая плотность тока 0,5-3,0 А/дм2 [1].

Применение добавок в данном электролите позволяет повысить буферную емкость раствора, что позволяет проводить процесс при более высоких плотностях тока (до 3 А/дм2). Органические добавки данного электролита увеличивают катодную поляризацию, что приводит к формированию мелкокристаллических осадков цинка и повышению равномерности покрытий. Однако наличие органических добавок усложняет утилизацию отработанного электролита и очистку сточных вод.

Техническим результатом предлагаемого способа является получение равномерных, полублестящих, хорошо сцепленных с основой покрытий цинком с высоким выходом по току. Электролит должен быть простым в приготовлении и корректировке, а также не содержать токсичных органических добавок. Рабочая температура электролита не должна быть выше 25-30°C.

Это достигается тем, что в способе нанесения гальванического покрытия цинком из электролита, содержащего ионы цинка и воду, при катодной плотности тока 1,0-1,5 А/дм2, согласно предлагаемому изобретению в воде растворяют сульфат или оксид цинка - 0,075-0,185 моль/л, молочную кислоту (80%-ную) - 10-20 мл/л, pH - 2,0-4,0, после чего проводят процесс электролитического осаждения цинка при температуре 20-25°C с использованием графитового анода.

В качестве комплексообразователя выбрана молочная кислота. Она применяется как пищевая добавка [2], широко распространена в природе, является интермедиатом процессов обмена в биологических тканях, легко биоразлагаема и поэтому экологически безопасна.

Не выявлены решения, имеющие признаки заявляемого способа.

Способ нанесения гальванических покрытий цинком осуществляется следующим образом.

В дистиллированной воде растворяют, согласно составу электролита, сульфат или оксид цинка. Затем доливают молочную кислоту, доводят до объема дистиллированной водой и перемешивают. Осаждение ведут при катодной плотности тока 1-1,5 А/дм2, при температуре 20-25°C с использованием графитового анода.

На основании выполненных исследований для осаждения блестящих покрытий цинком можно рекомендовать электролит следующего состава:

- сульфат или оксид цинка - 0,075-0,185 моль/л, молочная кислота (80%-ная) - 10-20 мл/л, pH - 2,0-4,0. При катодной плотности тока от 1 до 1,5 А/дм2 и температуре 20-25°C катодный выход по току равен 55-65%, что соответствует скорости осаждения 4-13 мкм/час. Из данного электролита осаждаются равномерные, полублестящие покрытия без дополнительного введения блескообразующих добавок.

Микрофотографии поверхности цинкового покрытия, полученные с помощью атомно-силового (см. чертеж, а) и металлографического (×100) микроскопов (см. чертеж, б), указывают на то, что покрытия обладают мелкокристаллической структурой с блочным ростом кристаллов.

Преимущества промышленного использования заявленного электролита

1. Комплекс цинка с молочной кислотой может быть легко разрушен на стадии очистки сточных вод, путем смещения значения pH выше 5.

2. Электролит сравнительно прост по составу, не содержит токсичных органических добавок, позволяет получать покрытия хорошего качества с довольно высоким катодным выходом по току.

3. Молочная кислота, в отличие от применяемых в электролитах цинкования органических добавок, легко окисляется и не создает дополнительных трудностей при утилизации отработанного электролита и промывных вод.

Таблица 1
Зависимость катодного выхода по току цинка от катодной плотности тока.
iк, А/дм2 0,1 0,25 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0
ВТ, % 20 40 68 65 51 35 25
Таблица 2
Зависимость катодного выхода по току цинка от концентрации ионов цинка при плотности тока 1,0 А/дм2
[Zn2+], моль/л 0,022 0,043 0,129 0,173
ВТ, % 30 45 74 77
Таблица 3
Зависимость катодного выхода по току цинка от концентрации молочной кислоты
[Hlact], мл/л 5 10 20 40
ВТ, % 65,7 64,6 68,4 65,0
Таблица 4
Зависимость катодного выхода по току цинка от pH при катодной плотности тока 1,0 А/дм2
pH 1,0 2,0 3,0 4,0
ВТ, % 31,3 76,8 84,6 93,9
Таблица 5
Зависимость катодного выхода по току цинка от температуры
t, °C 10 20 40 60
ВТ, % 55 70 75 85

Литература

1. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник. В 2-х томах / Под ред. М.А.Шлугера. - М.: Машиностроение, 1985. - T.1. 1985. 240 с., с ил.

2. ГОСТ 490-2006 Кислота молочная пищевая. Технические условия. - М., Стандартинформ, 2007.

Способ нанесения гальванических покрытий цинком, включающий осаждение цинка из электролита, содержащего сульфат или оксид цинка и воду, при катодной плотности тока 1,0-1,5 А/дм2, отличающийся тем, что осаждение проводят из электролита, содержащего сульфат или оксид цинка в количестве 0,075-0,185 моль/л, молочную кислоту (80%-ную) - 10-20 мл/л, при температуре электролита 20-25°С, рН 2,0-4,0 с использованием графитового анода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению гальванических покрытий, и может быть использовано в отраслях машиностроения для защиты металлоконструкций от коррозии.
Изобретение относится к области нанесения гальванических покрытий, в частности цинковых, и может быть использовано в машиностроении для защиты металлоконструкций от коррозии.
Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для получения цинковых покрытий на деталях различного назначения с целью защиты от коррозии. .

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электролитическому нанесению цинковых блестящих покрытий, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для защиты металла от коррозии и обеспечения декоративного вида.

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электрохимическому осаждению цинка, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для покрытия деталей с целью защиты их от коррозии.

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электрохимическому осаждению цинка, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для покрытия деталей с целью защиты их от коррозии.

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к нанесению цинковых покрытий, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. .

Изобретение относится к гальванотехнике, а именно к способам получения композиционных электрохимических покрытий на основе цинка. .

Изобретение относится к электролитическому нанесению цинковых покрытий и может быть использовано в различных отраслях промышленности для защиты металлических изделий от коррозии.

Изобретение относится к области электроосаждения цинковых покрытий из бесцианидного щелочного электролита и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в т.ч.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для получения цинковых покрытий на деталях из стали с целью защиты их от коррозии
Изобретение относится к гальванотехнике, а именно: к электрохимическому нанесению цинка, и может найти применение в авиационной технике, машиностроении, автомобильной промышленности и других отраслях техники. Электролит цинкования содержит: хлорид цинка 60-80 г/л, калий хлористый 120-180 г/л, борную кислоту 20-30 г/л, бензилиденацетон 0,3-0,5 г/л, бензоат натрия 3,0-5,0 г/л, препарат ОС-20 1,5-2,5 г/л и синтанол АЛМ-10 1,5-2,5 г/л. Изобретение позволяет расширить диапазон катодных плотностей тока и повысить степень блеска цинковых покрытий. 2 табл.
Наверх