Способ нанесения гальванических покрытий цинком

Авторы патента:

Ягниченко Наталья Владленовна (RU)

Перелыгин Юрий Петрович (RU)

Киреев Юрий Иванович (RU)

Киреев Сергей Юрьевич (RU)

Киреева Татьяна Николаевна (RU)

C25D3/22 - цинка

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.
i_к, 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.

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению гальванических покрытий, и может быть использовано в отраслях машиностроения для защиты металлоконструкций от коррозии.

Электролит блестящего цинкования // 2343232

Изобретение относится к области нанесения гальванических покрытий, в частности цинковых, и может быть использовано в машиностроении для защиты металлоконструкций от коррозии.

Электролит цинкования // 2293144

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для получения цинковых покрытий на деталях различного назначения с целью защиты от коррозии. .

Электролит блестящего цинкования // 2206641

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.

Способ электроосаждения цинка // 2205901

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.

Способ электроосаждения цинка // 2191226

Электролит для нанесения цинкового покрытия // 2184800

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

Способ получения композиционных покрытий на основе цинка // 2169798

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

Электролит цинкования // 2120501

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

Электролит для осаждения цинковых покрытий // 2093613

Изобретение относится к области электроосаждения цинковых покрытий из бесцианидного щелочного электролита и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в т.ч.

Щелочной электролит цинкования // 2444582

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для получения цинковых покрытий на деталях из стали с целью защиты их от коррозии

Электролит цинкования // 2532780

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.

Способ фосфатирования магнитомягких сплавов типа пермаллой (варианты) // 2624566

Изобретение относится к химической обработке поверхности металла, в частности прецизионных магнитомягких сплавов типа пермаллой, для получения фосфатного электроизоляционного покрытия толщиной 8-15 мкм. Первый вариант способа включает нанесение на поверхность сплава типа пермаллой гальванического цинкового покрытия из цинкатного электролита, содержащего ZnO – 6-14 г/дм3 и NaOH – 80-140 г/дм3, при плотности тока 3-4 А/дм2, отношении анодной и катодной поверхности 1:2 и температуре 15-30°C в течение 5-7 мин. После этого на слой цинка наносят фосфатный слой при температуре 95-98°C в течение 2-3 минут раствором, содержащим, г/дм3: P2O5 – 7,4-9,8, Mn2+ – 2,1-2,8, Zn2+ – 11,0-13,0, NO3- – 21,0-25,0, NO2- – 0,3-0,5. Во втором варианте способа на поверхность сплава наносят гальваническое цинковое покрытие из цианистого электролита, содержащего ZnO – 15-45 г/дм3, NaCN – 30-120 г/дм3, NaOH – 35-100 г/дм3, при плотности тока 1-5 А/дм2, отношении анодной и катодной поверхности 1:1 и температуре 15-30°C в течение 14-17 мин, после чего наносят фосфатный слой по первому варианту. Техническим результатом является получение плотной, мелкокристаллической однородной фосфатной пленки толщиной 8-15 мкм, имеющей величину пробивного напряжения не ниже 70 В. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 пр.