Электролит для осаждения сплава цинк-галлий

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2459016:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) (RU)

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в машиностроении для получения покрытий. Электролит содержит, г/л: хлористый цинк 40-50; хлористый галлий 5-10; хлористый алюминий 30-40; комплексообразователь трилон Б - этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевую соль 50-60; поверхностно-активное вещество сорбит 2-4 и воду до рабочего объема. Технический результат: повышение твердости и коррозионной стойкости покрытий. 1 табл.

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению сплава цинк-галлий.

Известен электролит для осаждения сплава цинк-галлий содержащий цинк, галлий, гидроокись калия и желатин [Хамудханова Ш.Э. и др. // Докл. АН УзССР, 1969. №7. с.39-40].

Однако из указанного электролита получаются темные порошкообразные осадки с низкими твердостью (60-80 МПа) и коррозионной стойкостью (7,4-7,9 г/м²·ч) в 0,1н. растворе серной кислоты.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка состава электролита с улучшенными свойствами.

При осуществлении заявляемого технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении качества получаемых покрытий, а именно повышении их твердости и коррозионной стойкости.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном электролите для осаждения сплава цинк-галлий, содержащем хлористые соли цинка, галлия, комплексообразователь и поверхностно-активное вещество (ПАВ), особенностью является то, что он дополнительно содержит хлористый алюминий, при этом в качестве комплексообразователя содержит трилон Б - этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевую соль, а в качестве ПАВ-сорбит, при следующем соотношении компонентов, г/л: хлористый цинк - 40-50; хлористый галлий - 5-10; хлористый алюминий - 30-40; трилон Б - 50-60; сорбит - 2-4, воду - до рабочего объема.

Трилон Б связывает ионы цинка и галлия в прочные трилонатные комплексы (lg β Zn - ЭДТА=16,50 и lg β Ga - ЭДТА=20,27), что препятствует гидролизу солей и улучшает стабильность электролита.

Добавление хлористого алюминия в электролит повышает электропроводность раствора и его буферных свойств, а также улучшает равномерность распределения металла на катоде.

Сорбит, адсорбируясь на поверхности растущего осадка, увеличивает поляризацию катода, измельчает структуру и улучшает качество получаемых покрытий.

Электролит готовят последовательным растворением в отдельных порциях дистиллированной воды соли цинка, соли галлия и трилона Б. Часть раствора трилона Б добавляют при перемешивании в раствор соли цинка, а вторую половину комплексона - в раствор соли галлия. Смеси растворов оставляют на 10-15 мин для полного комплексообразования, а затем медленно (при интенсивном перемешивании) к раствору комплексоната цинка добавляют раствор комплексоната галлия. К полученной смеси добавляют хлористый алюминий и сорбит и доводят объем электролита до рабочего водой.

Электроосаждение покрытий ведут при катодной плотности тока 1-5 А/дм², комнатной температуре 20-25°С, рН 3,5-5,5 при перемешивании и использовании цинковых анодов.

Конкретные примеры использования электролита и некоторые свойства получаемых покрытий представлены в таблице.

Концентрации компонентов электролита определены экспериментально. При выходе концентрации соли цинка за нижнюю границу наблюдается заметное ухудшение качества покрытий. Электролиз при высоких концентрациях соли цинка нецелесообразен из-за высоких энергозатрат и расхода реагентов. Понижение концентрации соли галлия приводит к слишком малому включению в осадок легирующего элемента (галлия) и незначительному изменению свойств. Повышение содержания соли легирующего компонента в электролите не приводит к увеличению его в сплаве и отрицательно влияет на качество покрытий (твердость начинает снижаться, покрытия шелушатся и осыпаются). Понижение концентрации хлористого алюминия приводит к ускоренному защелачиванию раствора и появлению в нем нерастворимых гидроксидных соединений соосаждаемых металлов. При высокой концентрации этого компонента падает выход по току сплава. При низком содержании сорбита формируются шероховатые крупнокристаллические осадки, при высоком осадки темнеют.

Скорость коррозии покрытий, полученных из предлагаемого электролита, на 25-40% меньше, чем покрытий, осажденных из известного электролита. Кроме того, использование разработанного электролита на 25-30% упрочняет получаемые покрытия по сравнению с осадками, получаемыми из известного раствора.

Использование предлагаемого электролита позволяет осаждать светлые блестящие и беспористые покрытия, имеющие хорошее сцепление с медной основой.

Таблица
Компоненты и свойства электролита
Компоненты электролита (г/л) и результаты исследования	Состав по примерам
1	2	3
Хлористый цинк	40	45	50
Хлористый галлий	5	7,5	10
Трилон Б	50	55	60
Хлористый алюминий	30	35	40
Сорбит	2	3	4
Плотность тока, А/дм²	1	3	5
Температура, °С	20	22,5	25
рН	3,5	4,5	5,5
Перемешивание, об/мин	60	60	60
Выход по току, %	76	80	83
Рассеивающая способность, %	55	62	65
Содержание галлия в сплаве, %	0,3	1,2	2,1
Скорость коррозии, г/м²·ч	5,7	6,3	6,5
Микротвердость, МПа	92	97	103
Внешний вид покрытий	серые	серые, полублестящие	светлые, блестящие

Электролит для осаждения сплава цинк-галлий, содержащий соли цинка и галлия и добавку поверхностно-активного вещества - ПАВ, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлористый алюминий и комплексообразователь трилон Б-этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевую соль, в качестве солей цинка и галлия хлористый цинк и хлористый галлий, а в качестве ПАВ - сорбит, при следующем соотношении компонентов, г/л:

хлористый цинк	40-50
хлористый галлий	5-10
хлористый алюминий	30-40
трилон Б	50-60
сорбит	2-4
вода	до рабочего объема

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения композиционных гальванических градиентных покрытий на основе хрома в машиностроении и других отраслях промышленности при изготовлении или восстановлении деталей и инструментов с износостойкими антифрикционными покрытиями, в частности, для повышения стойкости деформирующих инструментов.

Электролит для осаждения сплава никель-висмут // 2457287

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в машиностроении для получения ровных, гладких покрытий с высокой коррозионной стойкостью.

Способ получения оксидного покрытия на стали // 2449062

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению упрочняющих, твердых, износостойких и защитных покрытий на стальные изделия и может быть использовано для работы в узлах трения, упрочнения поверхностей деталей, радиоэлектронной и лакокрасочной промышленности.

Способ получения покрытия из оксидов металлов на стали // 2449061

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению износостойких и защитных полимерных композиционных покрытий на стальные изделия и может быть использовано для работы в узлах трения, гальванотехнике, радиоэлектронной и лакокрасочной промышленности.

Электролит для электроосаждения сплава цинк-никель // 2441107

Изобретение относится к прикладной электрохимии, в частности к электролитическому нанесению сплава цинк-никель. .

Электролит для получения никель-железных покрытий // 2424380

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и авиационной промышленности. .

Электролит для осаждения сплава висмут-галлий // 2410474

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности, к электролитическому осаждению сплава висмут-галлий. .

Способ электролитического осаждения сплава железо-титан-кобальт // 2410473

Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых износостойких покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей стальных деталей.

Способ электролитического осаждения сплава железо-ванадий-кобальт // 2401328

Электролит для получения co-ni покрытий // 2392357

Изобретение относится к области получения гальванических покрытий сплавом Co-Ni на сталях и алюминии и его сплавах и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, авиационной промышленности и др.

Система и способ нанесения покрытий из металлических сплавов посредством применения гальванической технологии // 2473718

Изобретение относится к способу нанесения покрытия из металлических сплавов с применением гальванической технологии

Способ электролитического осаждения сплава железо-алюминий // 2486294

Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых, износостойких покрытий, в частности железоалюминиевых покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей

Состав электролита антифрикционного электролитического сплава "цинк-железо" для осаждения в условиях гидромеханического активирования // 2489527

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей деталей машин, в частности подшипников скольжения автомобильных двигателей

Способ получения стального компонента с металлическим покрытием, обеспечивающим защиту от коррозии, и стальной компонент // 2496887

Изобретение относится к области металлургии, в частности получению стального компонента с металлическим покрытием, который используют в качестве материала для кузовов транспортных средств. Для обеспечения хорошего сцепления покрытия и надежной защиты от коррозии на плоский стальной продукт, выполненный из стали, содержащей 0,3-3 мас.% марганца, имеющий предел текучести 150-1100 МПа и прочность на разрыв 300-1200 МПа, наносят антикоррозионное покрытие из сплава ZnNi электролитическим методом, которое состоит из единственной фазы γ-ZnNi и содержит, наряду с цинком и неизбежными примесями, 7-15 мас.% никеля. Затем из плоского стального продукта получают заготовку и сразу нагревают, по меньшей мере, до 800°C, а затем формуют в стальной компонент, или сначала формуют в стальной компонент, который затем нагревают, по меньшей мере, до 800°C. Стальной компонент, полученный в соответственных случаях, окончательно закаляют достаточно быстрым охлаждением от довольно высокой температуры. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 табл., 5 ил., 3 пр.

Щелочной электролит для электроосаждения цинк-никелевых покрытий // 2511727

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и автомобилестроении для защиты от коррозии стальных изделий. Электролит содержит, г/л:оксид цинка 12-15, едкий натр 100-120, никель сернокислый 7-17, триэтаноламин 40-60, гексаметилендиамин-N,N,N',N'- тетрауксусную кислоту 0,5-2, диглицин 1-3, воду до 1 л. Технический результат - увеличение коррозионной стойкости цинк-никелевых покрытий, расширение диапазона рабочих плотностей тока, снижение экологической нагрузки на очистку сточных вод, путем использования низкоконцентрированных электролитов. 2 табл., 4 пр.

Способ упрочнения электроосажденных железохромистых покрытий цементацией // 2537471

Изобретение относится к области упрочнения электроосажденного на стальные детали железохромистого покрытия цементацией, применяемого для восстановленных поверхностей стальных деталей. Проводят цементацию электроосажденного слоя железохромистого покрытия с содержанием хрома 0,5-3,0% в течение 3-4 ч при температуре 800-900°С с использованием пасты следующего состава, мас.%: газовая сажа ДГ-100 - 40, углекислый барий ВаСО3 - 20, поливинилацетатная эмульсия (клей ПВА) - 40 и добавлением синтина в количестве 20 капель в минуту в течение всего времени цементации. Повышается микротвердость и износостойкость стальных деталей, восстановленных электроосажденным железохромистым покрытием.

Электролит для электроосаждения цинк-кобальтовых покрытий // 2569618

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности. Электролит содержит, г/л: цинк сернокислый 15-30, кобальт сернокислый 14-17, калий хлористый 120-130, таурин 45-50 и воду до 1 литра. Техническим результатом изобретения является снижение скорости коррозии цинк-кобальтовых покрытий при сохранении покрытиями, содержащими 15-17% кобальта, анодного характера защиты сталей, снижение экологической нагрузки на очистку сточных вод за счет снижения токсичности. 2 табл., 4 пр.

Ванна для нанесения гальванического покрытия из медно-никелевого сплава и способ нанесения гальванического покрытия // 2588894

Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит соль меди и соль никеля, вещество, образующее комплексы с металлами, множество обеспечивающих проводимость солей, отличающихся друг от друга, соединение, выбранное из группы, состоящей из дисульфидных соединений, серосодержащих аминокислот и их солей, соединение, выбранное из группы, состоящей из сульфоновых кислот, сульфимидных соединений, соединений сульфаминовых кислот, сульфонамидов и их солей, и продукт реакции простого глицидилового эфира и многоатомного спирта. Электролит имеет pH от 3 до 8. Способ включает нанесение покрытия на подложку, выбранную из металлической подложки, состоящей из меди, железа, никеля, серебра, золота и их сплавов, или из стеклянной, керамической, пластмассовой подложки, с модифицированной любым из указанных металлов или сплавов поверхностью. Покрытие наносят при плотности катодного тока от 0,01 до 5,0 А/дм2. Технический результат: повышение стабильности электролита с обеспечением устойчивого получения покрытий с однородным составом. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 табл., 7 пр.

Электролит для электроосаждения цинк-никелевых покрытий // 2603526

Изобретение относится к области получения гальванических покрытий цинк-никелевыми сплавами на сталях и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, автомобильной промышленности и других областях. Электролит содержит, г/л: цинк сернокислый 7-10; никель сернокислый 20-30; калий хлористый 120-130; таурин 45-50; вода до 1 литра. Технический результат - снижение скорости коррозии цинк-никелевых покрытий при сохранении покрытиями анодного характера защиты сталей (содержание никеля в покрытиях 12-15 ат.%) с одновременным снижением экологической нагрузки на очистку сточных вод за счет снижения токсичности электролита. 2 табл., 4 пр.

Способ гальваностегии цинковым сплавом // 2610183

Изобретение относится к области гальванотехники. Способ включает подачу тока через щелочную ванну для электролитического осаждения цинкового сплава, содержащую катод и анод, причем катодная область, включающая катод, и анодная область, включающая анод, отделены друг от друга анионообменной мембраной, католит, содержащийся в катодной области, представляет собой щелочной электролит для электролитического осаждения цинкового сплава, содержащий хелатообразователь на основе амина, а анолит, содержащийся в анодной области, представляет собой водный щелочной раствор. Технический результат: повышение срока службы электролита при сохранении характеристик получаемых покрытий. 13 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил., 1 пр.