Электролит для осаждения цинк-никелевых покрытий

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и автомобилестроении для защиты от коррозии стальных изделий. Электролит для электроосаждения цинк-никелевых покрытий содержит оксид цинка, едкий натр, никель сернокислый, триэтаноламин, диглицин и воду, а также дополнительно включает этилендиаминдиянтарную кислоту (ЭДДЯК) при следующем соотношении компонентов, г/л: оксид цинка 12; едкий натр 100; никель сернокислый 7; триэтаноламин 20; ЭДДЯК 0,5; диглицин 2; вода до 1 литра. Техническим результатом изобретения является снижение скорости коррозии гальванического покрытия с применением экологически безопасного процесса осуществления гальванического покрытия. 3 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и автомобилестроении для защиты от коррозии стальных изделий.

Для осаждения на сталь покрытий из сплава цинк-никель перспективно использование составов, содержащих, наряду с солями цинка и никеля, комплексообразующие добавки, что обеспечивает получение прочных мелкокристаллических осадков.

Известен электролит для осаждения равномерных мелкокристаллических цинк-никелевых осадков, включающий в качестве комплексообразователя аминоуксусную кислоту (а.с. СССР №524866, опубл. 15.08.1976 г.).

Недостатком указанного электролита является низкое (9-10%) содержание никеля в покрытии, что не обеспечивает эффективной защиты стали от коррозии. Этот недостаток объясняется низкой устойчивостью самих комплексов никеля и цинка с аминоуксусной кислотой (lgKNiL=5,7; lgKZnL=5,2 [Неудачина Л.К., Лакиза Н.В. Физико-химические основы применения координационных соединений, Екатеринбург, изд. Уральский федеральный университет, 2014, с. 73]; По другому источнику lgKNiL=5,76 [Хазель М.Ю., Селеменев В.Ф., Слепцова О.В., Соцкая Н.В. Процессы комплексообразования в фазе полиамфолитов при сорбции ионов никеля из сложных многокомпонентных растворов // Вестник ВГУ. Серия: химия, биология, фармация, 2008, №1, с. 55-63]), так и небольшой разницей в устойчивости комплексов-конкурентов lgKNiL-lgKZnL=5,7-5,2=0,5.

Известен электролит для осаждения никель-цинкового сплава, где в качестке комплексообразователя используется триэтаноламин [Chandrasekar M.S., S. Srinivasan, M. Pushpavanam Properties of Zink alloy electrodeposits produced from acid and alkaline electrolytes // J. Solid State Electrochem (2009). 13.Р.782].

Недостатком этого аналога также является низкое содержание никеля в сплаве (10-11%), что сказывается на относительно слабой коррозионной устойчивости. Причиной этого является малая устойчивость комплексов триэтаноламина с никелем и цинком (lgKNiL=lgβ1NiL+lgβ2NiL=2,85+2,99=5,84 и lgKZnL=lgβ1ZnL+lgβ2ZnL=2,05+3,28=5,33 [http://www.nsu.ru/xmlui/bitstrearn/handle/nsu/1808/spr_5.pdf, стр. 69]), а также небольшая разница в устойчивости комплексов никеля и цинка (lgKNjL-lgKZnL=5,84-5,33=0,51). Содержание в составе электролита 8,5-12%) триэтаноламина создает трудности экологического плана в связи с необходимостью утилизации сточных вод, содержащих триэтаноамин.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является щелочной электролит для электроосаждения цинк-никелевых покрытий, содержащий в качестве комплексообразователей 40-60 г/л триэтаноамина и 0,5-2 г/л гексаметилендиаминтетрауксусной кислоты (RU №2511727, опубл. 10.04.2014 г). Осаждение цинк-никелевого сплава из такого электролита обеспечивает защитное цинковое покрытие с содержанием 15-16% никеля.

Недостатками прототипа являются:

- минимальное содержание никеля в покрытии, что обеспечивает удовлетворительные антикоррозионные характеристики покрытия, но не более [Догадкина Е.В., Румянцева К.Е., Шеханов Р.Ф., Семенов А.О. Электроосаждение цинк-никелевых сплавов// Известия ВУЗов. Химия и химическая технология, 2011, т. 54, №1, с. 95];

- большое присутствие в рецептуре триэтаноламина, требующего строгого контроля и обязательной очистки сточных вод гальванического производства;

- заметная скорость коррозии покрытия от 0,061 г/м2 до 0,080 г/м2, что объясняется малой разницей в устойчивости комплексов никеля и цинка с ГМДТА, аналогичной обоими представленными выше аналогами (lgKNiL-lgKZnL=10,8-10,3=0,5 [Дятлова H.М., Темкина В.Я., Колпакова И. Д. Комплексоны. М.: Химия, 1970. - С. 397]).

Задачей изобретения является снижение скорости коррозии цинк-никелевого покрытия, обеспечение экологической безопасности процесса осаждения.

Данная задача решается за счет того, что электролит для электроосаждения цинк-никелевых покрытий содержит оксид цинка, едкий натр, никель сернокислый, триэтаноламин, диглицин и воду, а также дополнительно включает этилендиаминдиянтарную кислоту при следующем соотношении компонентов, г/л: оксид цинка 12; едкий натр 100; никель сернокислый 7; триэтаноламин 20; ЭДДЯК 0,5; диглицин 2; вода до 1 литра.

Техническим результатом данного изобретения является снижение скорости коррозии гальванического покрытия с применением экологически безопасного процесса осуществления гальванического покрытия.

Поставленная задача решается путем создания электролита для осаждения цинк-никелевого покрытия с пониженным содержанием триэтаноламина (комплексообразователя) за счет введения микроколичеств сильного экологически безопасного комплексообразователя - этилендиаминдиянтарной кислоты.

Электролит содержит, г/л: оксид цинка 12, едкий натр 100, никель сернокислый 7, триэтаноламин 20, этилендиаминдиянтарную кислоту 0,5, диглицин 2, воду до 1 л. Технический результат - увеличение коррозионной стойкости цинк-никелевых покрытий, снижение экологической нагрузки на очистку сточных вод путем использования пониженного количества триэтаноламина и более сильного экологически безопасного комплексообразователя - этилендиаминдиянтарной кислоты

Предлагаемый в новой рецептуре комплексон является экологически безопасным, т.к. в условиях природных сбросов разлагается на составляющие аминокислоты и не загрязняет окружающую среду (Sirpa Metsarinne, Tuula Tuhkanen, Reijo Aksela. Photodegradation of hylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and ethylenediamine disuccinic acid (EDDS) within natural UV radiation range. Chemosphere, 45. 2001. P. 949-955).

В состав электролита входят компоненты, г/л:

- оксид цинка 12-15;
- едкий натр 100;
- никель сернокислый 7-17;
- триэтаноламин 20;
- этилендиаминдиянтарная кислота 0,5;
- диглицин 2;
- вода до 1 л;
- рН 13-14;
- температура, °С 20;
- катодная плотность тока, А/дм2 0,5

Катодная плотность тока 0,5 А/дм2, выход по току 82%, аноды никелевые.

Заявляемый электролит отличается от прототипа двойным уменьшением содержания триэтаноамина и введением микроколичеств сильного комплексообразователя, экологически безопасного комплексона ЭДДЯК. Этот комплексон образует устойчивые комплексы с никелем и цинком (lgKNiL=16,80; lgKZnL=13,21 [Самсонов А.П., Горелов И.П. Исследование комплексообразования Ni(II) с комплексонами, производными дикарбоновых кислот // Журнал неорганической химии, 1972, №8, с. 2204-2207]), а разница в устойчивости комплексов конкурентов (никеля и цинка) ΔlgK=16,80-13,21=3,59.

Возможность осуществления изобретения подтверждается примерами рецептуры, сведенными в табл. 2, где представлены и условия проведения эксперимента.

Пример 1: Для приготовления 1 л электролита в 0,4 л воды растворяют 100 г NaOH. При перемешивании добавляют небольшими порциями 12 г оксида цинка в раствор щелочи до полного растворения. Растворяют в отдельной емкости сернокислый никель в количестве 7 г в 0,3 л воды и вводят в этот раствор триэтаноламин при перемешивании в количестве 20 мл. Добавляют в этот раствор предварительно растворенные в 100 мл воды 0,5 г ЭДДЯК и 2 г диглицина. После этого сливают вместе цинковый и никелевый растворы. После введения в электролит всех компонентов его объем доводят водой до 1 л.

Приготовленный электролит имеет следующий состав, г/л:

- оксид цинка 12;
- едкий натр 100;
- никель сернокислый 7;
- триэтаноламин 20;
- этилендиаминдиянтарная кислота 0,5;
- диглицин 2;
- вода до 1 л;
-рН 13;
- температура, °С 20;
- катодная плотность тока, А/дм2 0,5

Примеры с другими значениями заявляемого электролита приведены в таблице 2.

Из приготовленных электролитов осаждали цинк-никелевые покрытия.

Полученные образцы испытывали с целью определения скорости коррозии в 3% NaCl. Вначале определяли ток коррозии Zn-Ni покрытие-сталь и пересчитывали на массовый показатель коррозии. При определении диапазона рабочей плотности тока устанавливали верхнюю и нижнюю границы катодной плотности тока. Для их определения на образцы из стали наносили цинк-никелевое покрытие толщиной 6 мкм. Полученные покрытия по внешнему виду соответствуют требованиям ГОСТа 9.301-86, а по сцеплению с основным металлом - ГОСТу 9.302-88.

При всех испытаниях характеристик получаемого покрытия проводили не менее 4-5 параллельных опытов и брали среднеарифметические значения величин. Результаты испытаний представлены в табл.3.

Из табл. 3 видно, что предлагаемый электролит позволяет получать цинк-никелевые покрытия с содержанием никеля 20% и пониженной скоростью коррозии (в 1.1-1,42 раза меньшей в отличие от прототипа).

Самую высокую стойкость к коррозии имеют покрытия, полученные по рецептуре 1 (0,061/0,043=1,42).

Другим преимуществом заявляемого электролита является то, что в электролите снижены концентрации основных компонентов, поэтому он имеет более низкую стоимость, а сильный комплексообразователь - ЭДДЯК, является экологически безопасным комплексоном и его использование с экологической точки зрения более рационально.

Электролит для электроосаждения цинк-никелевых покрытий, содержащий оксид цинка, едкий натр, никель сернокислый, триэтаноламин, диглицин и воду, отличающийся тем, что он включает этилендиаминдиянтарную кислоту при следующем соотношении компонентов, г/л:

оксид цинка 12
едкий натр 100
никель сернокислый 7
триэтаноламин 20
ЭДДЯК 0,5
диглицин 2
вода до 1 л



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к осаждению сплава пермаллоя Ni81Fe19 для получения магнитомягкого материала элементов интегральных микросистем, концентрирующих или экранирующих магнитное поле.
Изобретение относится к области гальваностегии и может найти применение в радиоэлектронной промышленности, машиностроении и других областях, требующих получения тонких защитных пленок либо нанесения подслоя никель-алюминий.

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к нанесению гальванических покрытий сплавом олово-цинк с содержанием цинка в сплаве 20-80%, и может быть использовано для нанесения защитных покрытий, в том числе в виде альтернативы кадмиевым покрытиям.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения на изделия гальванических покрытий цинковым сплавом. Способ электролитического осаждения цинкового сплава в щелочной ванне 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 сепаратором, содержащим электропроводящий электролитный гель, при этом содержащийся в катодной области католит представляет собой щелочной электролит для электролитического осаждения никель-цинкового сплава, содержащий хелатообразователь на основе амина, а анолит, содержащийся в анодной области, представляет собой водный щелочной раствор.

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.

Изобретение относится к области получения гальванических покрытий цинк-никелевыми сплавами на сталях и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, автомобильной промышленности и других областях.
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.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к области упрочнения электроосажденного на стальные детали железохромистого покрытия цементацией, применяемого для восстановленных поверхностей стальных деталей.
Изобретение относится к области гальваностехники и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей деталей машин. Электролит содержит, г/л: сульфат цинка 200-240; сульфат железа 15-20; сульфат алюминия 31-40; карбонат натрия 80-120; гидрохлорид тетраэтиламмония 3-4. Технический результат: повышение физико-механических характеристик покрытия: адгезии, оптимальной структуры осадка, стабильности электролита и снижение дендридообразования.
Изобретение относится к области электролитического осаждения твердых износостойких покрытий, в частности железо-кобальтовых покрытий, применяемых для восстановления и упрочнения поверхностей деталей. Способ включает осаждение покрытия из электролита, содержащего хлорид железа 350-400 кг/м3, хлорид кобальта 5-50 кг/м3, соляную кислоту 0,5-2,0 кг/м3 и воду, на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии тока 1,2-6,0 при температуре электролита 30-50°C, при этом в состав электролита вводят хлорид натрия в количестве 5-20 кг/м3, а осаждение ведут в интервале катодных плотностей тока 60-100 А/дм2. Технический результат: повышение стабильности электролита, предотвращение быстрого его окисления, увеличение электропроводности электролита и скорости осаждения покрытия.

Изобретение относится к изготовлению дырчатых пластин аэрозольных устройств. Изготовление заготовки аэрозолеобразующей дырчатой пластины для ингаляционного распылителя лекарственного средства включает обеспечение матрицы из проводящего материала, нанесение на матрицу защитного покрытия в виде набора столбиков, гальванизацию областей вокруг столбиков, удаление защитного покрытия с получением заготовки из нанесенного гальваническим образом материала с образующими аэрозоль отверстиями в местах, где были столбики защитного покрытия, и удаление заготовки с матрицы. Указанные столбики имеют глубину в диапазоне от 5 до 40 мкм, ширину в плоскости матрицы в диапазоне от 1 до 10 мкм и плотность в диапазоне от 111 до 2500 мм-2. При этом за указанными стадиями нанесения защитного покрытия и гальванизации следует по меньшей мере один последующий цикл нанесения защитного покрытия и гальванизации поверх указанного нанесенного гальваническим образом материала для увеличения толщины заготовки. Общую толщину заготовки в по меньшей мере одном последующем цикле доводят до значения более 50 мкм. По меньшей мере один последующий цикл обеспечивает после удаления защитного покрытия области, по меньшей мере некоторые из которых перекрывают множество образующих аэрозоль отверстий, и нанесенный гальваническим образом материал, который закрывает некоторые из образующих аэрозоль отверстий. Указанный по меньшей мере один последующий цикл выполняют в соответствии с необходимым расходом через дырчатую пластину. В результате обеспечивается увеличение производительности распылителя. 7 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и автомобилестроении для защиты от коррозии стальных изделий. Электролит для электроосаждения цинк-никелевых покрытий содержит оксид цинка, едкий натр, никель сернокислый, триэтаноламин, диглицин и воду, а также дополнительно включает этилендиаминдиянтарную кислоту при следующем соотношении компонентов, гл: оксид цинка 12; едкий натр 100; никель сернокислый 7; триэтаноламин 20; ЭДДЯК 0,5; диглицин 2; вода до 1 литра. Техническим результатом изобретения является снижение скорости коррозии гальванического покрытия с применением экологически безопасного процесса осуществления гальванического покрытия. 3 табл., 4 пр.

Наверх