Электролит для осаждения ртути на по-верхность металлов

 

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< 840206 1 I

1 . (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.03.79 (2() 2757309/22-02 с присоединением заявки М (51)М. Кл.

С 25 О 3/54

Государственный комитет

СССР но аелам изобретений н открытий (23) Приоритет с

Опубликовано 230681. Бюллетень ИЯ 23 (53) УДК 621. 357. 7

:669.791 (088.8) Дата опубликования описания 23. 06 . 81 (72) Авторы изобретения

А.А. Ланге, С.П. Бухман и A.Ñ. Мусина

) F

Институт химических наук АН Казахской ССР (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАХ(ДЕНИЯ РТУТИ НА ПОВЕРХНОСТЬ

МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к осаждению гальванических покрытий, в частности к электрохимическому осаждению ртути на металлы и сплавы группы железа, и может быть использовано при изготовлении герметизированных ртутных контактов и в процессах промышленного электролиза для приготовления катодов.

Известен способ амальгамирования железа; стали, никеля и других не смачивающихся металлов и сплавов при обработке их металлической ртутью в кислых или щелочных средах, заключающийся в обработке поверхности металлической ртутью в водном растворе соляной кислоты с добавкой металлического магния и хлорного железа (1J.

Однако по этому способу процесс протекает небезопасно, так как растворение в ртути щелочноземельного металла — магния сопровождается выделением тепла и может вызвать разбрызгивание раствора. Кроме того, реакционную смесь для обработки металла можно испольэовать только однократно.

Известен также способ, перед обработкой поверхности ртутью включающий предварительное нанесение на поверхность слоя металла, хорошо

30 смачиваемого ртутью, например олова (2f .

Однако этот способ, включающий предварительное лужение металлической поверхности, мало пригоден в тех случаях, когда требуется получение ртутного покрытия без примесей каких-либо других металлов. С другой стороны, для растворения олова необходима многократная обработка детали металлической ртутью, что требует соблюдения определенных мер по технике безопасности. Кроме того, при использовании данного способа возникает необходимость проводить регенерацию использованной для промывки ртути.

Известен также способ нанесения ртутной пленки на металлы, в частности нержавеющую сталь и сплавы, содержащие алюминий, путем обработки ртутью в процессе катодной поляризации в спиртовой ванне с предварительным злектрополированием, который предусматривает использование неводного растворителя — этилового спирта (94%) раствор), что мало экономично. Кроме того, из-за низкой электропроводности раствора требуется поддерживать на ванне срав840206 нительно высокое напряжение до 45 В (3) .

Известен также способ получения ртутной пленки, заключающийся в том, что образец из стали или никеля по,мещают в ванну с раствором гидроокиСи натрия и цианида ртути и подключают в цепь в качестве катода. При пропускании тока плотностью 330 MA/ñì в течение 1-2 мин, на поверхности

|образца образуется слой мелких ка пелек ртути. Затем образец помещают в воду или раствор разбавленной кислоты для удаления из ртути натрия„ перешедшего в нее при электролизе.После промывки образец вновь подвергают электролизу. Промывку катода и элек- 15 тролиз повторяют до получения сплошного ртутного покрытия на образце (41, Недостатком способа является трудоемкость и нетехнологичность, так как для получения устойчивой ртут- () ной пленки на поверхности образца необходимо многократно повторять операции электролиза и промывки, использование достаточно высокого напряжения на ванне (10-12 B).

Кроме того, используемый электролит содержит значительное количество токсичного вещества — цианидов ртути и щелочного металла. Это требует соб .-людения особых мер по технике безопасности и,естественно, затрудняет применение электролита в промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ электрохимического осаждения ртути на поверхность металлов, например стальных или никелевых электродов, заключающийся в том, что берут электролит, содержащий кремнефтористоводородную соль ртути и кремнефторис- "O товодородную кислоту, и процесс электролиза ведут при температуре от

35 С до +80 С и плотности тока до

200 мА/см (5) .

Однако из данного электролита осаж-15 дается пленка ртути, которая не имеет прочного сцепления с основой, т.е. процесс взаимодействия ртути с металлами группы железа не происходит.

Цель изобретения — получение пленки ртути, прочно сцепленной с основой из металлов группы железа.

Эта цель достигается тем, что электролит дополнительно содержит сернокислую соль щелочного или щелочноземельного металла, а в качестве соли ртути и кислоты — сернокислую соль двухвалентной ртути и серную кислоту при .следующем соотношении компонентов, г/л:

Сернокислая соль 6О двухвалентной ртути 14-30

Серная кислота 50-130

Сернокислая соль щелочного или щелочноземельного металла 100-150

Процесс амальгирования мета .ëîâ из электролита проводят следующим образом.

Образец металла или сплава после обезжиривания и травления помецают ,в электролит и подключают в цепь яостоянногo тока в качестве катода.

Анодом может служить платина или другие благородные металлы такие, как золото, серебро. Время электролиза

40-60 мин плотность тока 100—

200 мА/см напряжение 4 В. Увели чение плотности тока нецелесообраз— но, так как это не приводи= к ускорению процесса и не влияет на ус=си .ивость покрытия. При Осуществлении электролиза предусматривается, чlo бы осаждение ртути на металл и сплав сопровождалось параллельным про;ес— сом выделения газообразного водорода

Выделяющимся водородом происходит обработка металлическои поверхности и тем самым улучшаются с loçèÿ сцепления Осаждающейся ртути с поверхностью, повышается качество ртугной пленки. После злектро.-.иза Образец вынимают из электролиTa,. промывают дистиллированной водой, cóøàò и для сохранения ртутного покрытия помещают в ртуть. Устойчивость ртутного покрытия проверяют це.-трифу-.ированием амальга.мированн:".-. ; Образ;,:в с использованием известных режимов оценки качесTa=l ртутной пленки (600, 1500 Об/мин).

П р и м е p ., Амальгамированию подвергают цилиндр из стали Х18810Т диаметром мм, длиной i9 1. Образец обезжиривают и Одвер-аюг травлению известным способом, промывают дис-.иллированной водой, затем помещаюг в сосуд объемом 50-60 см - C e.-.ектролисодержащим 14 г/л соли двухваJIeHTIloH pTy IH, 100 г/л сернокислого натрия и 5С г л серной кислоты при комнатной температура и подключают в качестве катода. Процесс электролиза йедут при T >iie

?00 мА в течение 60 мин. Ртутнce- по крытие на образце ровное,. гладко-..

ПОсле центрифугирОвания Об Оазца "1и

1500 об/мин толщина покрытия 6 10 см

П р и M е р 2. Амальгамированию подвергают проволоку из сплава

29Н18К диаметром 1 ьы„ длиной 3040 мм. Образец Обезжиривают, подвер— гают травлению и .имияec o;: полировке известным способом, промывают дистиллiiрованной водой. За ем чО мещают в сосуд с элактроли=ом, Одержащим 30 г/л сернокислой соли ртути, " 20 г/л сернокислого магния и 100 г/л серной кислоты при комнатной температуре и подключают в,ачестве катода. Процесс элек-.ролиза ведут при токе 20 IIA в течение

40 мин. Ртутное покрытие на образце ровное, на возqyxe ycic:=:чивое з гечение 2 ч. После центрифугироваиия

840206

Составитель Р

Техред A. Ач

Редактор С. Патрушева

Заказ 4675/38

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент",.г. Ужгород, ул. Проектная,4 при и = 600 o6/мин в течение 6 мин толщина покрытия О, 6 10 " см.

Пример 3. Амальгамированию подвергают проволоку из сплава 52Н диаметром 1 мм, длиной 30-40 мм.

Образец обрабатывают и подвергают электролизу как описано в примере 1.

Ртутное покрытие ровное, на воздухе устойчиво в течение 2-3 час.После центрифугирования при n = 1500 об/мин толщина покрытия (0,7-1} 10 -см.

Пример 4. Амальгамированию подвергают образец из никеля НП-2 диаметром 0,5 мм, длиной 25 мм. Образец обезжиривают, подвергают травлению и химической полировке известным способом, промывают дистиллиро- 15 ванной нодой. Затем помещают в сосуд с электролит м, содержащим

30 г/л сернокислой соли ртути, 120 г/л сернокислого лития и

100 г/л серной кислоты при комнатной температуре и подключают в качестве катода. Процесс электролиза ведут при токе 120 мА в течение 50 мин. Ртутное покрытие на образце ровное, на воздухе устойчиво в течение 1 ч. После центрифугирования при и = 600 об/мин в течение 6 мин,толщина покрытия 1 10 см.

Пример 5. Амальгамированию подвергают образец из сплава 20Ъ

Ni, 60Ъ Со, 20Ъ Fe, диаметром 0,7 мм, ЗО длиной 20 мм; Образец обрабатывают и подвергают электролизу как описано в примере 2. Ртутное покрытие на образце ровное, устойчиво на воздухе в течение 1,5 ч. После центрифуги- З5 рования при n = 600 об/мин в течение

6 мин толщина покрытия 3-4-10 см.

Пример 6. Амальгамированию подвергают образец из сплава 93Ъ Со, 40

5Ъ Fe, 2Ъ Мi, диаметром 0,7 мм, длиной 20 мм. Образец обрабатынают и подвергают электролизу, как описано в примере 2. Ртутное покрытие ровное, гладкое, на ноздухе устойчиво в тече- 4 ние 1,5 ч. После центрифугирования при и = 600 об/мин толщина покрытия

4-5 ° 10-4 см.

Предлагаемый электролит пригоден 50 для амальгамации стали, железа, никеля, кобальта и сплавов на их основе.

Образующееся ртутное покрытие устойчиво, после центрифугирования образцов при и = 600 об/мин сохраня- у ется покрытие толщиной 0,6-10 4—

1 -10 см.

Амальгамирование указанных металлов и сплавов может быть.использовано в технологии изготовления ртутных контактронов, в исследованиях коррозионной стойкости контактных материалов в ртути. Способ амальгамирования прост в осуществлении, не требует больших затрат электроэнергии (напряжение не более 4 В), использования дорогостоящих реактивов. Не требузт соблюдения специальных мер по технике безопасности, так как электролит не является агрессивной средой и нет необходимости работать со значительными количествами металлической . ртути соответственно проводить ее регенерацию. Кроме того, способ экономичен, так как позволяет многократно использовать электролит {одна и та же порция может быть использована

25-30 раз) и обрабатывать за один цикл большие поверхности металлов.

Способ с использованием предлагаемого электролита обеспечивает нанесение равномерного устойчивого ртутного покрытия на поверхности металлов и сплавов, не смачивающихся ртутью без применения дополнительного покрытия каким-либо другим металлом.

Формула изобретения

Электролит для осаждения ртути на поверхность металлов, содержащий соль ртути и кислоту, анион которой одноименен с анионом соли ртути, о т л ич а ю шийся,eM,÷òî,с целью получения пленки ртути„прочно сцепленной с основой, он дополнительно содержит сернокислую соль щелочного или щелочноземельного металла, а в :;.ачестве соли ртути и кислоты — сернокислую соль двухвалентной ртути и серную кислоту при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сернокислая соль двухналентной ртути 14-30

Серная кислота 50-100

Сернокислая соль щелочного или щелочноземельного металла 100-150

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельстно СССР

9 316740, кл. С 22 С 7/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9 326235, кл. С 22 С 7/00, 1969.

3. Патент СМА 9 3672963, кл. 204-14, 1970.

4. Патент Великобритании

9 1049810, кл. С 7 В,1966.

S. Авторское свидетельство СССР

Р 276677, кл.. С 25.0 3/54, 1969.

Ухлинова

Корректор В.Синицкая