ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ЖЕЛЕЗНЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C25D3/20 

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий, в частности железных, гальваническим способом на изделия из литейных цинковых сплавов типа ЦАМ и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности, автомобилестроении и др.

Известен сульфатный электролит железнения [1] содержащий, г/л:
Железо (II) сернокислое 400 450
Алюминий сернокислый 100 120
Соляная кислота 1 1,5
pH 1,4 1,6
Температура, ^oC 18 40
Катодная плотность тока, А/дм² 5 20
Недостатком аналога является малая прочность сцепления железного осадка со сплавами типа ЦАМ, несоответствующая ГОСТу 9.302-88.

Наиболее близким к предлагаемому является сульфатный электролит для предварительного железнения [2] содержащий, г/л:
Железо (II) сернокислое 150
Железо хлористое 75
Аммоний сернокислый 120
Аммоний щавелевокислый 8
Вода до 1 литра
Температура, ^oC 18 25
Катодная плотность тока, А/дм² 1
Недостатками прототипа являются: малая прочность сцепления железного осадка с цинковыми сплавами типа ЦАМ, несоответствующая ГОСТу 9.302-88; узкий интервал катодной плотности тока; невозможность железнения при высоких температурах, так как из горящего сульфатного электролита получают хрупкие осадки с большими внутренними напряжениями; кроме того, электролит дорог.

Цель изобретения увеличение прочности сцепления железных покрытий с цинковыми сплавами типа ЦАМ, возможности использования широкого интервала катодной плотности тока, проведение электролиза из горячих электролитов, позволяющих получать пластичные железные осадки, снижение концентраций компонентов электролита и, следовательно, его стоимости.

Цель достигается путем создания электролита для предварительного железнения цинковых сплавов, включающего железо (II) сернокислое, аммоний щавелевокислый и воду, который дополнительно содержит борную и ацетилсалициловую кислоты при следующем соотношении компонентов, г/л:
Железо (II) сернокислое 4 7
Аммоний щавелевокислый 40 60
Борная кислота 10 30
Ацетилсалициловая кислота 0,1 0,2
Вода до 1 литра
pH 6 7,8
Температура, ^oC 50 70
Катодная плотность тока, А/дм² 1 10
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый электролит отличается от него введением новых компонентов, а именно борной и ацетилсалициловой кислот.

Железо (II) сернокислое, 7-водное, ГОСТ 4148-78, ч, химическая формула FeSO₄•7H₂O, плотность 1,898 г/см³, температура плавления 64^oC, растворимость 33 г в 100 г холодной и 149 г в 100 г горячей воды.

Аммоний щавелевокислый, 1-водный, аммоний оксалат, ГОСТ 5712-78, чда, химическая формула (NH₄)₂C₂O₄• H₂O, плотность 1,50 г/см³, температура плавления разлагается, растворимость 2,6 г в 100 г холодной воды и 11,8 г в 100 г горячей воды.

Борная кислота (орто), ГОСТ 9656-75, ч, химическая формула H₃BO₃, плотность 1,435 г/см³, температура плавления 185^oC разлагается, растворимость 2,7 г в 100 г холодной воды и 39 г в 100 г горячей воды.

Ацетилсалициловая кислота, аспирин, о-ацетооксибензойная кислота, химическая формула CH₃COOC₆H₄COOH, температура плавления 133 135 ^oC, растворимость в воде 0,25 г на 100 мл.

Пример 1. Для приготовления 1 л электролита 50 г аммония щавелевокислого растворяли в воде при температуре 60^oC. К раствору добавляли 6 г железа (II) сернокислого при тщательном перемешивании. Борную кислоту в количестве 20 г растворяли в 200 г воды при 60^oC и вводили при перемешивании в раствор. Ацетилсалициловую кислоту в количестве 0,15 г растворяли в 100 г воды при 60^oC, затем вводили при перемешивании в раствор железа (II) сернокислого и аммония щавелевокислого. Затем объем полученного раствора доводили до 1 л водой и охлаждали до комнатной температуры. Требуемое значение pH 7 устанавливали при помощи серной кислоты или 25% раствора аммиака. Приготовленный электролит имеет следующий состав, г/л:
Железо (II) сернокислое 6
Аммоний щавелевокислый 50
Борная кислота 20
Ацетилсалициловая кислота 0,15
pH 7
Температура, ^oC 60
Катодная плотность тока, А/дм² 1-10
Примеры с другими значениями заявляемого электролита приведены в табл.1.

После приготовления электролитов поверхность образцов из цинкового сплава ЦАМ электрохимически обезжиривали в растворе [2] содержащем, г/л:
Натрий гидроокись 10
Натрий углекислый 10
Натрий фосфорнокислый 5
Натрий кремнекислый 27
Сульфонол НП-3 0,2
Температура, ^oC 65
Катодная плотность тока, А/дм² 1,5
Продолжительность, мин 0,5
Затем образцы химически активировали в технической серной кислоте 50 г/л, при комнатной температуре, в течение 10 с и осаждали железные покрытия в приготовленном электролите. Полученные железные покрытия испытывали на прочность сцепления с цинковым сплавом. При определении диапазона рабочей плотности тока устанавливали верхнюю и нижнюю границы катодной плотности тока. Для их определения на образцы из цинкового сплава ЦАМ наносили железное покрытие толщиной до 6 мкм, а затем хромовое до 12 мкм. Полученные покрытия по внешнему виду соответствуют требованиям ГОСТа 9.301-86, а по сцеплению с основным металлом ГОСТу 9.302-88.

Количественные испытания прочности сцепления покрытий с основой из цинкового сплава ЦАМ проводили методом отрыва с использованием разрывной машины 2063 Р-0.05. Величину сцепления выражали в кДж/м². При всех испытаниях характеристик получаемого железного покрытия проводили не менее 4 - 5 параллельных опытов и брали среднеарифметическое значение величин. Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что предлагаемый электролит (примеры 1 3) позволяет получать железные покрытия, имеющие прочность сцепления в среднем в 50 раз большую, чем у прототипа, а кроме того имеет более широкий диапазон рабочей плотности тока, работает при повышенной температуре, что позволяет получать пластичные железные осадки, а также в электролите снижены концентрации основных компонентов, поэтому он имеет более низкую стоимость.

Другим преимуществом заявляемого электролита является то, что электролит обладает более высокой буферной емкостью, в силу чего требуется менее частая корректировка pH в процессе работы.

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий, в частности железных, гальваническим способом на изделия из литейных цинковых сплавов типа ЦАМ и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности, автомобилестроении и др. Электролит для предварительного железнения содержит, г/л: железо (II) сернокислое 4 - 7, аммоний щавелевокислый 40 - 60, борная кислота 10 - 30, ацетилсалициловая кислота 0,1 - 0,2. Осаждение ведут при катодной плотности тока 1 - 10 А/дм², температуре 50 - 70^oC, pH 6 - 7,8. Нанесение покрытия при использовании электролита позволяет увеличить прочность сцепления железных покрытий с цинковой основой из сплавов типа ЦАМ, получить пластичные железные осадки, а также использовать широкий интервал катодной плотности тока. 2 табл.

Электролит для предварительного железнения, содержащий железо (II) сернокислое и аммоний щавелевокислый, отличающийся тем, что он дополнительно содержит борную и ацетилсалициловую кислоты при следующем соотношении компонентов, г/л:
Железо (II) сернокислое 4 7
Аммоний щавелевокислый 40 60
Борная кислота 10 30
Ацетилсалициловая кислота 0,1 0,20