ЭЛЕКТРОЛИТ КАДМИРОВАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК C25D3/26 

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому нанесению кадмиевых покрытий, и может быть использовано при нанесении покрытий (подслоя) для проведения дальнейших технологических операций при изготовлении отрицательных электродов щелочных аккумуляторов.

Известен электролит кадмирования, содержащий соль кадмия, соль аммония и различные добавки, такие как диспергатор НФ, клей столярный, диэтаноламиновую соль ундецилфосфиновой кислоты (см. авт. свид. СССР N 184089, кл. С 25 D 3/26, 1966 г.).

Недостатком известного электролита является то, что из-за плотного гладкого блестящего осадка на стадии формировки электродных пластин щелочных аккумуляторов происходит отслаивание активных материалов. Кроме того, активирующая добавка (диэтаноламиновая соль ундецилфосфиновой кислоты) из-за отсутствия промышленного освоения и высокой стоимости не может быть использована в серийном производстве.

Известен также электролит кадмирования, содержащий кадмий сернокислый, аммоний сернокислый, борную кислоту, синтанол ДС-10 (см. авт. свид. СССР N 324302, кл. С 25 D 3/26, опубл. 23.12.71 г., бюл. N 2, 1972 г.).

Однако этот электролит также из-за образования плотного нешероховатого осадка приводит к отслаиванию активных материалов при изготовлении отрицательных электродов щелочных аккумуляторов.

Наиболее близким по технической сущности является техническое решение, описывающее электролит кадмирования, содержащий окись кадмия, сульфат аммония, борную кислоту и поверхностно-активное вещество, в качестве которого использован водорастворимый полимер ряда поликсилилен -N, N - диметиламмония (см. авт. свид. СССР N 620514, кл. С 25 D 3/26, опубл. 25.08.78 г., бюл. N 31).

При использовании известного электролита образуется гладкий блестящий беспористый осадок, приводящий к отсутствию развитой шероховатой поверхности. Это при дальнейших технологических переделах приводит к отслаиванию активных материалов уже на стадии формовки электродных пластин щелочных аккумуляторов.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в получении пористого прочного шероховатого покрытия достаточной толщины (более 6 микрон) с хорошей адгезией к детали и длительной работоспособностью в широком диапазоне токов.

Поставленная задача достигается за счет того, что известный электролит кадмирования, содержащий окись кадмия, сульфат аммония, борную кислоту и поверхностно-активное вещество, согласно изобретению дополнительно содержит тиомочевину, а в качестве поверхностно-активного вещества использован декстрин при следующем соотношении компонентов, г/л:
Окись кадмия - 30-70
Сульфат аммония - 200-260
Борная кислота - 17-25
Декстрин - 9-11
Тиомочевина - 4-6
Введение в электролит тиомочевины (хорошего комплексообразователя) улучшает структуру аммонийно-кадмиевого комплекса и облегчает разряд его на катоде, позволяя получить осадок с развитой поверхностью.

Использование в качестве поверхностно-активного вещества декстрина позволяет увеличить скачок потенциала (перенапряжение выделения металла), что приводит к возможности получения более прочного слоя осадка (осаждаемого металла).

При минимальной концентрации (соотношении компонентов) электролит еще устойчиво работает. Максимальная концентрация - это когда может наступать отрицательный эффект, например, начиная с выпадения осадка от пересыщения. Чем шире диапазон допустимых значений, тем большее время работы электролита до корректировки.

Электролит готовят следующим образом.

В небольшом объеме подогретой до температуры 80-90^oC дистиллированной воды растворяют окись кадмия и сульфат аммония. К полученному раствору добавляют необходимое количество борной кислоты и перемешивают раствор при температуре 90^oC в течение одного часа. Тиомочевину растворяют отдельно в небольшом количестве воды при комнатной температуре и добавляют в готовый электролит. Декстрин растворяют в холодной воде и после прогрева до температуры 60-70^oC охлаждают и фильтруют. Приготовленный электролит доливают водой до необходимого объема, а затем перемешивают.

Процесс осаждения ведут при следующих условиях: катодная плотность тока 0,8-1,6 А/дм², рабочая температура 20-30^oC, pH раствора 6,5-7,5. На получаемый толстый пористый слой ("губку") наносится паста окиси кадмия и пластификатора (этиленгликоль и т.д.), которая при формовке дает пористый кадмий определенной структуры в работающем электроде аккумулятора. Вхождение пасты в "губку" увеличивает площадь контакта пористой структуры электрода с токоотводом (стальной решеткой, на которую электролитически высаживается "губка"). При этом, чем больше площадь контакта, тем меньше плотность тока. На разряде - больше интегральный ток и меньше токовая нагрузка на контакты. Значит более широкий диапазон токов в большую (требуемую) сторону, а чем ниже истинная плотность токов, тем больше срок службы (время работы). Это позволяет увеличивать интегральный ток за счет увеличения площади контакта токоотвод - активная масса.

Обычно толщина кадмиевого покрытия (защитного) 6-9 микрон, но на этой толщине не создать "макрогубку". Необходима толщина покрытия 12-20 микрон. Однако обычное покрытие отслаивается при такой толщине и имеет низкую адгезию.

Использование предложенного электролита иллюстрируется примерами, приведенными в таблице.

Использование предлагаемого электролита позволяет придать поверхности изделия специфические физико-химические свойства: получить хорошую адгезию осадка и рыхлую (пористую) его структуру за небольшое время экспозиции. Это дает возможность получать гальванические крупнокристаллические покрытия с развитой поверхностью для использования в технологии изготовления кадмиевых электродов в никель-кадмиевых безламельных щелочных аккумуляторах.

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому нанесению кадмиевых покрытий, и может быть использовано при нанесении покрытий (подслоя) для проведения дальнейших технологических операций при изготовлении отрицательных электродов щелочных аккумуляторов. Электролит кадмирования содержит, г/л: окись кадмия 30-70, сульфат аммония 200-260, борная кислота 17-25, декстрин 9-11, тиомочевина 4-6. Технический результат: получение хорошей адгезии покрытия с рыхлой (пористой) структурой толщиной более 6 мкм за небольшое время экспозиции. 1 табл.

Электролит кадмирования, содержащий окись кадмия, сульфат аммония, борную кислоту и поверхностно-активное вещество, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тиомочевину, а в качестве поверхностно-активного вещества использован декстрин при следующем соотношении компонентов, г/л:
Окись кадмия - 30 - 70
Сульфат аммония - 200 - 260
Борная кислота - 17 - 25
Декстрин - 9 - 11
Тиомочевина - 4 - 6