ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ СПЛАВА КАДМИЙ-ХРОМ Российский патент 2008 года по МПК C25D3/56 

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическому осаждению покрытий из сплава кадмий-хром.

В литературе отсутствуют сведения по электроосаждению сплава кадмий-хром. Имеются сведения по электроосаждению покрытий кадмием [1-10] и сплавами кадмий-никель [11], кадмий-олово, кадмий-свинец [3] и кадмий-титан [12-14].

Однако приведенные покрытия не обладают необходимой коррозионной стойкостью или твердостью при работе во влажной атмосфере или используются при их получении ядовитые цианистые электролиты [3, 12-14].

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является получение покрытий с улучшенными свойствами и замена экологически опасного цианида калия.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении электропроводности раствора, повышении коррозионной стойкости, расширении интервала рабочих плотностей тока и стабильности электролита.

Указанный технический результат достигается тем, что электролит для электроосаждения покрытий из сплава кадмий-железо содержит сульфат хрома (III), сульфат натрия, сульфат кадмия, оксалат натрия, муравьинокислый натрий, 1,4-бутандиол и воду при следующем соотношении компонентов: сульфат кадмия - 18-22 г/л; сульфат хрома (III) - 18-22 г/л; сульфат натрия - 114-170 г/л; оксалат натрия - 18-20 г/л; муравьинокислый натрий - 18-20 г/л; 1,4-бутандиол - 0,8-1,0 см³/дм³; вода - до рабочего объема.

Процесс осаждения рекомендуется проводить при рН электролита 1,9-2,3, катодной плотности тока 2,3-2,7 А/дм² при температуре 20-25°С, при непрерывном перемешивании электролита с использованием платиновых анодов.

Электролит готовится следующим образом.

Требуемое количество оксалата натрия растворяют в 1/3-1/4 части необходимого для приготовления электролита объема дистиллированной воды.

В отдельных порциях воды, составляющих по ¹/₄ части необходимого объема для приготовления электролита, растворяют требуемые количества зеленой модификации сульфата хрома, сульфата кадмия и муравьинокислого натрия. Затем к приготовленному раствору оксалата натрия добавляют при перемешивании приготовленные растворы сульфатов кадмия и хрома. К полученной смеси добавляют приготовленный раствор муравьинокислого натрия, требуемое количество сульфата натрия, 1,4-бутандиола и доводят объем электролита до рабочего дистиллированной водой.

Используемый в электролите оксалат натрия образует с кадмием и, особенно с хромом, комплексы средней прочности и тем самым предотвращают гидролиз солей. При использовании лиганда, образующего с хромом (III) очень прочный комплекс (трилон Б), хром не восстанавливается до металла.

Муравьинокислый натрий образует буферный раствор, поддерживающий постоянство рН в прикатодном слое.

Добавление сульфата натрия позволяет увеличить электропроводность раствора, а следовательно, и его производительность.

Поверхностно-активное, неионогенное вещество, 1,4-бутандиол, адсорбируясь на катоде, ингибирует процесс электровосстановления ионов металлов, одновременно улучшая смачиваемость осадка, что приводит к получению мелкозернистых осадков и повышению равномерности распределения металла по поверхности катода.

Конкретные примеры, иллюстрирующие использование изобретения, приведены в таблице.

Использование предлагаемого электролита позволяет осадить серебристые, полублестящие, плотные, мелкозернистые, хорошо сцепленные с подложкой покрытия.

Микротвердость покрытия составляла 80-85 МПа, выход по току 80-85%.

Скорость коррозии покрытия полученного из предлагаемого электролита, на 20-25% меньше таковой для покрытий Cd-Sn и Cd-Pb [3].

В результате использования данного электролита осаждаются мелкозернистые, полублестящие, коррозионно-стойкие покрытия, выдерживающие изгиб под углом 45° без излома и отслаивания от подложки.

После пропускания 400-600 А·ч/м³ необходимо производить корректировку электролита с добавлением веществ, входящих в состав электролита.

ТаблицаКомпоненты электролита и параметры исследованияСостав по примерам123Сульфат кадмия, г/л182022Сульфат хрома (III), г/л182022Сульфат натрия, г/л114140170Оксалат натрия, г/л181920Муравьинокислый натрий, г/л1819201,4 бутандиол, см³/дм³0,80,91,0Плотность тока, А/дм²2,32,52,7Температура, °С202225рН1,92,12,3Перемешивание, об/мин606060Выход по току, %818582Содержание хрома в сплаве, масс.%12,112,712,3Скорость коррозии в 3% водном растворе NaCl, кг/м²ч0,0020,00230,0025Внешний вид покрытияПолублестящие, плотныеПолублестящие, плотныеПолублестящие, плотные

Источники информации:

1. Ильин В.А. Цинкование и кадмирование. - Л.: Машиностроение, 1971, 88 с.

2. Беспалько О.П. Электроосаждение металлов и сплавов. - Киев: Наукова думка, 1971, 132 с.

3. Иванова Н.Д., Иванов С.В., Болдырев Е.И. Фторсодержащие растворы для осаждения и обработки материалов. - Киев: Наукова думка, 1987, 160 с.

4. Ильин В.А. Цинкование, кадмирование, оловянирование и свинцевание. - Л.: Машиностроение, 1983, 86 с.

5. Кузнецов В.В., Скибин Д.М., Лавочкин Р.А. и др. Влияние строения и концентрации краун-эфиров на их эффективность при электроосаждении кадмия и никеля из сульфатных растворов // Защита металлов, 2003, Т 39, №2, с.176-184.

6. Орехова В.В., Андрющенко Ф.И. Полилигандные электролиты в гальваностегии. - Харьков, Высшая школа, 1979, 144 с.

7. Савочкина И.Е., Береснева Л.Н., Халдеев Т.В., Кадмиевые покрытия с повышенной коррозионной стойкостью // Защита металлов, 1993, Т.29, №2, с.301-307.

8. Поветкин В.В., Ермакова Н.А. // Электрохимия, 1982, Т.18, №12, с.1663-1665.

9. Ковязин Л.И., Буторина Н.Н., Овчинникова Т.М. // Журнал прикладная химия, 1974, т.34, №5, с.59-61.

10. Каблуновский B.C., Трилонатные электролиты кадмирования // Электродные процессы при осаждении и растворении металлов. - Киев: Наукова думка, 1978, с 6-12.

11. Кудрявцев Н.Т., Фиргер С.М., Докина Н.Н. Электроосаждение сплава кадмий-никель // Тр. МХТИ им. Д.И.Менделеева. - М., 1963, №44, с.91-95.

12. Авторское свидетельство СССР №505755, кл. С25D 3/56, 1973.

13. Авторское свидетельство СССР №393370, кл. С25D 3/56, 1971.

14. Авторское свидетельство СССР №709717, кл. С25D 3/56, 1980.

Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит, г/л: сульфат кадмия 18-22; сульфат хрома (III) 18-22; оксалат натрия 18-20; муравьинокислый натрий 18-20; 1,4-бутандиол, см³/дм³, 0,8-1,0; сульфат натрия 114-170 и воду. Повышается электропроводность раствора, коррозионная стойкость покрытия, стабильность электролита, расширяются интервалы рабочих плотностей тока. 1 табл.

Электролит для осаждения покрытий из сплава кадмия с хромом, содержащий сульфат хрома (III), сульфат кадмия, сульфат натрия, комплексообразователь - оксалат натрия, муравьинокислый натрий, 1,4-бутандиол и воду при следующем соотношении компонентов, г/л:

сульфат хрома (III)18-22сульфат кадмия18-22сульфат натрия114-170оксалат натрия18-20муравьинокислый натрий18-201,4-бутандиол, см³/дм³0,8-1,0