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

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическому осаждению сплава кадмий-железо.

В литературе отсутствуют сведения по электроосаждению сплава кадмий-железо. Имеются сведения по электроосаждению покрытий кадмием [1-10] и сплавами кадмий-никель 6 [11], кадмий-олово, кадмий-свинец [3], кадмий-титан [12-14].

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

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является получение покрытий с улучшенными свойствами.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в улучшении блеска и повышении коррозионной стойкости покрытий.

Указанный технический результат достигается тем, что электролит для электроосаждения покрытий из сплава кадмий-железо содержит сульфаты кадмия и железа, трилон Б, борную кислоту, 1,4-бутандиол, сульфат натрия и дистиллированную воду при следующем соотношении компонентов: сульфат кадмия, г/л, - 18-22; сульфат железа, г/л, - 18-22; трилон Б, г/л, - 8-12; борная кислота, г/л, - 13-17; 1,4-бутандиол, мл/л, - 0,8-1,2; сульфат натрия, г/л, - 114-170.

Процесс осаждения рекомендуется проводить при рН электролита 0,8-1,2, катодной плотности тока 2,0-3,5 А/дм² при температуре 20-25°С, при непрерывном перемешивании электролита с использованием платиновых анодов.

Электролит готовится следующим образом.

Требуемое количество трилона Б растворяют при 80-90°С в 1/3-1/4 части необходимого для приготовления электролита объема дистиллированной воды. В отдельных порциях воды растворяют требуемое количество сульфатов кадмия и железа. Затем к раствору трилона Б добавляют при перемешивании растворы сульфатов кадмия и железа. К полученной смеси добавляют борную кислоту, сульфат натрия и 1,4-бутандиол и доводят объем электролита до рабочего дистиллированной водой.

Используемый в электролите трилон Б образует с катионами кадмия и железа прочные комплексы и тем самым предотвращает гидролиз солей и повышает поляризацию электровосстановления катионов. Он также хорошо адсорбируется на электроде и способствует получению мелкокристаллических осадков.

Борная кислота образует буферные растворы, поддерживающие постоянство рН в прикатодном растворе. Добавление сульфата натрия позволяет увеличить электропроводность раствора, а следовательно, и его производительность.

Поверхностно-активное неионогенное вещество 1,4-бутандиол, адсорбируясь на катоде, ингибирует процессы электровосстановления ионов металлов, одновременно улучшая смачивемость 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 осаждать плотные, равномерные, полублестящие и хорошо сцепленные с подложкой покрытия. Микротвердость покрытия, полученного при выше указанных условиях, составляет 70-80 мПа, выход по току 55-60%.

Скорость коррозии покрытий, полученных из предлагаемого электролита, на 18-20% меньше таковой для покрытий Cd-Sn, Cd-Pb [3].

В результате использования данного электролита осаждаются качественные 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 железа, г/л182022Сульфат натрия, г/л114140170Трилон Б, г/л81012Борная кислота, г/л1315171,4-бутандиол, мл/л0,811,2Плотность тока, А/дм²2,03,03,5Температура, °С202225pH0,81,01,2Перемешивание, об/мин606060Выход по току, %605855Микротвердость, мПа807570Содержание железа в сплаве, мас.%383838Скорость коррозии в 3% водном растворе NaCl, кг/(м²·ч)0,030,030,03Внешний вид покрытийполублестящие, 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., Скибина 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.33, №2, с.176-184.

6. Орехова В.В., Андрющенко Ф.К. Полилигандные электролиты в гальваностегии. - Харьков, Высшая школа, 1973, 144 с.

7. Савочкина И.Е., Береснева Л.Н., Холдеев Г.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. Ковязина Л.И., Буторина Н.Н., Овчинникова Т.М. // Ж. прикладной химии, 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, 1974.

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

Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит, г/л: сульфат кадмия 18-22; сульфат железа 18-22; трилон Б 8-12; борную кислоту 13-17; 1,4-бутандиол, мл/л, 0,8-1,2; сульфат натрия 114-170 и дистиллированную воду. Технический результат: повышение блеска и коррозионной стойкости покрытий. 1 табл.

Электролит для электроосаждения покрытий из сплава кадмий-железо, содержащий сульфаты кадмия и железа, трилон Б, борную кислоту, сульфат натрия, 1,4-бутандиол и дистиллированную воду при следующем соотношении компонентов, г/л:

сульфат кадмия18-22сульфат железа18-22трилон Б8-12борная кислота13-17сульфат натрия114-1701,4-бутандиол, мл/л0,8-1,2