ЭЛЕКТРОЛИТ БЛЕСТЯЩЕГО ЦИНКОВАНИЯ Российский патент 2009 года по МПК C25D3/22 

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению гальванических покрытий, и может быть использовано в отраслях машиностроения для защиты металлоконструкций от коррозии.

Известен кислый электролит блестящего цинкования (патент RU №2058435 от 20.04.1996 г., Мкл.⁶ С25D 3/22), который содержит сернокислый цинк, сернокислый натрий, аминоуксусную кислоту, а в качестве блескообразующей добавки - 1-оксиэтил-3,4,6-триметил-1,2-дигидро-2-оксопиримидиний йодид при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сернокислый цинк- 200-250Сернокислый натрий- 30-40Аминоуксусная кислота- 10-201-оксиэтил-3,4,6-триметил- -1,2-дигидро-2-оксопиримидиний йодид- 0,7-2

Процесс цинкования проводят при катодной плотности тока 10-15 А/дм², рН 2,0-4,0. Выход цинка по току 70-90%. Полученные в данном электролите цинковые покрытия обладают хорошей адгезией с основным металлом; степень блеска 55-85%.

К недостаткам электролита относится следующее.

1. Малый диапазон катодной плотности тока 10-15 А/дм².

2. Недостаточная интенсификация процесса.

3. Недостаточно высокая степень блеска 55-85%.

4. Более высокая кислотность (рН 2,0-4,0).

5. Синтез блескообразующей добавки - 1-оксиэтил-3,4,6-триметил-1,2-дигидро-2-оксопиримидиний йодид - связан с экономическими затратами. Не исключен и факт вредного воздействия данной добавки как препарата йода на живой организм.

Наиболее близким по технической сущности является кислый электролит блестящего цинкования (патент RU №2063481 от 10.07.1996, Мкл.⁶ С25D 3/22), который содержит соль цинка, сульфат натрия, клей мездровый, а в качестве блескообразующей добавки - настой корневищ амброзии полыннолистной при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Соль цинка (в пересчете на металл)- 1,0-1,3Сульфат натрия- 3,0-3,5Клей мездровый- 0,20-0,25Настой корневищ амброзии полыннолистной (в пересчете на сухую массу)- 0,5-0,7Вода- остальное

Процесс цинкования проводят при температуре 18-35°С, катодной плотности тока 1-18 А/дм², умеренном перемешивании электролита. Рассеивающая способность электролита по току 72-73%, выход по току - 98-99%. При эксплуатации известного электролита получаются светлые, равномерные, беспористые, мелкокристаллические покрытия со степенью блеска 93-95%.

К недостаткам известного электролита относится следующее.

1. Известный электролит характеризуется более низким значением степени блеска (93-95% против 96-99% предлагаемого электролита), что свидетельствует о худших механических и защитно-декоративных свойствах.

2. Известный электролит имеет более низкую рассеивающую способность по току (72-73% против 75-78%), следовательно, известный электролит может быть использован для нанесения цинковых покрытий на детали менее сложной конфигурации.

3. Известный электролит характеризуется меньшим интервалом катодной плотности тока (Д_к 1-18 А/дм²) по сравнению с предлагаемым электролитом (Д_к 0,5-18 А/дм²).

Задачей настоящего изобретения является создание электролита с более высокими качественными характеристиками.

Технический результат состоит в повышении степени блеска гальванических цинковых покрытий и увеличении рассеивающей способности электролита по току.

Сущность изобретения в том, что в электролит блестящего цинкования, содержащий семиводный кристаллогидрат сульфата цинка, десятиводный кристаллогидрат сульфата натрия, клей костный, вводят в качестве блескообразующей добавки настой сухих особей колорадского жука при следующем соотношении компонентов (мас.%):

ZnSO₄·7H₂O - 15,0-25,0;

Na₂SO₄·10H₂O - 10,0-11,0;

Костный клей - 0,20-0,25;

Настой сухих особей колорадского жука

(в пересчете на сухую массу) - 0,5-1,0.

Выбор настоя сухих особей колорадского жука в качестве блескообразующей добавки был обоснован результатами предварительных испытаний на присутствие в его составе веществ, обладающих поверхностной активностью. Под влиянием ПАВ изменяется кинетика электроосаждения металлов, структура и свойства осадков (коррозионная стойкость, пористость, внутренние напряжения, твердость, блеск) (Кабанов Б.Н. Электрохимия металлов и адсорбция. М.: Наука. 1996. С.56-61).

Сведений о наличии ПАВ в биомассе колорадского жука в литературных источниках не найдено. Поэтому методом вольтамперных кривых изучено действие настоя высушенных и измельченных особей колорадского жука на процесс осаждения цинка из электролита вышеуказанного состава (фиг.1). Смещение вольтамперной кривой 2 в область больших значений напряжения относительно кривой 1 однозначно свидетельствует о присутствии ПАВ в настое добавки. Снижение полярографического максимума на полярограмме кислорода, снятой на фоне 0,1 М KCl в пределах потенциалов - 0,7-1,8 В (фиг.2), также свидетельствует о присутствии ПАВ в биомассе колорадского жука.

Электролит блестящего цинкования готовится простым смешиванием исходных растворов сульфатов цинка и натрия, полученных полным растворением рассчитанных навесок в дистиллированной воде. Настой клея и добавки вносят в электролит непосредственно перед началом эксперимента. Затем общий объем электролита доводят до заданного объема дистиллированной водой.

Процесс цинкования в предлагаемом электролите проводится при температуре 20-35°С, катодной плотности тока 0,5-19 А/дм², умеренном перемешивании раствора электролита. Внешний вид покрытия оценивался визуально. Определение отражательной способности проводили в сравнении с отражательной способностью серебряного зеркала. Прочность сцепления покрытия с основой проводили методом нанесения сетки царапин. Рассеивающую способность электролита по току определяли по методу Филда в гальванической ванне емкостью 2 л при соотношении расстояния между анодом и дальним катодом, анодом и ближним катодом, равном 5:1. Катодом служили стальные пластины с рабочей поверхностью 0,04-0,08 дм², анодом - цинковая пластина с рабочей поверхностью 0,80 дм².

Пористость покрытия определялась путем наложения на опытную поверхность фильтровальной бумаги, смоченной раствором красной кровяной соли с последующим подсчетом числа точек турнбулевой сини, приходящихся на 1 см².

В результате испытаний установлено, что:

1) предлагаемый электролит позволяет получать светлые, равномерные, беспористые, мелкокристаллические покрытия с высокой степенью блеска (99-96% в пределах катодной плотности тока 0,5-19 А/дм²) при выходе цинка по току 99-97%, что говорит об интенсификации процесса. Известный электролит работает в диапазоне 1-18 А/дм²; при этом получаются покрытия со степенью блеска 95-93%;

2) предлагаемый электролит характеризуется более высокой рассеивающей способностью по току (75-78% против 72-73% известного электролита), что позволяет наносить качественные покрытия на детали более сложного профиля;

3) предлагаемый электролит рекомендуется эксплуатировать в менее кислой среде, чем известный электролит (рН 4,5-5,8 против рН 2,9-3,5 известного электролита), что не требует дополнительных затрат реактивов и, следовательно, экономических затрат для нейтрализации кислотности среды при сбросе отработанного электролита;

4) используемая в предлагаемом электролите блескообразующая добавка - неординарна, страшный вредитель овощных культур приносит пользу человечеству.

Отработанный предлагаемый электролит не требует очистки по добавке.

Таблица 1Состав электролитов цинкованияКомпонентыСодержание компонентов в составепредлагаемого электролита, %прототипа, %аналога, г/л123ZnSO₄·7Н₂O15,020,025,01,0-1,3 (в пересчете на металл)200-250Na₂S0₄·10Н₂O10,010,511,03,0-3,530-40Аминоуксусная кислота----10-20Клей костный0,200,220,25--Клей мездровый---0,20-0,25-1-оксиэтил-3,4,6-триметил-1,2-дигидро-2-оксопиримидиний йодид----0,7-2,0Настой корневищ амброзии полыннолистной---0,5-0,7-Настой сухих особей колорадского жука0,50,71,0--Водаост.ост.ост.ост.ост.

Таблица 2Технологические параметры процесса и полученные результатыКомпонентыСодержание компонентов в составепредлагаемого электролита, %прототипа, %аналога, г/л123рН4,55,15,82,9-3,52,0-4,0Температура, С°20303518-35-Катодная плотность тока, А/дм²0,510191-1810-15Рассеивающая способность электролита по току (метод Филда), %78767572-73-Выход по току, %99989798-9990-70Степень блеска, %99969693-9555-85Визуальная оценка качества покрытийСветлое, равномерное, беспористое, мелкокристаллическое-Адгезияудовл.удовл.удовл.--

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению гальванических покрытий, и может быть использовано в отраслях машиностроения для защиты металлоконструкций от коррозии. Электролит содержит, мас.%: ZnSO₄·7H₂O 15,0-25,0; Na₂SO₄·10H₂O 10,0-11,0; костный клей 0,20-0,25; настой сухих особей колорадского жука (в пересчете на сухую массу) 0,5-1,0; вода остальное. Технический результат заключается в повышении степени блеска гальванических цинковых покрытий и увеличении рассеивающей способности электролита по току. 2 табл., 2 ил.

Электролит блестящего цинкования, содержащий семиводный кристаллогидрат сульфата цинка ZnSO₄·7H₂O, десятиводный кристаллогидрат сульфата натрия Na₂SO₄·10H₂O, костный клей, блескообразующую добавку и воду, отличающийся тем, что он в качестве блескообразующей добавки содержит настой сухих особей колорадского жука при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ZnSO₄·7H₂O15,0-25,0Na₂SO₄·10H₂O10,0-11,0костный клей0,20-0,25настой сухих особей колорадского жука (в пересчете на сухую массу)0,5-1,0водаостальное