ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ СПЛАВА КАДМИЙ - МАРГАНЕЦ Российский патент 2009 года по МПК C25D3/56 

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

В литературе отсутствуют сведения по электроосаждению покрытий из сплава кадмий - марганец. Имеются сведения по электроосаждению покрытий кадмием [1-10] и сплавами кадмий - никель [11], кадмий - олово и кадмий - свинец [3], кадмий - титан [12-14], кадмий - цинк [15].

Однако приведенные покрытия не обладают необходимыми коррозионной стойкостью или твердостью при работе во влажной атмосфере или используются при их получении ядовитые цианистые электролиты [3, 12-14] или коррозионно-активные фтористые электролиты [3, 15].

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка электролитов, обеспечивающих улучшенные свойства покрытий и направленных на замену экологически опасных цианистых и фторидных солей.

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.

Предлагаемый электролит отличается от известных тем, что он содержит сульфат кадмия, сульфат марганца, натриевую соль этилендиамин-тетрауксуной кислоты - трилон Б, борную кислоту и 1,4 - бутандиол, сульфат натрия, в следующем соотношении компонентов: сульфат кадмия - 18-20, г/л; сульфат марганца - 18-20, г/л; трилон Б - 23-25, г/л; борная кислота - 23-25, г/л; 1,4 - бутандиол - 0,8-1,0 мл/л; сульфат натрия - 14-16, г/л, и дистиллированную воду до рабочего объема.

Процесс электроосаждения рекомендуется проводить при рН электролита 4,0-5,0, плотности катодного тока 4,0-5,0 А/дм², 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 марганца. Затем к раствору трилона Б добавляют при перемешивании растворы сульфатов кадмия и марганца. К полученной смеси добавляют требуемое количество борной кислоты, сульфата натрия, 1,4 - бутандиола и доводят объем электролита до рабочего дистиллированной водой.

Используемый в электролите трилон Б - натриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты образует с катионами кадмия и марганца прочные комплексы и тем самым предотвращает гидролиз солей и повышает поляризацию электровосстановления катодов. Он также хорошо адсорбируется на электроде и способствует получению мелкокристаллических осадков.

Борная кислота образует растворы, поддерживающие постоянство рН в прикатодном слое раствора.

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 катионов кадмии и марганца, одновременно улучшая смачиваемость осадка, что приводит к получению мелкозернистых осадков и повышению равномерности распределения металла на поверхности катода.

Конкретные примеры, иллюстрирующие использование изобретения, приведены в таблице.

Использование предлагаемого электролита позволяет осаждать плотные, равномерные, блестящие, глянцевые покрытия и хорошо сцепленные с катодом.

Микротвердость покрытия, содержащего 95-97% кадмия и 5-3% марганца, составляет 95-100 мПа, выход по току 95-97%.

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

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

После пропускания 400-600 А·ч/м² необходимо производить корректировку электролита с добавлением веществ, входящих в состав электролита.

Компоненты электролита и параметры исследованияСостав по примерам 123Сульфат кадмия, г/л181920Сульфат марганца, г/л181920Трилон Б, г/л232425Борная кислота, г/л2324251,4-бутандиол, мл/л0,80,91,0Сульфат натрия, г/л141516Плотность катодного тока4,04,55,0рН4,04,55,0Температура, °С202225Перемешивание, об/мин606060Выход по току,%959796Микротвердость, МПа9510097Содержание марганца в сплаве, мас.%453Скорость коррозии в 3%-м водном растворе NaCl, г/м²ч·10³1,81,51,7Внешний вид покрытияБлестящийБлестящий, глянцевыйБлестящий

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.39, №2, С 176-184.

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

7. Савочкина И.Е., Береснева Л.Н., Халдеев 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.Н., 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: Нукова думка, 1978, С.6-12.

11. Кудрявцев Н.Т., Фиргер С.М. и др. Электроосаждение сплавов кадмий никель. Тр. МХТИ им. Д.И. Менделеева. - М: 1963, №44, С.91-95.

12. Авторское свидетельство СССР №505 755, Кл. С25D 3/56, 1973.

13. Авторское свидетельство СССР №393 370, Кл. С25D 3/56, 1971.

14. Авторское свидетельство СССР №709 717, Кл. С25D 3/56, 1980.

15. Елинек. Т.В. // Успехи гальванотехники. Обзор мировой специальной литературы за 2003-2004 годы. Гальванотехника и обработка поверхности. 2005, Т.13, №3. С.12-21.

Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит сульфат кадмия 18-20 г/л; сульфат марганца 18-20 г/л; трилон Б 23-25 г/л; борную кислоту 23-25 г/л; 1,4-бутандиол 0,8-1,0 мл/л; сульфат натрия 14-16 г/л и дистиллированную воду до рабочего объема. Технический результат: повышение электропроводности раствора, повышение коррозионной стойкости, расширение интервала рабочих плотностей тока и стабильность электролита. 1 табл.

Электролит для электроосаждения покрытий из сплава кадмий - марганец, содержащий соединения кадмия и марганца, отличающийся тем, что он дополнительно содержит трилон Б - натриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, борную кислоту, 1,4-бутандиол и сульфат натрия, а в качестве соединений кадмия и марганца соответственно сульфаты кадмия и марганца при следующем соотношении компонентов, г/л:

сульфат кадмия18-20сульфат марганца18-20трилон Б23-25борная кислота23-251,4-бутандиол0,8-1,0сульфат натрия14-16дистиллированная водадо рабочего объема