ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ КАДМИЯ НА СТАЛЬ Российский патент 2010 года по МПК C25D3/26 

Изобретение относится к области электроосаждения защитных металлических покрытий.

Известен сульфатный электролит для осаждения на катоде кадмиевых покрытий на сталь, который сдержит следующие компоненты (г/л): сульфат кадмия 40-60, сульфат аммония 240-260, диспергатор НФ-6 50-100 мл/л, уротропин 15-20, препарат ОС-20 0,7-1,2.

В электролите осаждаются светлые матовые кадмиевые покрытия при плотности тока 0,5-1,5 А/дм², выход кадмия по току 96-83% (Каданер Л.И. Справочник по гальваностегии. Киев: Техника, 1976, с.124). В названном электролите мала скорость осаждения кадмия, в то время как именно высокая производительность электролитов на основе простых солей кадмия является одним из главных преимуществ их. Не удается получить из указанного электролита блестящих покрытий кадмием.

Наиболее близким к предлагаемому электролиту по технической сущности и полученным результатам является электролит кадмирования по авторскому свидетельству СССР № 344025 М. Кл. С23B 5/10 (МКИ, С25D 3/00).

В известном электролите, который содержит сульфат кадмия 45-60 г/л, серную кислоту 20-15 г/л, кислые смолки (отход коксохимической промышленности 30-55 г/л), экстракт крахмалопаточный ЭКП (отход производства крахмала кукурузного) 10-15 г/л, катодная плотность тока 3-5 А/дм², что позволяет отнести данный электролит к числу выскопроизводительных. Из него получают мелкокристаллические блестящие кадмиевые осадки на стали с достаточно высокой рассеивающей способностью 27%.

Однако в известном электролите происходит довольно заметное наводороживание как покрытия, так и стальной основы, что приводит к появлению хрупкости покрытий. Вторым недостатком покрытий является их относительно невысокая защитная способность особенно в средах, содержащих хлориды.

Две главные технические задачи, поставленные в данном предлагаемом изобретении, состоят в том, чтобы снизить наводороживание и повысить защитное антикоррозионное действие кадмиевых покрытий (в частности в среде, содержащей хлориды).

Для решения поставленных технических задач в сульфатный электролит кадмирования предлагается ввести органические добавки, которые повышают защитные свойства покрытий (за счет особых специфических свойств, приобретаемых покрытиями, и увеличения равномерности осаждаемых осадков кадмия), а также снижают наводороживание.

В качестве органических добавок в электролит кадмирования вводятся следующие химические продукты: N,N'-бис(салицилаль-о-аминофенол)хелат кобальта (далее хелат Со), хинозол, неонол-1020-12, имеющие следующее строение:

Неонол-1020-12

(C₂+H_2n+1)(C_mH_2n+1)CHO(C₂H₄O)_pH, где

n+m=10+20, p=12.

Предлагаемый электролит имеет следующий состав (г/л):

сульфат кадмия 40-60 серная кислота 20-35 экстракт крахмалопаточный 15-20 N,N'-бис(салицилаль-о-аминофенол)хелат Со 0,5-1,0 хинозол 0,7-1,2 неонол-1020-12 1,2-1,9

Не входящий в отличительный признак электролита экстракт крахмалопаточный ЭКП содержит в своем составе (в сухом остатке) более 50% белковых веществ, крахмал 20-30%, жиры 7-8% и другие вещества. В жидком состоянии ЭКП представляет собой 5-10%-ный водный раствор.

Для приготовления электролита сначала растворяют в воде сульфат кадмия и серную кислоту (примерно в 250 мл воды), затем в 500 мл воды растворяют хелат Со при энергичном перемешивании. В оставшемся до 1 л объеме воды растворяют экстракт крахмалопаточный, хинозол и неонол-1020-12. Сливают полученные растворы в указанной очередности.

Для катодного осаждения покрытий берут растворы, составы которых указаны в табл.1.

Стальные образцы (пластинчатые и проволочные, марки ПП) предварительно обезжиривают венской известью. Взвешивание их проводилось на аналитических весах (с точностью до четвертого десятичного знака). Величина наводороживания определялась на машине К-5 при скручивании образцов до излома (измерялось число оборотов). За 100% защиты от наводороживания принималось число оборотов образца без нанесения покрытия. Опыты проводились в 5-10-кратной повторности. Рассеивающая способность электролита измерялась с помощью ячейки Филда и рассчитывалась по формуле того же автора (максимальная рассеивающая способность в этом случае 100%, а минимальная - 100%).

Коррозионные испытания проводились в гидростате Г-4 (режим 7 час нагревание до 55°С, 17 ч при выключенном нагревателе, влажность обеспечивалась водой, налитой на поддон гидростата). Выход по току измерялся с медным кулонометром.

Результаты проведенных опытов собраны в таблице 2, рассмотрение и анализ их позволяет сделать ряд выводов.

1. Степень защиты от наводороживания (столбец 4) в предлагаемом электролите (№№4 и 4) заметно выше, чем в известном (№№1 и 2). Среди отдельных добавок в наибольшей степени защищает от наводороживания хелат Со (№№5-6), несколько слабее защитный эффект у неонола (№№9-10).

2. Рассеивающая способность, характеризующая равномерность нанесения покрытия, также имеет наилучшие показатели в предлагаемом электролите (№№3 и 4) по сравнению с известным (№№1 и 2). При этом наибольший вклад в повышение равномерности вносит хинозол (№№7 и 8), а также неонол (№№9 и 10).

3. Наименьший частотный показатель коррозии, свидетельствующий о максимальной степени защиты образцов от коррозии, наблюдается в предлагаемом электролите (№№3 и 4), где при 30-суточных испытаниях достигается практически полная защита. В то же время на полученных в известном электролите покрытиях первые очаги коррозии обнаруживаются уже через 9-15 суток. Как видно из таблицы 2, наиболее заметное влияние на повышение защитных свойств оказывают хинозол и неонол. Поэтому следует считать, что усиление защиты от коррозии в первую очередь проявляют адсорбционные свойства указанных препаратов.

Коррозионные испытания, проведенные в жидкой фазе (водопроводная вода, раствор хлорида натрия 5 г/л, морская вода), показали, что защитная способность покрытий, полученных в предлагаемом электролите, выше, чем при кадмировании в известном. Положительный эффект проявляется во всех трех жидких средах, но особенно значительное усиление защиты наблюдается в хлоридном растворе и в морской воде, где степень защиты (время появления первых очагов коррозии) в 2-3 раза выше, чем для покрытий, осажденных в известном электролите.

Таким образом, все проведенные испытания свидетельствуют о существенном превосходстве покрытий из предлагаемого электролита по сравнению с покрытиями из известного электролита.

Предлагаемый электролит может быть использован во всех случаях кадмирования с целью антикоррозионной защиты стали.

Таблица 1 Состав электролитов кадмирования Вещества Номер электролита 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CdSO₄ 45 60 40 60 40 60 40 60 40 60 H₂SO₄ 20 15 20 35 20 35 20 35 20 35 ЭКП 10 15 15 20 15 20 15 20 15 20 Кислые смолки 30 55 - - - - - - - - Хелат Со - - 0,5 1,0 0,5 1,0 - - - - Хинозол - - 0,7 1,2 - - 0,7 1,2 - - Неонол-1020-12 - - 1,2 1,9 - - - - 1,2 1,9

Таблица 2 Свойства покрытий Электролит, № Плотность тока, А/дм² Выход по току, % Степень защиты от Н₂, % Рассеивающая способность по Филду, % Время появления 1-го очага коррозии, сутки Частотный показатель коррозии, % 1 2 3 4 5 6 7 1 2 93 76 25 12 15   5 85 81 23 9 20 2 2 92 68 27 15 11   5 87 73 22 10 18 3 2 94 100 37 29 1   5 91 98 34 - 0 4 2 97 100 41 - 0   5 92 99 38 - 0 5 2 95 92 30 17 12   5 90 93 27 12 14 6 2 90 97 31 19 10   5 89 97 29 17 10 7 2 88 88 34 23 6   5 85 91 32 25 4 8 2 91 90 35 26 4   5 88 88 34 23 6 9 2 90 92 34 21 4   5 88 94 33 26 2 10 2 91 95 36 27 3   5 89 97 34 25 2

Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит, г/л: сульфат кадмия 40-60, серную кислоту 20-35, экстракт крахмалопаточный 15-20, N,N'-бис(салицилаль-о аминофенол)хелат кобальта 0,5-1,0, хинозол 0,7-1,2, неонол-1020-12 1,2-1,9. Технический результат: повышение защитных свойств кадмиевых покрытий, преимущественно в средах, содержащих хлориды, и увеличение рассеивающей способности электролита. 2 табл.

Электролит для электроосаждения кадмия на сталь, включающий сульфат кадмия, серную кислоту и экстракт крахмалопаточный, отличающийся тем, что он дополнительно содержит N,N'-бис(салицилаль-о-аминофенол)хелат кобальта, хинозол и неонол-1020-12 при следующих концентрациях компонентов, г/л:
сульфат кадмия 40-60 серная кислота 20-35 экстракт крахмалопаточный 15-20 N,N'-бис(салицилаль-о-аминофенол)хелат кобальта 0,5-1,0 хинозол 0,7-1,2 неонол-1020-12 1,2-1,9