РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПАССИВАЦИИ СЕРЕБРА И ЕГО СПЛАВОВ Российский патент 2012 года по МПК C23C22/05 C23F11/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов, в частности к пассивации изделий из серебра и его сплавов с медью, и может быть использовано в приборостроении, ювелирной и радиоэлектронной промышленности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Изделия из серебра и сплавов на его основе обладают низкой коррозионной стойкостью в средах, содержащих сероводород. В результате коррозионного взаимодействия на поверхности изделий из серебра и его сплавов образуются сульфидные пленки, ухудшающие их внешний вид и эксплуатационные характеристики. Для повышения коррозионной стойкости серебра и его сплавов проводят пассивацию поверхности.

Известен раствор для химической пассивации серебра, содержащий (г/л):

Калия бихромат 100 Вода до 1 л

Режим обработки: температура 85-90°С, время 20-30 мин (Кудрявцев Н.T. Электролитические покрытия металлами. М.: Химия, 1979, с.352).

Недостатком аналога является токсичность раствора вследствие высокой концентрации соединений шестивалентного хрома и ведение обработки при высокой температуре.

Известен раствор для химической пассивации серебра, содержащий (г/л):

Ингибитор И-1-Е 50-60 Вода до 1 л

Режим обработки: температура 15-30°С, время 5-10 мин (ГОСТ 9.305-84. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий).

Данный раствор обеспечивает повышение коррозионной устойчивости серебряных покрытий, однако он недостаточно эффективен для обработки изделий из сплава СрМ925.

Известен раствор для химической пассивации серебра, содержащий (г/л):

Натрия диэтилдитиокарбамат 10-15 Калия гидроксид 2-5 Вода до 1 л

Режим обработки: температура 18-25°С, время 15-20 мин (Королева Е.В. Разработка электрохимических и химических методов обработки для повышения качества поверхности серебра и сплава СрМ925. Автореф. дисс… к.т.н. Иваново, 2004. 16 с.).

Недостатком раствора является низкая коррозионная стойкость пассивирующего слоя на поверхности сплавов серебро-медь.

Наиболее близким аналогом, по совокупности признаков и достигаемому результату, т.е. прототипом, является раствор для химической пассивации серебра и его сплавов, содержащий следующие компоненты (г/л):

Калия цианид 80-90 Каптакс 8-12 Вода до 1 л

Режим обработки: температура 20-30°С, время 3-5 мин (Мельников П.С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1991, с.384). В данном растворе цианид калия выполняет функцию комплексообразователя (Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. 6-е изд. М.: Химия, 1989, с.321).

Недостатками прототипа являются недостаточно высокая коррозионная стойкость серебра и сплавов серебро-медь после пассивации, а также токсичность вследствие наличия в его составе цианистого калия.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является разработка раствора для химической пассивации серебра и его сплавов, обеспечивающего повышенную коррозионную стойкость поверхности серебра и его сплавов и уменьшение токсичности.

Поставленная задача достигается путем создания раствора для химической пассивации серебра и его сплавов, включающего комплексообразователь - этаноламин, висмутол II, каптакс и воду при следующем соотношении компонентов (г/л):

Этаноламин 50-100 мл/л Каптакс 5-10 Висмутол II 1-2 Вода до 1 л

Этаноламин, ТУ 6-09-2447-86, химическая формула NH₂CH₂CH₂OH, температура кипения 146°С, неограниченно растворим в воде (Справочник химика, том 2. - Л.: Химия, 1964, с.1130).

Каптакс (2-меркаптобензтиазол), ГОСТ 739-74, химическая формула С₆Н₄SNСSН, температура плавления 179,5°С, нерастворим в воде, растворим в горячем этаноле, трудно растворим в эфире (Справочник химика, том 2. - Л.: Химия, 1964, с.532).

Висмутол II (меркаптофенилтиотиодиазолон), химическая формула C₈H₆N₂S₂, температура плавления 240°С, трудно растворим в воде, устойчив на воздухе (Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии, 6-е изд. М.: Химия, 1989, с.98). Висмутол II используют для гравиметрического определения палладия, висмута, кадмия, меди; титриметрического - висмута, меди, серебра, палладия; фотометрического - висмута, палладия, олова и др. Таким образом, не известно использование висмутола II для химической пассивации серебра.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1.

Для приготовления раствора химической пассивации 8 г каптакса и 1,5 г висмутола II последовательно растворяли в 75 мл этаноламина при температуре 25°С. Затем объем раствора доводили до 1 л водой.

Примеры с другими значениями концентраций приведены в таблице 1.

Таблица 1 Компоненты Примеры Концентрация, г/л 1 2 3 Этаноламин, мл/л 75 50 100 Висмутол II 1,5 1 2 Каптакс 8 5 10

Химической пассивации в растворах с различным соотношением компонентов (таблица 1) подвергали по 10 пластинок площадью 4 см² каждая, изготовленных из серебра марки Ср999 и сплавов серебра с медью СрМ960, СрМ925. Образцы предварительно обезжиривали и промывали проточной водой. Процесс пассивации проводили в сосуде объемом 500 мл без перемешивания. Режим пассивации: температура 25°С, время обработки 20 мин.

Отмывка изделий от раствора осуществлялась проточной водой, после чего следовала сушка в потоке теплого воздуха. Поверхность изделий имела светлый вид, визуально не отличалась от цвета исходных изделий. В качестве сравнения были также запассивированы аналогичные образцы в количестве 10 штук в растворе-прототипе.

После пассивации все образцы подвергались коррозионным испытаниям капельным методом с использованием раствора, содержащего сульфид натрия в концентрации 5 г/л [Гамбург Ю.Д., Лямина Л.И., Каратеева В.И. Коррозия и защита серебра в атмосферах, содержащих сероводород. Итоги науки и техники. Коррозия и защита от коррозии. Т.5. 1975, с.129].

Результаты испытаний образцов после обработки в растворе-прототипе и в предлагаемых растворах представлены в таблице 2.

Таблица 2 Показатель Металл Раствор прототип Предлагаемый раствор 1 2 3 Коррозионная стойкость (время до появления сульфида серебра), сек Ср999 40 122 120 118 СрМ960 35 104 105 103 СрМ925 30 92 90 88

Из представленных в таблице 2 данных видно, что пассивация в предлагаемых растворах обеспечивает повышение коррозионной стойкости поверхности серебра и его сплавов, а именно увеличение продолжительности защиты поверхности металла от воздействия сероводорода, в 3 раза по сравнению с пассивацией в растворе-прототипе. Также предлагаемые растворы являются менее токсичными.

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов, в частности к пассивации изделий из серебра и его сплавов, и может быть использовано в приборостроении, ювелирной и радиоэлектронной промышленности. Раствор для химической пассивации серебра и его сплавов содержит комплексообразователь этаноламин, каптакс, висмутол II и воду, при следующем соотношении компонентов (г/л): этаноламин 50-100 мл/л, каптакс 5-10, висмутол II 1-2, вода до 1 л. Изобретение обеспечивает повышенную коррозионную стойкость поверхности серебра и его сплавов и уменьшение токсичности. 2 табл.

Раствор для химической пассивации серебра и его сплавов, включающий комплексообразователь, каптакс и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит висмутол II, а в качестве комплексообразователя - этаноламин при следующем соотношении компонентов:
этаноламин 50-100 мл/л каптакс 5-10 г/л висмутол II 1-2 г/л вода до 1 л