Электролит для осаждения покрытий из сплава цинк - кобальт Российский патент 2024 года по МПК C25D3/56 

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическому осаждению сплава цинк - кобальт, и может быть применен в машиностроении для получения покрытий с повышенной коррозионной стойкостью.

Известен патент на изобретение (Патент SU №1813808, МПК C25D 3/56, опубл. 07.05.1993) электролит для электроосаждения сплава цинк - кобальт, содержащий сульфат и/или хлорид цинка, сульфат и/или хлорид кобальта, хлористый аммоний или NaCl и KCl, борную кислоту, сульфат натрия, бензилиденацетон, никотиновую кислоту или ее натриевую соль, сульфосалициловую или салициловую кислоту и/или их натриевую или аммонийную соли, этоксилированный нонилфенилполигликолевый эфир, этоксилированный бутиндиол.

Осажденный из этого электролита сплав кобальта с цинком обладает недостаточными коррозионно - защитными свойствами, токсичен. Присутствие в растворе этоксилированного нонилфенилполигликолевого эфира, этоксилированного бутиндиола, бензилидеанацетона, обладающих высокой скоростью испарения приводит к большой токсичности электролита. Кроме этого, этоксилированный бутиндиол имеет 2 класс опасности, ПДК 1 мг/л.

Известен патент на изобретение (Патент RU №2353715, МПК C25D 3/56, опубл. 27.04.2009 Бюл. №12) электролит для осаждения покрытий из сплава свинец-цинк, содержащий нитрат свинца, нитрат цинка, нитрат натрия, трилон Б, борную кислоту, 1,4-бутандиол, тиомочевину.

Недостатком известного изобретения является содержащийся в электролите свинец. Так как свинец - тяжелый металл, способный накапливаться в организме человека, лимитирующий показатель вредности свинца - санитарно-токсилогический: ПДКв свинца составляет 0.03 мг/дм³, ПДКвр - 0.1 мг/дм³, также придает электролиту токсичность 1,4-бутандиол, ПДК 1,4-будандиола в воздухе 5 мг/м.

Известен патент на изобретение, являющийся наиболее близким аналогом (Патент RU №2029798, МПК C25D 3/56, опубл. 27.02.1995) электролит для осаждения покрытий сплавом цинк - кобальт, содержащий хлористый цинк, хлористый кобальт, хлористый алюминий, трилон Б, выравниватель А.

Существенным недостатком известного изобретения является добавка выравнивателя А (бензосульфат метилдиэтиламинометил полигликолевый эфир алкилфенол), обладающего высокой токсичностью и ядовитостью.

Задачей является повышение производительности электролита, повышение коррозионной стойкости и обеспечение высоких эксплуатационных свойств покрытий сплавом цинк-кобальт.

Техническим результатом является повышение экологичности, стабильности и производительности электролита.

Указанный технический результат достигается тем, что электролит для осаждения покрытий из сплава цинк - кобальт, включающий нитрат цинка, нитрат кобальта, трилон Б, борную кислоту, тиомочевину и дистиллированную воду, при следующем соотношении компонентов, г/л: нитрат кобальта 14-16, нитрат цинка 19-21, трилон Б 14-16, борная кислота 19-21, тиомочевина 2,5-3,5, дистиллированная вода до рабочего объема.

Электролит для осаждения покрытий из сплава цинк - кобальт состоит:

Нитрат кобальта 14-16 г/л Нитрат цинка 19-21 г/л Трилон Б 14-16 г/л Борная кислота 19-21 г/л Тиомочевина 2,5-3,5 г/л Дистиллированная вода до рабочего объема

Процесс электроосаждения проводится при рН 1,3-1,8; плотности катодного тока 1,1-1,4 А/дм²; температуре 20°С.

Использование нитрата цинка, нитрата кобальта и борной кислоты позволяет уменьшить внутреннее напряжение электролитов, уменьшить дендритообразование.

Борная кислота обладает высокими буферными свойствами, что способствует получению мелкокристаллических осадков и осветлению осадков.

Введение в электролит тиомочевины повышает экологичность электролита, так как последний не ядовит. Тиомочевина адсорбируясь на катоде, ингибируют процесс электровостановления катионов кобальта и цинка и тем самым способствуют получению на катоде мелкокристаллических осадков, обладающих повышенными эксплуатационными свойствами (блеск, твердость), одновременно улучшая смачиваемость осадка сплава.

Трилон Б связывает ионы кобальта и цинка в прочные трилонатные комплексы, что приводит к увеличению поляризации процессов электровостановления ионов и улучшению качества осадка сплава. Кроме того, комплексообразование предотвращает гидролиз солей. Трилон Б также хорошо адсорбируется на катоде, что дополнительно способствует получению мелкокристаллических осадков.

Электролит готовят следующим образом.

Требуемое количество трилона Б растворяют при 80-90°С в ¹/₂÷³/₄ части необходимого для приготовления электролита объема дистиллированной воды. В приготовленном растворе трилона Б растворяют требуемые количества нитратов кобальта и цинка. Раствор оставляют на 10-15 минут для полного комплексообразования.

Затем в раствор добавляют требуемые количества борной кислоты, тиомочевины и доводят объем электролита до рабочего дистиллированной водой.

Конкретные примеры электролита приведены в таблице 1.

Полученные характеристики и некоторые свойства покрытий приведены в таблице 2.

В результате использования предлагаемого электролита, повышена стабильность и производительность электролита, а также позволяет получать равномерные покрытия с высокой коррозионной стойкостью и эксплуатационными характеристиками. Электролит не содержит ядовитых органических веществ, а, следовательно, экологически более безопасен.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении для получения покрытий с повышенной коррозионной стойкостью. Электролит содержит: нитрат кобальта 14-16 г/л; нитрат цинка 19-21 г/л; трилон Б 14-16 г/л; борную кислоту 19-21 г/л; тиомочевину 2,5-3,5 г/л и дистиллированную воду до рабочего объема. Техническим результатом является повышение стабильности и производительности электролита. 2 табл., 1 пр.

Электролит для осаждения покрытий из сплава цинк-кобальт, включающий нитрат цинка, нитрат кобальта, трилон Б, борную кислоту, тиомочевину и дистиллированную воду, при следующем соотношении компонентов, г/л:

нитрат кобальта 14-16 нитрат цинка 9-21 трилон Б 14-16 борная кислота 19-21 тиомочевина 2,5-3,5 дистиллированная вода до рабочего объема