Водный раствор для контактного меднения изделий из углеродистой стали Советский патент 1988 года по МПК C23C18/54 

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий, в частности к растворам контактного меднения, и может быть использовано в машиностро- ительной и металлургической отраслях промьшшенности при нанесении медных покрытий в качестве подсмазочного слоя при обработке металлов давлением, например, при волочении электро- сварных труб из углеродистых сталей.

Цель изобретения - снижение пористости и исключение отслаивания покрытия при повьшенных температурах эксплуатации раствора.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Образцы электросварных труб из стали 10 размером 57x2,6 мм высотой 40 мм травили в 20%-м растворе серной кислоты с добавкой 1 г/л ингибитора коррозии ХОСП-10 при 65°С в течение 15 мин, промывали колодной водой, после чего прово; или их контактное меднение в предлагаемом растворе, содержащем, мас,%: сернокислая медь 2,0-4,5, серная кислота ,5-6,5, поверхностно-активное в.ещество (ПАВ) оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена МАФ-12 0,10-0,15 и вода остальное. Процесс вели в течение 40-60 с при 20-60 с. Омедненные образцы промывали- под струей воды, сушили и производили оценку качества медного покдытия.

Стабильность работы раствора ха- рактеризовались качеством получаемого в нем покрытия, а именно aд eзиeй к металлу, пористостью, сплошностью и цветом. Адгезию покрытия определяли :по методу риски, т.е. по отелейванию покрытия в месте пересечения двух взаимноперпендикулярных рисок. Пористость определяли подсчетбм коли чества пор на 1 см поверхности по отпечаткам на фильтровальной бумаге, смоченной железосинеродистым калием, сплошность и цвет покрытия визуально

Для приготовления предлагаемого раствора в стеклянную колбу наливали часть расчетного количества воды и при тщательном перемешивании вводили расчетное количество серной кислоты и серно-кислой меди. Затем отдельно в небольшой части воды п0и pacT воряли расчетное количество МАФ-12 и добавляли к приготовленному раствору серной кислоты и сёрно-кислой меди, после чего добавляли . оставшуюся часть расчетного количества воды и тв1ательно перемешивали.

Использование в растворе ПАВ МАФ- 12 представляет собой светло-желтую жидкость или пасту с содержанием . основного вещества более 98%, рН 1%- ного водного раствора составляет от 7 до 9. Температура помутнения продукта при концентрации 1,0 мас.% не ниже . Его структурная формула

0(СНгСН20)дН

где R - углеводородный радикал на основе тримеров пропилена со структурной, формулой

сн, - сн - СН9 см - cHj- сн

1 I I

сн снх сн.

и п - степень оксиэтилирования, равная 10-12. МАФ-12 относится к группе неионогенных ПАВ, обладающих большой поверхностной активностью и легко адсорбирующихся на поверхности стали, что стабилизирует процесс контактного меднения и получения мелкокристаллических плотных и равномерных осадков В отличие от таких ПАВ, как ОП-7, СП-10, сапаль, сульфопонат, МАФ-12 обеспечивает стабильное протекание процесса меднения в ш ироком интервале температур (20-60°С). Последнее особенно важно, когда в технологической схеме производства не представляется возможным осуществить снижение температуры обрабатываемых изделий. В из- вестньж растворах с добавками приведенных известных ПАВ при повьш1енных т емпературах стальных изделий (вьш1е 40°) нарушаются их адсорбционные свойства, при этом резко усиливается процесс растворения железа, т.е. обменные реакции сдвигаются в сторону растворения без эквивалентного высаж- дения меди, что сопровождается образованием рыхлых темного цвета осыпающихся покрытий.

Конкретные составы растворов и достигнутые результаты представлены в табл.1-4.

Работоспособность растворов предлагаемого состава (1-3) составляла 1,41 , в то время как известного (6) 0,36 м2/л.

При содержании серной кислоты менее 3„5 мас.% преобладает рост круп10

ных кристаллов и даже дендритов, что ведет к увеличению пористости покрытия и снижению его сцепления с металлом. При избытке серной кислоты (более 6,5 мас.%) происходит быстрое растворение железа без эквивалентного осаждения меди, в результате чего образуется рыхлое осыпающееся покрытие.

При содержании серно-кислой меди менее 2 мас.% в приэлектродном слое создается недостаток ионов меди, что. приводит к несгшошности покрытий и также повышению их пористости. Повышение концентрации соли меди более 4,5 мас.% экономически нецелесообраз- 1но и относительно обрабатываемых материалов не приводит к улучшению характеристик процесса и покрытий. -п

Содержание МАФ-12 в растворе менее О, 1 мас.% не обеспечивает эффекта его стабилизации в температурном интервале 20-60°С, а увеличение более

15

растворе при -20°С покрытие не осажда ется при 30-40°С, оно имеет хррошую адгезию к металлу, низкую пористость и сплошность, но при температурах вьппе плохую адгезию к металлу, высокую пористость (сплошной фон пор и шелушение; обусловливает уменьшени расхода химикатов за счет увеличения работоспособности с 0,36 до 1,41 м /л и сокращения времени обработки изделий с 3 мин до 40-60 cj снижает загрязнение окружанщего водного бассейна за счет использования ПАВ, имеющего более высокую степень биор спада (90% для МАФ-12 и 45% для СП-10).

Формула изобретения

Водньй раствор для контактного меднения изделий из углеродистой ста ли, содержащей серно-кислую медь, серную кислоту и неионогенное поверх

0,15 мас,% сопровождается резким сни- 25 ностно-активное вещество, о т л и жениеи скорости образования покрытия. Таким образом, предлагаемый раствор по сравнению с известным обеспечивает получение качественного медного покрытия в широком интервале температур (20-60 с) за счет стабилизации работы раствора, в частности при меднении в предлагаемом растворе образуется покрытие розового цвета с металлическим блеском сплошное с незначительной пористостью (10 - 17 tiop/CM) и хорошей адгезией к металлу, в то время как в известие

30

35

чающийся тем, что, с целью снижения пористости и исключения отслаивания покрытия при повышенных температурах эксплуатации раствора, он в качестве поверхностно-активного вещества содержит оксиэтшшрованный моноалкилфенол на основе стримеров пропилена () при следующем соотношении компонентов, мас.%: Серно-кислая медь 2,0-4,5 Серная кислота 3,5-6,5 МАФ-120,10-0,15

ВодаОстальное

растворе при -20°С покрытие не осаждается при 30-40°С, оно имеет хррошую адгезию к металлу, низкую пористость и сплошность, но при температурах вьппе плохую адгезию к металлу, высокую пористость (сплошной фон пор) и шелушение; обусловливает уменьшение расхода химикатов за счет увеличения работоспособности с 0,36 до 1,41 м /л и сокращения времени обработки изделий с 3 мин до 40-60 cj снижает загрязнение окружанщего водного бассейна за счет использования ПАВ, имеющего более высокую степень биор спада (90% для МАФ-12 и 45% для СП-10).

Формула изобретения

Водньй раствор для контактного меднения изделий из углеродистой стали, содержащей серно-кислую медь, серную кислоту и неионогенное поверх0

5

чающийся тем, что, с целью снижения пористости и исключения отслаивания покрытия при повышенных температурах эксплуатации раствора, он в качестве поверхностно-активного вещества содержит оксиэтшшрованный моноалкилфенол на основе стримеров пропилена () при следующем соотношении компонентов, мас.%: Серно-кислая медь 2,0-4,5 Серная кислота 3,5-6,5 МАФ-120,10-0,15

ВодаОстальное

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий, в частности к растворам контактного меднения. Цель изобретения - снижение пористости и исключение отслаивания покрытия при повышенных температурах эксплуатации раствора. Раств ор содержит, мас.%; серно-кислая медь 2,0- 4,5; серная кислота 3,5-6,5, поверхностно-активное вещество (ПАВ) 0,10- 0,15; вода остальное. Использование в качестве ПАВ оксиэтилированного моноалкилфенола на основе тримеров пропилена МАФ-12 обеспечивает получение сплошных, прочно сцепленных с основой, малопористых (10-17 пор/ /см), блестяпдах медных покрытий на углеродистых сталях в широком интервале температур 20-бО С, повышает .работоспособность раствора . до 1,41 , снижает продолжительность получения покрытия (подсмазочный слой перед обработкой давлением) толщиной 5-6 мкм до 30-40 с, в два раза снижает загрязнение окружающего водного бассейна. 4 табл. S (Л

ОП-10

Вода94,4

91,08 88,85 85,45 87,8

Таблица 1

0,7 91,3

1,0 91,5

17 12 12

17 12 12

17 12 12

17 10 10

17 10 10

Сплошной фон пор

То же

30 24 24 Сплошной фон пор 30 24 24 То же

ТаблицаЗ

1 2 3

4 5

Блестящие сплошные не отслаиваю- ° щиеся от основы розового цвета

Бледные неравномерные несплошные

отслаивающиеся темного цвета .

Бледные не Блестя«цие Блестящие . Отслаиваю- Отслаивающи- отслаиваю- сплошные не сплошные ро- п(иеся тем- еся темного щиеся отслаивающи эового цвета иого цвета цвета .

еся розового ре отслаива-ч

цвета кяциеся

Та6лица2

17 12 12

17 10 10

17 10 10