Способ электролитического или химического нанесения покрытий Советский патент 1989 года по МПК C23G5/02 

Изобретение относится к гальвано-, технике, а частности к электрохимическим или химическим способам нанесения покрытий на сложнопрофилированные детали, и может быть использовано в машиностроительных и других отраслях промышленности при создании замкнутых- безотходных технологий нанесения покрытий.

Цель изобретения - повышение степени отмьшки сложнопрофилированных деталей от электролита, упрощение способа и снижение расхода поверхностно-активных веществ.

Способ осуществляют следующим образом.

В требуемый по технологическому регламенту электролит, предназначен- - ный для нанесения металлического, фосфатного или хроматного покрытия, вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ) или смесь ПАВ в концентрации, равной пределу растворимости ПАВ или их смеси в данном электролите при 12- . ПАВ в электролите растворяются при перемешивании, после чего электролит отфильтровьшают от нерастворившегося избытка взвешенных частиц.

Ю

PiicTDOpeHi-ie и фильтрацию проводят прм 12-18 С. БРОДЯ в электролит избыток ПАВ; либо при любой удобной температуре, вводя в электролит расчетное количество ПАВ, соответствующее пределу их растворимости при требуемой температуре. Параллельно готовят мою- 1чую лсидкость на основе фреона-113 введением в него того же ПАВ в кон- центрации 0,1-2%, Для этого во фреон добавляют расчетное количество ПАВ, перемешивают смесь до образования однородного раствора и заливают ее в закрьшаемое крышкой моющее устройство

После приготовления электролита и моющей жидкости предназначенную к обработке деталь с чистой обезжиренной поверхностью помещают в ванну с электролитом, насыщенным ПАВ, где прово- дят процесс нанесения покрытия при параметрах и условиях (температура, плотности тока, время электролиза и т.д.), которые предусмотрены технологическим регламентом при использова- НИИ электролита без ПАВ,

После нанесения покрытия деталь сразу помещают в моющее устройство, в кот-ором с помощью моющей жидкости (фреон- 13 и ПАВ) путем ополаскива- ния, окунания или душирования (для интенсификации смьшки можно также использовать различного рода вибраторы, встряхиватели и т.д.) удаляют электролит с деталей. Капельки смытого электролита вспльшают на поверхность фреона, так как он имеет боль- Ший удельный вес, и образуют на нем сплошной слой, которому дают отстояться и сливают в гальваническую ванну. Очищеннь;е детали, не выш1мая из мо йщего устройства, поднимают из фреона в паровую фазу и дают им время высохнуть. Испаряющийся с поверхности деталей фреон конденсируют на тепло- обменнике холодильника, расположенном в моющем устройстве, Ьбразующий- ся конденса г сливают в моющую жидкость После того, как процесс отсуш- кй завершен, моющее устройство открывают, деталь вынимают и направляют на следующую гальваническ ао операцию либо на склад готовой продукции.

В качестве ПАВ используют непредельные оксиэтилигованные жирные кислоты (ОЖК) .общей формулы RC00 (С2Н,0)Н где R С -0 5-углеводородный радика непредельных жирных кислот; , или MX смесь. При этом ОЛЖ вводят как

-

IQ

2025

JQ д

35

40

50

во фреон- 13 в концентрации 0,1-2%, так и в г альванический электролит в концентрации, равной пределу их растворимости в электролите при 12- 18 С.

В качестве ОЖК можно использовать олеокс ( ; ), нафтенокс (R Cxfe-C s5 n 10-16) или другие непредельные ОЖ.

В случае использования изобретенного способа при проведении процесса, предусматривающего гидрофобизацию поверхности детали после химической обработки (например, при фосфатирова- нии черных металлов), операцию гид- рофобизации деталей в растворах гид- рофобизируюцей кремнийорганической жидкости (ГКЖ-94) в бензине (керосине) совмещают с отмьюкой от электролита, вводя непосредственно в моющую жидкость на основе фреона в концентрации 10-20%.

При отмьшке деталей от электролита в моющем устройстве, снабженном холодилькиком для конденсации паров фреона, температура жидкой моющей композиции и смытого электролита должна поддерживаться в пределах 12-18 с. Проведение смьшки электролита с деталей и насыщение исходного гальванического электролита ОЖК при меньших температурах нецелесообразно из-за возможности вьшадения солей из смытого и исходного электролита, при больших температурах - из-за снижения полноты смывки электролита с деталей вследствие уменьшения концентрации ПАВ в электролите (с ростом температуры растворимость оксиэтили- рованных ПАВ в водных средах падает). Кроме того, с ростом температуры значительно возрастает испарение фреона- 113 (tt(nrj.7°C ), что может привести к неоправданным затратам энергии на его возврат из паровой фазы.

Пример 1 о В электролит никелирования (электролит 1) состава (г/л): 200; . 100; NaCl 10; 30; рП 5„4, при 15 С добавляют олеокс 5-.1 О (С,.Нз,,СОО(С,)Н5 гдн ) в количестве 3 г/л и растворяют при перемешивании, после чего нерастворив-, шийся избыток олеокса отфильтровьша- ют. В электролит погружают чистую обезжиренную сложнопрофилированную деталь ((стальной болт с резьбой М8 I д3(пиной 5.0 мм) в качестве катода, анодом служит никель HI. Электролиз проводят в ванне емкостью 0,5 л при пе- ремешивании, при катодной плотности тока 00 А/м, температуре , Время электролиза 1 ч. Полученный на детали осадок матового никеля отвечает всем- требованиям в отношении качества сцепления, толщины и внешнего вида и,не отличается по этим показате- лям от осадка, полз ченного при тех же условиях осаждения из электролита 1 без олеокса.

Мокрую деталь сразу после никелирования помещают в моющее устройство, представляющее собой герметизируемую крышкой емкость размером ЗкЮсАО см, на дно которой напит фреон-113, содержащий 1% олеокса-5-10 (0,4 л). Над смьшной жидкостью вдоль стенок емкости расположен теплообменник, вьшолненный в виде змеевика. Змеевик соединен шлангами с расположенным вне емкости холодильником, обеспечивающим охлаждение и рециркуляцию теплоносителя (тасол) через теплообменник. Температуру поверхности змеевика поддерживают равной от -5 до . Никелированную мокрую деталь подвешивают на щтангу моющего уст- ройства, закрьшают крышку и с помощью манипулятора погружают деталь в орга- 11ическую жидкость, интенсивно ее по

П р и м е р 8. Электролит 1 для никелирования при насьщают олеок

качивая. Через 1 мин промьшку прекращают, собравшийся на поверхности фре- ,- сом-5 и отфильтровьшают. Последующие

операции и результаты, как в примере 1 ..

она слой смытого электролита сливают в гальваническую ванну, а деталь с помощью штанги и манипулятора поднимают над фреоном, не вЫнимая ее из моющего устройства. В таком состоя- 0 НИИ деталь выдерживают 10 мин, давая фреону испариться с детали,сконденсироваться на теплообменнике и стечь

,на дно емкости. Крышку моющего устройства поднимают, отмытую сухую де- дд

t-таль вынимают.

П р и м е р 9. Электролит 1 для ни келирования при 12 с насыщают на фтен- оксом (СцН2к-4СОО()„Н, где 25; ) и отфильтровьшают. Во фреон-113 вводят тот же ПАВ в концентрации 1%, Все последующие операции проводят, как в примере 1. Резуль таты тождественны полученным в примере 1 ,

Примерю. Электролит 1 для никелирования при насьщают оле- оксом 5-10 и отфильтровывают. Все поНа детали, при рассмотрении ее дод микроскопом при 20-кратном увеличении следы гальванического электро- CQ следующие операции проводят так же, лита (капельки, пятна, точки) пол- как в примере 1. После отмывки деталей

П р и м е р 2. Все операции провот;. дят, как в примере 1, за исключением того, что во фреон вводят олеокс 5-10 в количестве 0,%, Результаты получены как В примере 1 .

П р и м е р 3. Все операции проводят, как в примере 1, за исключением

того, что во фреон вводят олеокс 5- -10 в количестве 2%. Результаты,как

в примере 1.

П р и м е р 4. Все операции проводят, как в примере 1, за исключением того, что во фреон- 13 не вводят оле- оксглПосле отмывки деталей на их поверхности видны разрозненные капельки электролита в углублениях резьбы.

П р и м е р 5, Все операции проводят, как в примере

за исключением

того, что в гальванический электролит не вводят олеокс. Результат, в примере 4.

Пример 6. Операции проводят, как в 1 за исключением того, что гальванический электролит и фреон- 113 не содержат добавок олеокса. Результат, как в примере 4..

Пример. Все операции проводят, как в примере 1, за исключением того, что во фреон вводят олеокс 5- -10 в количестве 0,08%. Результаты, как в примере 4,

П р и м е р 8. Электролит 1 для никелирования при насьщают олеоксом-5 и отфильтровьшают. Последующие

П р и м е р 9. Электролит 1 для никелирования при 12 с насыщают на фтен- оксом (СцН2к-4СОО()„Н, где 25; ) и отфильтровьшают. Во фреон-113 вводят тот же ПАВ в концентрации 1%, Все последующие операции проводят, как в примере 1. Результаты тождественны полученным в примере 1 ,

Примерю. Электролит 1 для никелирования при насьщают оле- оксом 5-10 и отфильтровывают. Все последующие операции проводят так же, как в примере 1. После отмывки деталей

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к электрохимическим или химическим способам нанесения покрытий на сложнопрофилированные детали, и может быть использовано в машиностроительных и других отраслях промышленности при создании замкнутых, безотходных технологий нанесения покрытий. Цель изобретения - повышение степени отмывки сложнопрофилированных деталей от электролита, упрощение способа и снижение расхода поверхностно-активных веществ. В требуемый по технологическому регламенту электролит, предназначенный для нанесения металлического, фосфатного или хроматного покрытий, вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ) или смесь ПАВ в концентрации, равной пределу растворимости этого ПАВ или их смеси в данном электролите, при 18-20°С. В качестве ПАВ используют непредельные оксиэтилированные жирные кислоты (ОЖК) общей формулы R COO (C₂H₄O)_N, где R-C₁₆-C₂₅ углеводородный радикал непредельных жирных кислот

N=5-16

или их смесь. ОЖК вводят как в электролит для нанесения покрытий, так и в моющую жидкость (фреон-113) в концентрации 0,1-2,0 мас.%.

ностью отсутствуют. Многократное повторение операций нанесение покрытия - отмывка детали - возврат смытого электролита в гальваническую ванну (до 40 раз) не приводит ни к изменению качества покрытий, ни к снижению моющей способности и полноты отмывки композицией фреон-ОЖК.

55

в их резьбе обнаруживаются остатки неотмытого электролита (1-2 капельки на деталь ).

Пример П. Электролит 1 для никелирования при 20 С насыщают оле- оксом к отфнльтровьшают. Все последующие операции проводят так же, как в примере 1. При отстаивании смытого

электролит ,ержащийз

электролита иа гракил;е раздахга электролит-фреон выпадает осадок олеокса Г1репятс7 зуюп1; -}.й полному отде ленио к:зд состей друг от друга. При повторном г спользоваиии смытого электролита на юзсрхности никелевого покрытия обпа- г зпкивагатся точечные дефекты, устра- мюткеся поЬле дополнительной фильтрации электролита,

П р н м е р 12, В гальванический. (2) для кадмирования5 со- /л: саЗОд 2Н,20 60| (mi4).SO 150- H.jBOj 30; добавки ДХТИ Z03A и 203Б по 30; лзодкт 3 г/л оле--. OKca--5 10s растворяют и отфйльтровы- feaioT избыток. Растворение и ф1-шьтра- 1ЦИ10 проводят прр 18°С, Кадмировакие |сложнопрофилкрованной детали (сталь- |ной болт длиной 50 мм с резьбой Мб) IB прнг отовленном электролите ведут 1при катодной плотности тока 200 А/м |и температуре 20 С в течение 30 мин. Все последующие операдии прово/.ят так }ке.5 как в примере 1« Резуххьтаты то кдественны полученным в примере 1,.

Пример 13, Гальванический электролит меднения (3), содержащий |г/л; Си50д 5Н 35; t 130;. 12Лор 90 (рН S) 9 насьщают олеоксом 5 0 при ,.раствор от- Аильтровывагот Нанесение медного , покрьп. ия проводят на деталь из стали СТс. 3; имеющую резьбовое отверстие M iO Глубиной 40 мм при катодной плот- а-юстн тока 40 темпаратуре Время электролиза 20 мин Все носле- |д1лсщие операции проводят так же, как в 1 , Результаты тозкдествеины получснныт.г в примере 1 „

При м е р 14, В электрол.ит фос- фатирования (4), содержащий; г/лл соль Мажеф 30; Zn(ms)o 60j NaF 3, вводят 3 г/л оле оке а 5-105 растворяют при , избыток отфщтьтровьгоа- ют Полученный электролит нагревают до 95°С и о брабатьшают Б нем 30 мин сложнопрс-филированную стальную де- таль, -тмеющуто резьбовое сквозное отнерстие Мб глубиной 30 мм н несквозное отнерстие диаметром 2 мм и глубиной 0 мм. Полученное фосфатное покрытие на детали мелкокристалли- ческое однородное, плотноёд не отл чается по вллешнему виду и весу (752 г/м) от покрытия, полученного в электролите 4 без олеокса при тех же гемпс ратуре и времени обработки,.

0

0

5

0

0

5

Мокрую деталь после фосфатирования помещаю в моющее устройство, опи- санкое в примере 1j в котором находится фреон-ПЗ, содержащий 10% ГКЖ-94 и % олеокса 5- Oj Отмывку детали, ее сушку и возврат электролита в ванну фосфатирования осуществляют так же5 как в примере 3, Следы электролита ка отмытой детали отсутствуют. Многократное - повторение оператдий фосфатирование - отмывка - возврат электролита в гальваническую ванну (до 30 раз) не приводит ни к измене- Н.И10 качества покрытий; ни к снижению моющей способности комнозидии фреон- ГКЖ-олеокс,

После удаления с детали фреона ее помещают в сушильный шкаф, нагретый до , где вьщерзкивают 1 ч.

Ускоренные коррозионные испытания гндрофобиэированных фосфатированньк деталей проводят, вы.держиванием их в водном растворе поваренной, соли при в-течение 3 сут с оден- кой коррозионной стойкости по изменению внешнего вида деталей и привесу, ,Цля сравнения используют фосфатиро- ванные деталИ; гидрофобизированные (после отмьш1си водой и сушки) обработкой в растворе 10%-ной ГК)К-94 в бензине в течение 5 мин с последующей, термической обработкой при 130 °С в течение 1 ч„ Коррозионная стойкость сравниваемых детале.й идентична.

Пример 15 (прототип). Свеженикелированную мокрую сложнопрофили- рованную деталь (Сболт стальной с резьбой MSxl длиной 50 -мм), покрытую нигкелем в электролите 1 , помещают в моющее устройство В качестве моющей композиции используют 20%7ный оксанол so фреоне-ПЗ, Отмывку дета:.гей от электролитаJ отсуижу-от фреона, отделение электролита от фреона осуществляют так же, как в примере 1, На поверхности отмытой детали в углублениях резьбы наблюдаются отдельные (1-3 на деталь) капельки оставшегося эликтролита. При прямом возврате электролита из фреона в гальваническую ванну качество покрытий ухудшается (пятна, полосы). После многократного повторения (.0 раз) операций нанесение покрытия - отмЬшка моющая способность композиции фреон-оксанол снилсается (иа отмытых деталях многочисленные кйпли оставшегося в резьбе электролита).

П р и м е р 16 (прототип). В качестве моющей композиции используют 10%-ный дистеарат этиленгликоля во фреоне-113. Остальное, как в примере- 15. Результаты тождественны полученным в примере 15.

Пример 17 (прототип). В качестве моющей композиции используют 3%-ный ОП-7 во фреоне. Остальное, как в примере 15. При отмьшке деталей наблюдается образование концентрированной трудноразделяющейся эмульсии, что делает отделение моющей жидкости от электролита практически невозможным .

Преимущества предлагаемого способа заключаются в обеспечении полноты смьюки электролита с деталей сложной формы| устранении необходимости очист ки от ПАВ и корректировки смытого электролита по органическим добавкам при его повторном использовании, устранении необходимости частой корректировки фреона по ПАВ для поддержания .его моющей способности и сокращении расхода ПАВ на операцию отмывки, устранении необходимости во всех основных и сопутствующих операциях, связанных с сорбционной очисткой электро- лита от ПАВ (подготовка сорбента, его периодическая регенерация, утилизация элюатов и т.д.), упрощении проведения процессов, предусматривающих гидрофо- бизацию деталей после обработки за

.счет совмещения операций гидрофобиза0

5

п 5 о

5

ции и отмьюки детален от электролита- и исключении пожароопасности.

Формула изобретения

Способ электролитического или химического нанесения покрытий, включающий электролитическую или химическую обработку поверхности сложнопрофили- рованных деталей, их отмьшку от остатков электролита моющей жидкостью, содержащей фреон-113 и поверхностно- активные вещества, и возврат фреона- ПЗ с поверхности отмытых деталей в моййцую жидкость переконденсацией его на холодильник, отличающий- с я тем,что, с целью повышения степени отмьшки сложнопрофилированных деталей от электролита, упрощения способа и снижения расхода поверхностно-активных веществ повлрхност- но-активные вещества вводят в моющую жидкость в количестве 0,1-2,0 мас.%, и в электролит для электролитической или химической обработки - в концентрации, равной пределу их растворимости в электролите при 18-20 С, а в качестве поверхностно-активных веществ используют непредельные окси- этилированные жирные кислоты общей формулы

RCOO()nH,

где R - С;(б-С 25 углеводородный радикал непредельных жирных кислот;

п 5-16, или их смесь.