Электролит цинкования Советский патент 1992 года по МПК C25D3/22 

Изобретение относится к области гальванотехники, конкретно, к электроосаждению защитных цинковых покрытий из щелочных электролитов цинкования, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности.

Щелочные электролиты цинкования обладают хорошими эксплуатационными свойствами и широко используются для цинкования стальных деталей с целью защиты их от коррозии. Обязательным компонентом таких электролитов, наряду с окисью цинка и гидроксидом щелочного металла, являются водорастворимые азотсодержащие полимерные вещества. Кроме тогр, электролиты, как правило, содержат низкомолекулярные вещества, улучшающие качество осаждаемых покрытий. Эти две группы веществ определяют эксплуатационные качества электролитов.

Одной из основных проблем, возникающих при использовании щелочных электро- литов цинкования, является то, что

выделяющийся в процессе электроосаждения водород проникает вглубь покрываемых деталей и повышает их хрупкость. Водородная хрупкость является причиной поломок и аварий при эксплуатации деталей, оцинкованных в щелочных электролитах. С целью устранения водородной хрупкости оцинкованные детали в некоторых случаях подвергаются дополнительной обработке - отжигу при температуре 190- 200°С. Однако, в таких условиях происходит резкое изменение структуры цинковых покрытий, приводящее к отслоению отдельных участков или всего покрытия от поверхности стальных деталей. Задачей изобретения явилось предупреждение отслаивания при термообработке деталей ори осаждении цинковых покрытий в широком диапазоне плотности тока.

Известен электролит цинкования, со- .держащий окись цинка, гидроксид натрия продукт взаимодействия пиперазина, формалина и эпихлоргидрина, тиомочевину и в качестве блескообразующей добавки анисо3

О

%|

N3

аА

вый альдегид. Однако, электролит позволяет осаждать цинковые покрытия в относительно узком диапазоне плотности тока. Кроме того, осажденные из электролита цинковые покрытия отслаиваются при термообработке деталей.

Наиболее близким по технической сущности является электролит цинкования, содержащий окись цинка, гидроксид натрия, сополимер диметилдиаллиламина с сернистым ангидридом, а также четвертичное производное никотиновой кислоты, трилон Б и/или ароматический альдегид в качестве блескообразующих добавок (2). Электролит позволяет осаждать высококачественные цинковые покрытия в широкий области значений плотности тока.

Недостатком электролита является неудовлетворительная термостойкость осажденных из него покрытий, что проявляется в виде отслоений отдельных участков покрытия от деталей при их термообработке.

Целью изобретения является повышение термостойкости осаждаемых из электролита цинковых покрытий.

Поставленная цель достигается тем, что электролит цинкования, содержащий окись цинка, гидроксид натрия и сополимер диметилдиаллиламина с сернистым ангидридом, в качестве блескообразующей добавки содержит алифатический или циклоалифати- ческий кетон или бисульфитное соединение кетона при следующем соотношении компонентов, г/л:

Окись цинка12-17

Гидроксид натрия100-140

Сополимер диметилдиаллиламина с

сернистым ангидридом1-4

Алифатический или

циклоалифатический

кетон или бисульфитное

соединение кетона0,3-2

ВодаОстальное

В качестве алифатического или цикло- алифатического кетона могут использоваться ацетон, метилэтилкетон, циклопентанон и циклогексанон.

Цель изобретения достигается лишь при совместном присутствии указанных сополимера и кетона. В отсутствие сополимера цинковые покрытия осаждаются в виде черной рыхлой губки и не пригодны в качестве защитных покрытий. В отсутствие кетона покрытия не обладают достаточной термостойкостью. При содержании сополимера ниже указанного нижнего предела сужается диапазон плотности катодного тока получения качественных покрытий. Увеличение содержания сополимера свыше указанного верхнего предела нецелесообразно, так как качество покрытий не улучшается, а расход сополимера увеличивается. Содержание кетона в электролите для достижения цели сопряжено с содержанием сополимера. Так, нижний указанный предел содержания кетона соответствует нижнему пределу содержания сополимера, и наобо0 рот. Повышение содержания кетона свыше указанного верхнего предела нецелесообразно, так как не влияет на качество осаждаемых покрытий.

Сополимер получают путем сополиме5 ризации диметилдиаллиламина с сернистым ангидридом в водном растворе с использованием инициатора сополимери- зации согласно ТУ 88 ЛитССР 48-87.

Указанный кетон вводится в электролит

0 в чистом виде либо в виде водного раствора, или в виде водного раствора его бисульфит- ного производного, приготовленного путем смешения кетона с водным раствором расчетного количества бисульфита щелочного

5 металла. Наряду с этим, кетон может быть предварительно введен в раствор сополимера.

Электролит приготавливается следующим образом. В небольшом количестве во0 ды (20-25% от требуемого конечного объема) последовательно растворяются при перемешивании расчетные количества гид- роксида натрия и окиси цинка. Затем объем раствора доводится водой до требуемой ве5 личины, полученный раствор охлаждается до комнатной температуры, и к нему при перемешивании добавляются остальные компоненты.

Для испытания свойств электролита

0 цинкования готовят образцы электролита, содержащие определенные количества разных компонентов (таблица). С использованием стандартной ячейки Хулла из приготовленных образцов электролита

5 электролитически покрывают цинком стальные пластины и определяют диапазон плотности тока образования качественных блестящих покрытий и твердость покрытий. Затем с использованием электролитической

0 ванны емкостью 1 л из приготовленных образцов электролита последовательно покрывают одну за другой стальные детали при средней плотности тока 3 А/дм до момента, когда осаждаемое цинковое покры.5 тие теряет первоначальное качество и внешний вид. После этого к электролиту добавляют расчетные количества сополимера и кетона, и повторяют электролитическое цинкование деталей. Таким способом определяют расход добавки.

Для определения термостойкости из образцов электролита покрывают стальные пластинки при плотности тока 3 А/дм2 в течение 30 мин, и получают цинковые покрытия толщиной 15 мкм. Затем оцинкованные пластинки нагревают в тер- мостатируемом шкафу при определенной температуре (таблица) в течение 30 мин, после чего визуально определяют термостойкость покрытий. Термостойкость харак- теризуется в десятибалльной системе:

0баллов - внешний вид покрытия не претерпевает видимых изменений,

1балл - легкое потускнение покрытия,

2балла - потускнение и частичное уменьшение степени блестка покрытия,

3балла - при многократном сгибе и разгибе пластинки наблюдается отслоение покрытия в местах сгиба,

4бала - та же тенденция, но выражена более сильно,

5баллов - на поверхности заметны нерегулярные редкие вздутия покрытия размером до 0,1-0,2 мм,

6баллов - большое число вздутий раз- мером до 1 мм,

7баллов - слияние отдельных очагов отслоения покрытий, отслоение до 10% поверхности покрытия,

8баллов - отслоение до 20% покрытия,

9баллов - отслоение до 50% покрытия, подгары,

10баллов - подгары и отслоение большой части покрытия.

Согласно данной системе оценки, для практического использования в качестве защитных пригодны покрытия, получившие оценку в 0-4 балла исключительно при температуре нагрева 190°С. Покрытия с оценкой 0-2 балла применимы также в качестве защитно-декоративных. Применение же покрытий с оценкой 5 баллов проблематично (могут быть использованы лишь в мягких условиях эксплуатации). Покрытия с оценкой в 6 и более баллов не применимы.

Составы образцов электролита, а также их свойства приведены в таблице.

Полученные данные показывают, что электролит позволяет осаждать качественные блестящие цинковые покрытия в широком диапазоне плотности тока, характеризующиеся высокой термостойкостью и не отслаивающиеся от стальной основы при нагревании деталей.

Формула изобретения Электролит цинкования, содержащий оксид цинка, гидроксид натрия, сополимер диметилдиаллиламина с сернистым ангидридом и блескообразующую добавку, отличающийся тем, что. с целью повышения термостойкости осаждаемых покрытий, он в качестве блескообразующей добавки содержит алифатический или циклоалифатиче- ский кетон или бисульфитное соединение кетона при следующем соотношении компонентов, г/л:

Оксид цинка .12-17

Гидроксид натрия100-140

Сополимер диметилдиаллиламина с сернистым ангидридом1-4

Алифатический или циклоалифатический кетон или бисульфитное соединение кетона0,3-2

Электролит содержит, г/л: оксид цинка 12-17, гидроксид натрия - 100-140, сополимер диметилдиаллиламина с сернистым ангидридом - 1-4, алифатический или, циклоалифатический кетон или бисульфит- ное соединение кетона U/J-2. Электролит позволяет осаждать качественные блестящие цинковые покрытия в широком диапазоне плотности тока, характеризующиеся высокой термостойкостью и не отслаивающиеся от стальной основы при нагревании деталей. 1 табл.

0.15

0,05 °И

в,

2,0

о.з

1,0

0,8

0,6

Продолжение таблицы