Электролит для нанесения никелевых покрытий Советский патент 1993 года по МПК C25D3/12 

Изобретение относится к электрохимическому нанесению металлических покрытий, в частности никелевых, на изделия из цинковых сплавов, которые могут использоваться как защитные, защитно-декоративные, а также функциональные в различных областях техники.

Как известно, трудность нанесения гальванических покрытий на цинковые сплавы заключается в том, что, во-первых, цинк, обладая высоким отрицательным потенциалом, является химически активным. Во-вторых, поскольку литье из цинковых сплавов обычно пористо, то газообразные продукты взаимодействия цинка с электролитом, который задерживается в порах, приводят к вздутиям и отслоениям покрытий после их нанесения. Поэтому необходимы высокая прочность сцепления и отсутствие пор на покрытиях, которые наносят на цинковые сплавы.

Аналогом предлагаемого электролита может быть сернокислый электролит для непосредственного никелирования алюмип ия и его сплавов, содержащий, г/л: Никель сульфат

семиводный180-200 Натрий сульфат 40-60 Кислота борная 25-40 Натрий фторид 1,5-2,5 Натрий хлорид ; 1,5-2,5 Калий надсернокислый 1-3 Недостатком этого электролита является его многокомпонентное. Наличие в электролите фторида натрия делает электролит достаточно токсичным. Работает он при повышенных (45-55°С) температурах, в достаточно узком диапазоне плотностей тока (1-2 А/дм2).

Наиболее близким к заявляемому электролиту является электролит, содержащий, г/л:

Ё

XJ

ю с со

00

о

Сульфат никеля80-90 Сульфат натрия 140-150 Хлористый аммоний 12-14 Борная кислота 12-14 Молибденово-кислый . натрий 0,05-0,1 .Недостатками этого электролита является то, что он работает только при высоких температурах(60-70°С), имеет узкий диапазон рабочих плотностей тока (2-4 А/дм ), требует применения толчка тока в первые 50-60 с, что усложняет технологию, обладает недостаточно высокой рассеивающей способностью (42-60). Покрытия из этого электролита получаются темные, не.отвеча- ю щиё требованиям, предъявляемым к защитно-декоративным покрытиям.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков, а именно обеспечение улучшенных за итно-декора- тивных свойств никелевых покрытий, упрощение, технологии за счет.отказа от применения толчка тока и снижение рабочей температуры, а также расширения интервала рабочих плотностей тока, увеличения рассеивающей способности электролита. Кроме того, предлагаемый электролит имеет более высокий выход по току (90-98%),

Поставленная цель достигается тем, что в электролит, содержащий, г/л:

Никеля сульфат -25-60 Натрия сульфат 160-260 Хлористый аммоний . 15-25 вводится добавка НЦ-1, представляю- щ ая продукт реакции при 150-160°С поли- этиленгликоля с цистином и цистеином в соотношении Т: 1:1.

Концентрация сульфамата никеля в электролите подобрана так, чтобы обеспе- чйть достаточно прочное сцепление никелевого покрытия с основой (при концентрации сульфата никеля в электролите выше 60 г/л прочность сцепления покрытия снижается) и сохранить при этом достаточно высокий выход по току (при наличии в электролите сульфата никеля меньше 25 г/л выход по току снижается. Сульфат натрия вводится в электролит с целью повышения электропроводности электролита, обеспечивающей до- статрчно высокую рассеивающую способность электролита, .При наличии в электролите сульфата натрия ниже 160 г/л снижается PC электролита, а также ухудшается внешний вид покрытия. Увеличение со- держания сульфата натрия выше 260 г/л нецелесообразно, т.к. не улучшает никаких характеристик электролита, Хлористый аммоний вводится в электролит с целью снять пассивирование никелевого анода. Концентрация ниже 15 г/л не устраняет пассивирования анода полностью, увеличение же концентрации выше 25 г/л неэкономично, т.к. не усиливает эффекта. Концентрация хлорида аммония 26 г/л полностью устраняет пассивность никелевого анода.

Добавка НЦ-1 вводится в электролит с целью обеспечения улучшенных защитно- декоративных свойств покрытий, а также повышения рассеивающей способности, т.к. при введении НЦ-1 в электролит увеличивается поляризуемость катода. Содержание НЦ-1 в электролите выше 50 г/л не дает возможности достичь необходимого эффекта. Покрытия получаются серые недостаточно хорошего качества, не удается также расширить диапазон рабочих плотностей тока.и снизить рабочую температуру элект-т ролита. Не получается и хорошего сцепления покрытия с основой из цинкового сплава. Повышение содержания НЦ-1 в электролите выше 150 г/л снижает выход металла потоку поэтому является нецелесообразным.

/Непосредственное никелирование цинковых сплавов из заявляемого электролита ведется как при комнатной температуре, так и при. повышенной (20-50°С), рН 5,5-6,2 и в расширенном диапазоне плотностей тока (0,5-5 А/дм2). Толчка тока в первые 50-60 секунд электролиза не требуется.

Предлагаемый электролит стабилен в работе. Подготовка поверхности деталей перед покрытием осуществляется согласно ГОСТ 3.047-75. Прочность сцепления с основой определяется методом отрыва и методом нагревания, нанесения сетки царапин. Пористость покрытия определяли методом паст ГОСТ 9.902-70. Рассеивающую способность электролита определяли по ГрСТ 9.309-86.

Коррозионная стойкость покрытия оценивалась после выдержки в 3%-ном растворе поваренной соли в течение 20 суток по величине частотного показателя по ГОСТ 9.309-73. а также после испытаний в камере влажности в течение 20 суток при температуре 40±2°С и относительной влажности 2%. Испытания показали отсутствие следов коррозии на деталях, покрытых в заявляемом электролите. Испытания же на коррозию образцов, покрытых в электролите- прототипе выявили белые пятна коррозии. Это, вероятно связано, с тем, что в предлагаемом электролите покрытия светлые, что в предлагаемом электролите покрытия светлые, полублестящие. Чистота поверхности выше, следовательно вышей его коррозионная стойкость.

Покрытия характеризуются хорошей адгезией, практически беспористые при толщине покрытия 6 мкм.

Соотношение катодной и анодной поверхности при нанесении покрытия 1:2. Аноды никелевые.

Электролит прост по составу, дешев, его компоненты доступны, содержит небольшие концентрации никеля, работает при рН, близких к нейтральным, легко обезвреживается и является экологически безопасным.

Пример приготовления электролита: соли в рассчитанном количестве поочередно растворяются в воде, после че/о вводится 1-1,5%-ный раствор добавки НЦ-1 из расчета 50-150 мл/л при перемешивании. Объем электролита доводится водой до метки необходимого объема.

Пример приготовления добавки.

Поскольку окисление цистина в цистеин и наоборот идет очень легко даже под действием кислорода воздуХа:

2HS-CH2-CH-COOH 25

ын,

20

Смесь цистина и цистеина и полиэти- ленгликоль СН20Н-СН2-0-СНг-О-СН2- СН20Н в соотношении 1:1 нагревали до 150-16Q°C в течение 20-30 мин. Полученную смесь охлаждали постепенно и с целью увеличения срока хранения полученной добавки растворяем в водном подкисленном до рН 4,5-5 соляной кислотой растворе в концентрации 1-1,5%. Приготовленная добавка выдерживается в течение 5-7 дней. Срок хранения приготовленной добавки 3 месяца.

Составы электролитов и их технологические характеристики приведены в таблице. Форму л а и зоб ре тения

Электролит для нанесения никелевых покрытий, преимущественно на цинк и цинковые сплавы, содержащий сульфат никеля, сульфат натрия и хлорид аммония, о т л и - чающий с я тем, что, с целью улучшения защитно-декоративных свойств покрытий, увеличения рассеивающей способности электролита и снижения температуры электролита, он дополнительно содержит продукт взаимодействия полиэтиленгликоля с цистином и цистеином при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сульфат никеля- 25-60;

Сульфат натрия-160-260; Хлорид аммония -15-25;

Продукт взаимодействия

полизтиленгликоля с

цистином и цистеином - 0.5-2,25.

Использование: машиностроение, приборостроение, для защитно-декоративной отделки поверхности металлоизделий. Сущность изобретения: электролит для нанесения никелевых покрытий, преимущественно на цинк и цинковый сплавы, содержащий, г/л: сульфат никеля 25-60, сульфат натрия 160-260, хлорид аммония 15-25, продукт взаимодействия полиэтиленгликоля с цис- тином и цистеином ,5. 1 табл.