Электролит цинкования Советский патент 1981 года по МПК C25D3/22 

Изобретение относится к осаждени металлических в частности цинковых покрытий электрохимическим способом Известен электролит цинкования, содержащий соль, цинка, едкий натр и полиэтиленимин р. Данный электролит обеспечивает получение Мелкозернистых, полублестящих покрытий в широком диапазоне плотностей тока. Недостатком электролита является быстрая пассивация анодов, что ухудшает стабильность состава электролита в процессе эксплуатации в производственных условиях. Устранить пассивацию удается при высоком содер жании едкого натра-, однако при этом полиэтиленимин высаливается из раствора. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электролит цийкования, содержащий соль цинка, едкий натр и продукт конденсации полиэтиленимина с кислородсодержащим органическим соединением, выбранным из ряда ароматических альдеги- дов, например ванилин f2 1. . Данный электролит обеспечивает получение блестящих покрытий в ин- терваше катодной плотности тока 0,1-5 А/дм. Использование сополимёра полиэтиленимина с ароматическим альдегидом позволяет повысить содержание едкого натра в электролите, что способствует уменьшению пассивации анодов.- Однако и этот электролит обладает меньшей стабильностью по сравнению с цианистыми. Цель изобретения - устранение пассивации анодов. Указанная цель;достигается тем, что предлагаемый электролит в качестве продукта конденсации поли- этиленимина с кислородсодержащим органическим соединением содержит сополимер полиэтиленимина с акри- у

ловой кислотой при следзгющем соотношении компонентов, г/л: Соль цинка (в пересчете на металл) 20-50 Едкий натр200-400

Сополимер полиэтиленимина с акриловой кислотой1-20

Использование сополимера полиэтиленимина с акриловой кислотой исключает высаливание органической добавки из высококонцентрированного щелочного электролита, что спосоствует устранению пассивации анодов

Снижение концентрации Компонентов ниже предлагаемого уровня существенно снижает производительность процесса электролиза, увеличение их выше верхнего уровня приводит к ухушению стабильности электролита.

Синтез сополимера осуществляют следующим образом: 25%-ный водный раствор полиэтиленимина (мол, вес. 4000-10000) смешивают с 25%-ным водным раствором акриловой кислоты в необходимой пропорции (молярное соотношение 4:1 соответствует 2,5 кратному избытку раствора полиэтилеимина) , и после кратковременного перемешивания реакционную смесь нейтрализутот добавлением 25%-ного водного раствора серной кислоты. Дл достижения, нейтральной реакции раствора требуется 0,6 вес. ч. серной кислоты на 1 вес.ч. полиэтиленимина Нейтральную реакционную смесь дпя завершения сополимеризации нагревают до кипения при перемепшвании 3-4 ч.

Реакция протекает по следукяцей схеме:.

r-CH,-CH,-NH-3,- СНг СНСООН , L-CH2-CH,,-N-Jx.CH,-CHj,-NH- , CHj -CHj-COOH

где п - степень полимеризации полимеризации полиэтиленимина, п 100-250; х 1/100 п-п. Полученный сополимер, представлянщий собой полимерную аминокислоту, может быть обезвожен, например, в вакууме при 50-60 С в каучукоподобный твердый полимер. Однако ёолеё удобно использование и хранение его в виде водного раствора, полученного в процессе синтеза по описанному способу. Установлено, что

такие растворы вполне стабильны при хранении в течение 1 года.

Описанным способом могут быть сийтезированы сополимеры полиэтиленимина с акриловой кислотой при различном соотношении карбоксильных и аминных группировок (в пределах от 1:100 до 1:1) в зависимости от объемов взятых для реакции компонентов. Растворимость сополимеров в водных растворах щелочи с повышением содержания карбоксильных групп возрастает.

Сополимер полиэтиленимина с акриловой кислотой представляет собой вяз. кую прозрачную жидкость с различной интенсивностью окраски преимущественно желто-коричневых тонов.

Сополимер вводят в электролит

цинкавания в виде 20-25%-ных водных растворов.

Для достижения эффекта блескообразования в электролиты, содержащие сополимер полиэтиленимина с акриловой кислотой, могут быть введены

известные блескообразователи, например: анисштьдегидбисульфит, полиэпоксиамины, ароматические альдегиды и другие соединения.

гт

Примеры электролитов цинкования, содержапщх сополимер полиэтиленими.на с акриловой кислотой:

1.В электролите состава, г/л: Окись цинка (в пересчете на металл)20 Едкий натр 200 Сополимер полиэтиленимина с 25%-ной акри„. ловой кислотой1

0„-О

при температуре 20 С получены качественные светлые осадки цинка в интервале плотности тока 0,2-2 А/дм с катодным выходом по току 95-100%.

2.В электролите состава, г/л: Хлористый цинк (в пересчете на металл)50. Едкий натр 400 Сополимер полиэтиленимина с 50%-ной акриловой кислотой20

при температуре 22°С получены каче ственные светлые осадки цинка в интервале плотности тока 0,2-4 А/дм с катодным выходом по току 90-99%.

3.В электрол11те состава, г/л: Сернокислый цинк (в пересчете на металл) 35

Едкий натр300

5836232 .6

Сополимер полиэтилен-0,2-3 А/дм с катодным выходом по

имина с 30%-ной акри-. току 82-99%.

ловой кислотой10,5.

при температуре 18°С получены свет- Экспертиментальные данные по лые мелкокристаллические осадки цин- 5 опробованию электролита цинкования ка в интервале плотности тока . приведены в табл. 1.

Т а б л к ц а 1

Окись цинка (в лересчете на металл)

Хлористый цинк (в пересчете на металл)

Сернокислый цинк (в пересчете на металл)

Едкий натр

Сополимер ПЭИ с акриловой кислотой

Температура, С

Интервал DJ, качественных покрытий, А/дм

Катодный выход по току, %

Анодный выход по току, %

Стабильность работы без корректирования, сутки

X

Рассеивающая способно ЖприД А/дм 2.

Структура осадка, внешний вид

Толщина беспористого осадка, мкм

Электролит согласно изобретению бьш опробован на установке барабанного типа в сравнении с электролитом - прототипом.

УСЛОВИЯ проведения процесса следующие:

20

50

0,2-4

0,2-3

82-99 90-99 99-100

99-100

60

30

15

58

55

62

Мелкозернистое. светлое покрьгтие, полублестящее, без питтинга

6-8

4-6

7-9

Объем электропила

Загруз;ка изделий

300-500 в барабан, г Токовая нагрузка 6-7 на ванну f А Поверхность загружаемых в барабан деталей, дм Расчетная плотность тока,А/дм Поверхность анодов (максимальная для данной кон 2. струкции ванны;, дм Температура комнатная, € Время цинкования, мин Цинкование деталей в барабане осуществляется при одних и тек же услоНапряжение на ванне, В В течение всех загрузок 1-1,5 Состояние анодов

12-15 в течение

Скорость осаждения, мкм/ч всех загрузок

Содержание в электролите ионов цинка, г/л (в пересчете на 0) после 20 загрузок

Полученные результаты указывают на то, что в условиях цинкования деталей в барабанах изобретенный электролит имеет явные преимущества перед известным, содержащем сополимер полиэтиленимина с ароматическим альдегидом. Основным преимуществом йвляется возможность получения стабильности состава и технологических параметров в процессе длительного электролиза, что устра:| яет необходимость частых и трудоемких коррек836235 10 15

12-15

первые три загрузки, в дальнейшем посте- . пенно снизилась до 5-6

6,2

тировок электролита и упрощает его эксплуатацию.

Электролит по данному изобретению может быть использован для замены цианистых на предприятиях различных отраслей промьшШенности,

Использование электролита в производстве позволит повысить производительность и стабильность процесса Электролиза, снизить расходы по тех)шке безопасности. Экономический В течение всей ра-После второй загрузботы (20 загрузок)ки аноды запассивианоды находилисьрованы: покрыты в активном состоя-плотной (несмываемой) НИИ, покрыты легкопленкой темно-синего. смываемой пленкой.цвета шлама 8 ВИЯХ в изобретенном электролите, состава, г/л: окись цинка 25, едкий натр 180, сополимер полиэтиленимина с акриловой кислотой 5, и в электролите - прототипе состава, г/л: окись цинка 15, едкий натр 100, сополимер полиэтиленимина с ароматическим альдегидом (ванилином) в мольном отношении 1:0,5-5. в результате проведения серии параллельных экспериментов (по 20 загрузок в каждом электролите) получены результаты, которые представлены в табл, 2, Таблица 2 После второй нагрузки 8-10

)ффект составит 100 000 руб. при )бъеме электролита Юн.

Формула изобретения

Электролит цинкования, содержащий соль цинка, едкий натр и продукт конденсации полиэтиленимина с кислородсодержащим органическим соедннением, отличающийся тем, что, с целью устранения пассивации анодов, он в качестве продукта конденсации полиэтиленимина с кислородсодержащим органическим соединением содержит сополимер полиэтилимина с акриловой кислотой при следукицем соотношении компонентов, г/л: Соль цинка (в пересчете на металл) - 20-50 Едкий натр200-400

Сополимер полиэтиленимина с акриловой кислотой1-20

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент США № 3915815, кл. 204-55, 1975 (прототип).