Водный раствор для контактного меднения изделий из углеродистой стали
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
сОюз ООВетских
СОЩМЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
gg g С 23 С 18/54
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи и 1нт ocQp
ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ j " - " :" : .I
Н kSTQPCNOMV СВИДатВЪатвм
° °
° Ф ю (21) 4113924йз-02 (22) 05.09.86
- (46) 30. 12. 88. Бюл. 1з 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности (72} Ж.Ф.Коровай, В.Д.Носарь, Л.М.Фролова, А.С.Максименко, Ю.Г.Пеньков, Е.М,Кричевский, Г.Г.Поклонов, Н.Г.Манохина, Ф.В.Линчевский и.Н.И.Мирошниченко (53) 621.793.32:669.38 (088.8) (56) Липкин Я.Н. и Штанько З.М. Химическая и электрохимическая обработка стальных труб. М.г Металлургия, . 1982, с.75-88.
Патент США У 4563217» кл. 1061,23, опублик, 1986.
Заявка ФРГ В 2049061, кл. С 23 С 3/02, опублик. 1980
Липкин Я.Н. и Штанько В.М. Химическая и электрохнмическая обработка стальных труб. М;: Металлургия, 1974, с.65,73.„Я0„„1447930 А1 (54) ВОДНЬЙ РАСТВОР ДЛЯ КОНТАКТНОГО
МЕДНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ
СТАЛИ (57) Изобретение относится к нанесению металлических покрытий, в част" ности к растворам контактного меднения ° Цель изобретения - снижение пористости и исключение отслаивания покрытия при повышенных температурах эксплуатации раствора. Раствор содер» жит, мас.Ж: серно-кислая медь 2,04 ° 5; серная кислота 3,5-6,5, поверхностно-активное вещество (ПАВ) 0,10О, 15 вода остальное. Использование в качестве ПАВ оксиэтилированного
Ф моноалкнлфенола на основе тримеров пропнлена МАФ-12 обеспечивает полу« чение сплошных, прочно сцепленных с основой, малопористых (.10-17 пор/ . /см ), блестящих медных покрытий на углеродистых сталях в широком интер. вале температур 20-60 С, повышает ,работоспособность раствора до
1 ° 41 м /л, снижает продол»мтельность получения покрытия (подсмаэочный слой перед обработкой давлением) толщиной
5-6 мкм до 30-40 с, в два раза снижает загрязнение окружающего водного бассейна. 4 табл.
1447930
Я -.о(сн,сн,о)„н
Изобретение относится к нанесению металлических покрытий, в частности к растворам контактного меднения, и может быть использовано в машиностро- 5 ительной и,металлургической отраслях промьппленности при нанесении медных покрытий в качестве попсмазочного слоя при обработке металлов давлением, например, при волочении электросварных труб иэ углеродистых сталей.
Цель изобретения - снижение пористости и исключение отслаивания покрытия при повышенных температурах эксплуатации раствора. 15
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Образцы электросварных труб из стали 10 размером 57х2,6 мм высотой
40 мм травили в 207-м растворе серной 20 кислоты с добавкой 1 г/л ингибитора коррозии ХОСП-10 при 65©C в течение
15 мин, промывали холодной водой, после чего проводили их контактное меднение в предлагаемом растворе, со- 25 держащем, мас,%: сернокислая медь
2,0-4,5, серная кислота 3,5-6,5, поверхностно-активное вещество (ПАВ) оксиэтипированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена МАФ-.-12
О, 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 покрытия, Стабильность работы раствора характеризовались качеством получаемого в нем покрытия, а именно адгезией к металлу, пористостью, сплошностью и цветом. Адгезию покрытия определяли:по методу "риски", т.е. по отслаи40 ванию покрытия в месте пересечения двух взанмноперпендикулярных рисок.
Пористость определяли подсчетбм количества 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.50 часть расчетного количества воды и при тщательном перемешивании вводили расчетное количество серной кислоты и серно"кислой меди, Затем отдельно в небольшой части воды при 60 С раст-55 воряли расчетное количество МАФ-12
A и добавляли к приготовленному раствору серной кислоты и серно"кислой меди, после чего добавляли . оставшуюся часть расчетного количества воды и тщательно перемешивали.
Использование в растворе ПАВ МАФ12 представляет собой светло-желтую жидкость или пасту с содержанием основного вещества более 987, рН 17.ного водного раствора составляет от
7 до 9. Температура помутнения продукта при концентрации 1,0 мас.Х не ниже 80 С. Его структурная формула где R — - углеводородный радикал на основе тримеров пропилена со структурной. формулой и п — степень оксиэтилирования, равная t0-12. 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, ОП-10, сапаль, сульфопонат, MAC-12 обеспечивает стабильное протекание процесса меднення в широком интервале температур (20-60 С). Последнее особенно важно, когда в технологической схеме производства не представляется возможным осуществить снижение темпе. ратуры обрабатываемых изделий, В известных растворах с добавками приведенных известных ПАВ при повышенных температурах стальных иэделий (выше
40 ) нарушаются их адсорбционные свойства, при этом резко усиливается процесс растворения железа, т.е. обменные реакции сдвигаются в сторону растворения без эквивалентного высаждения 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 м2 /л, в то время как известного (6) О, 36 м /л.
При содержании. серной кислоты менее 3,,5 мас.Ж преобладает рост крупТ а б л и ц а
2 3 4 5
Компоненты Содержание компонентов в растворах, мас.й
Серная кислота
7,0 6,0
790
3,0
5,0 6,5
3,5
Серно-кислая медь
3,3 4,5 1 5 5,0
0,12 0,15 0,05 0,2
1,0 1,5
2,0
ИАФ-12
ОП-10
Вода
0i1
0,7 1,0
9108 8885 8545 878 913 915
94,4 з 14479 ных кристаллов и даже дендритов, что ведет к увеличению пористости покрытия и снижению его сцепления с металлом. При избытке серной кислоты (6oлее 6,5 мас.X) происходит быстрое
5 растворение железа без эквивалентного осаждения меди, в результате чего образуется рыхлое осыпающееся покрытие. 10
При содержании серно-кислой меди менее 2 мас.X в приэлектродном слое создается недостаток ионов меди, что. приводит к несплошности покрытий и также повышению их пористости, Повышение концентрации соли меди более
4,5 мас,X экономически нецелесообраз но и относительно обрабатываемых материалов не приводит к улучшению характеристик процесса и покрытий.
Содержание МАФ-12 в растворе менее О, 1 мас.X не обеспечивает эффекта его стабилизации в температурном ин! тервале 20-60 С, а увеличение более
О, 15 мас.X сопровождается резким сни- 2В жением 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 медиеиии в предлагаемом растворе образуется покрытие розового цвета с металлическим блеском сплошное с незначительной пористостью (1017 пор/см ) и хорошей адгезией к металлу, в то время как в известном
4 растворе при 20 С покрытие не осаждается при 30-40 С, оно имеет хорошую адгеэию к металлу, низкую пористость и сплошность, но при температурах выше 40 С плохую адгеэию 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 Э мин до 40-60 с> снижает загрязнение окружающего водного бассейна за счет использования
ПАВ, имеющего более высокую степень биораспада (90X для ИАФ-12 и 45Х для
ОП-10) .
Формула изобретения
Водный раствор для контактного меднения изделий иэ углеродистой стали, содержащей серно-кислую медь, серную кислоту и неионогенное поверхностно-активное вещество, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения пористости и исключения отслаивания покрытия при повышенных температурах эксплуатации раствора, он в качестве поверхностно-активного вещества содержит оксиэтилированный моноалкилфенол на основе . тримеров пропилена (ИАФ-12) при следующем соотношении компонентов, мас.Xt
Серно-кислая медь 2,0-4,5
Серная кислота 3,5-6,5
ИАФ-12 О, 10-0, 15
Иода Остальное
1447930
Таблица 2
Раст- Пористость покрытий, пор/см, при температуре вор меднения, С
1 1
40 50 60
20 30
10
10
24 Сплошной фон пор
То же
24 Таблица 3
Раст- Качество покрытий (адгезия, сплошность, цвет) при температуре вор меднения, С .о
20 30 40 50
Ф
1 Блестящие сплошные не отслаиваю2 щиеся от основы розового цвета
3.
4 Бледные неравномерные несплошные
5 отслаивающиеся темного цвета
Стирается при протирке, . темного цвета
То же То же
7 То же
Т а б л и ц а 4
Раствор
Толщина покрытия, мкм, за 1 мин в растворах
1-3 и за 3 мин в растворе 6 нри температуре меднения, С:
1 ) 1 1
20 30 40,,50
5,7
6,0
6,1
5 7
5,7
6,1
40 56 57
693 отсл.
17 17 17
12 12 12
12 12 12
Сплошной фон пор
То же
30 24
30 24
6 Бледные не Блестящие Блестящие . отслаиваю- сплошные не сплошные рощиеся отслаивающи зового цвета еся розового не отслаива цвета ющиеся
5,1 5,5 5,7
51 56 57
5,2. 5,6 5,7
Отслаиваю- Отслаивающищиеся тем- еся темного ного цвета цвета