Электролит для осаждения покрытий из сплава цинк-никель
Изобретение относится к гальванотехнике . Целью изобретения является повышение физико-механических свойств покрытий толщиной не менее 30 мкм. Это достигается тем, что в известный электролит, содержащий хлорид цинка, хлорид никеля, хлорид аммония, уксусную кислоту и вещество , выбранное из группы, включающей салициловую кислоту, сульфосалициловую кислоту, салициловокислый натрий и сульфосалициловокислый натрий, дополнительно введена N-фенилантрониловая кислота при следующем соотношении компонентов, г/л: хлорид цинка 50-200; хлорид никеля 10-150; хлорид аммония 50-250; уксусная кислота 5-40; вещество, выбранное из указанной группы 0,5-5; фенилантрониловая кислота 0,1-1. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s С 25 D 3/56
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4845865/02 (22) 28.05.90 (46) 15.05.92, Бюл. ¹ 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности (72) В.Н. Агапов, В.А. Попович, Э.А. Дервоед и В.П. Куприн (53) 621.357.7: 669.5 24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 718502, кл. С 25 D 3/56, 1978. (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ И3 СПЛАВА ЦИНК вЂ” НИКЕЛЬ (57) Изобретение относится к гальванотехнике. Целью изобретения является повышеИзобретение относится к гальванотехнике, в частности к электролитическому осаждению покрытий из сплава цинк-никель на металлические изделия, например на муфты к водогазопроводным трубам.
Известен электролитдля осаждения покрытий из сплава цинк — никель, содержащий г/л: соль цинка (в пересчете на цинк)
24,2 — 97; соль никеля (в пересчете на никель)
2,4 — 36; соль аммония 17 — 85; уксусная кислота 5 — 40; салициловая или сульфосалициловая кислота 0,5 — 50; моноэтаноламин
1,0 — 3,0; диэтилоксалат 1,5 — 4,5, Такой электролит стабилен в работе и обеспечивает получение износостойких пластичных покрытий при повышенных плотностях тока (до 13 А/дм2).
Однако этот электролит имеет недостаточную рассеивающую и кроющую способность. Это приводит к неравномерному,, Ж„„1733505 А1 ние физико-механических свойств покрытий толщиной не менее 30 мкм. Это достигается тем, что в известный электролит, содержащий хлорид цинка, хлорид никеля, хлорид аммония, уксусную кислоту и вещество, выбранное из группы, включающей салициловую кислоту, сульфосалициловую кислоту, салициловокислый натрий и сульфосалициловокисл ый натрий, дополнител ьно введена N-фенилантрониловая кислота при следующем соотношении компонентов, г/л: хлорид цинка 50-200; хлорид никеля
10 — 150; хлорид аммония 50 — 250; уксусная кислота 5 — 40; вещество, выбранное из указанной группы 0,5 — 5; фенилантрониловая кислота 0,1-1. 2 табл. распределению покрытия на сложнопрофилированных изделиях, например при нанесении покрытий на резьбу муфт. В результате толщина покрытия на вершине резьбы в 2 — 3 раза больше, чем во впадине, что отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках резьбовых соединений труб.
Известен электролит для осаждения покрытий из сплава .цинк — никель, содержащий г/л: хлорид цинка 12,5 — 90; хлорид никеля 5 — 60; хлорид аммония 5 — 120; анионное ПАВ 0,2-2,5. Из данного электролита получают равномерные по толщине блестящие покрытия, толщиной до 15 мкм.
Однако в данном электролите рабочие плотности тока невелики (5 — 7 А/дм ), а со2 став электролита требует частой корректировки, Стабильность работы этого электролита составляет 30-40 А ч/л.
1733505
Наиболее близким к предлагаемому является электролит для осаждения покрытий из сплава цинк-никель, содержащий г/л: хлорид цинка 50 — 200; хлорид никеля 10150; хлорид аммония 50 — 250; уксусную кислоту 5 — 40; вещество, выбранное из группы, включающей салициловую кислоту, сульфосалициловую кислоту, салициловокислый натрий или сульфосалициловокислый натрий 0,5 — 5.
Электролит стабилен в работе и обеспечивает получение покрытий толщиной 20 мкм с удовлетворительными физико-механическими свойствами при плотностях тока до 20 А/дм . Более толстые покрытия, свыше 30 мкм, неравномерны по толщине и характеризуются неравномерным распределением никеля в покрытии. Эти недостатки связаны с разнородностью адсорбционного слоя, приводящей к образованию осадков с хаотической ориентацией кристаллов в объеме покрытия.
Целью изобретения является повышение физико-механических свойств покрытия толщиной не менее 30 мкм, наносимых на резьбовые поверхности.
Сущность изобретения заключается в том, что электролит, содержащий хлорид цинка, хлорид никеля, хлорид аммония, уксусную кислоту и вещество, выбранное из группы, включающей салициловую кислоту, сульфосалициловую кислоту, салициловокислый натрий и сульфосалициловокислый натрий, дополнительно введена N-фенилантрониловая кислота при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хлорид цинка 50-200
Хлорид никеля 10 — 150
Хлорид аммония 50-250
Уксусная кислота 5 — 40
Вещество, выбранное из указанной группы 0,5-5
N-фенилантрониловая кислота 0,1 — 1,0
Электролиты для осаждения покрытий из сплава цинк — никель приготавливали с использованием реактивов марки "ч" или
"х,ч." Применяли хлорид цинка, хлорид никеля, хлорид аммония, уксусную кислоту, салициловую кислоту, сульфосалициловую кислоту, салициловокислый натрий, сульфосалициловокислый натрий и N-фенилантрониловую кислоту, Электролит готовили путем последовательного растворения солей аммония, никеля и цинка в 3/4 объема дистиллированной воды, подогретой до 60 С. Затем в электролит вводили уксусную кислоту, салициловую или сульфосалициловую кислоту или их натриевую соль и N-фенилантрониловую кислоту, Раствор водой доводили до 1 л.
Составы электролитов приведены в табл.1.
Опробование электролитов проводили на образцах из стали 3 размером 40х80х2 мм и муфтах к водогазопроводным трубам. Температуру электролита поддерживали 25 +
+ 3 C. Толщина покрытий составляла 35+
+ 5 мкм. Рабочую плотность тока (допускаемую) определяли по ячейке Хулла при токовой нагрузке 4А. Микротвердость покрытий определяли с помощью прибора ПМТ-3.
Пластичность покрытий определяли методом гиба. Скорость коррозии покрытий рассчитывалась гравиметрическим методом по потере массы образцов за 1000 ч испытаний протоке минерализованной синтетической воды (скорость протока 1,5 м/с), что соответствует условиям эксплуатации водопроводных труб. Стабильность работы электролита оценивалась по частоте корректировки состава раствора и количеству пропущенного электричества, B табл.2 приведены результаты испытаний.
Как видно из приведенных данных в (табл.2, состав электролита (ЛЬМ 1 — 3, 6 — 8, 11 — 13, 16 — 18) обеспечивает нанесение цинк-никелевых покрытий толщиной 35+
+ 5 мкм при высоких плотностях тока (до
23 А/дм ), микротвердость которых составляет 258 — 366 кг/мм, что в 1,2 — 1,6 раза выше по сравнению с прототипом (МN
21 — 24). Кроме, того, скорость коррозии покрытий составляет 0,32 — 0,70 г/дм, а изде2 лия выдерживают 6 — 9 гибов под углом 90 до отслоения, покрытий, что в 1,8 — 2,0 раза выше по сравнению с прототипом, Приведенные в табл.2 результаты испытаний показывают, что введение N-фенилантрониловой кислоты обеспечивает стабильность работы электролита (90110 А г/л) при рабочих плотностях тока 20—
23 А/дм .
Применение электролитов с запредельными значениями нецелесообразно, так как при низких концентрациях (МN
4,9,14,19) компонентов в растворе полученные покрытия по микротвердости, скорости коррозйи и пластичности практически не отличаются от известных. При высоком содержании компонентов в растворе N N
5,10,15,20) наблюдается высаливание добавок в объем электролита, что требуют его фильтрации.
Таким образом, использование предлагаемого электролита позволяет повысить физико-механические свойства покрытий из сплава цинк — никель толщиной не менее
30 мкм.
1733505
Это связано как со специфической адсорбцией N-фенилантрониловой кислоты на поверхность стали, так и с возможным образованием комплексных соединений с ионами никеля, что приводит к ингибитированию процесса сплавообразования, создавая предпосылки для получения плотных, мелкокристаллических, однофазных осадков с более высоким содержанием никеля в сплаве, а, соответственно, снижению скорости коррозии, повышению микротвердости и пластичности покрытий. При этом образуются осадки сплава цинк-никель с высокой степенью совершенства текстуры и преимущественной кристаллографической ориентацией кристаллов (1".20), параллельной поверхности катода.
Формула изобретения
Электролит для осаждения покрытий из сплава цинк-никель, содержащий хлориды цинка, никеля, аммония, уксусную кислоту и
5 вещество, выбранное из группы, включающей салициловую кислоту, сульфосалициловую кислоту, салициловокислый натрий и сульфосалициловый натрий, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения
10 физико-механических свойств покрытий толщиной не менее 30 мкм, он дополнительно содержит N-фенилантраниловую кислоту при следующем соотношении компонентов, г/л:
15 Хлорид цинка 50-200
Хлорид никеля 10-150
Хлорид аммония 50-250
Уксусная кислота 5 — 40
Вещество, выбран20 ное из указанной группы 0,5-5
N-фенилантраниловая кислота 0,1-1,0
Таблица 1
Содержание коипонентов, г/л
Электролит, IP
Уксусная кислота
Хлорид аммония
Салици-ICyr,üôîНатрий сульфосалициловокислый
Вода
Натрий салиI -фенилантрониловая
Хлорид никеля
Хлорид цинка салициловая кислота циловокислый лавая кислота кислота (фдк) До 1 л
То же
0,9
5
0,3
0,9
5
0,3
6 о,S
9 о ° 3
0,9
9
0,3
6 с эапредельными вначениями 11тГ 4,9,9,10,14,19,19,20. 1к 21-24 - прототип. добавки е объем пл-. тролита.
Il p и м е ч а н и е . Электролиты
Электро. питы
1Ь
Высаливание
2
4
6
8
11
12
13
14
19
l6
17
;8
19
20 г1
22
23
1 20
4о
220 .,о
120
17о
8о
17о
1О
8о
8о
17о
8о
8о
8о
40 г8о
So
1S0
28о
1 О
1So
Ьp
150
29
45 с
29
49
29
4Р
29
49
25 г9
0,1
0,9
1,О
0,08
1,2е
0,1
0,9
1,0 о,о8
О, 2!!
О,1
0,5
1,0
0,08
1,2 .0,1
0,9
1,О о,os
1 гт
II !! !
l !! !! !! !
II
lI !
I !! !! !
II !
l !
\ !
I !
1733505
Таблица 2
Показатели
Электролит, hL
Стабильность работы электролита, А г/л
Рабочая плотность тока, А/дм
Пластичность по
ГОСТ
9.302 — 89
Скорость коо- Микротверрозии, г/дм дость, кг/мм
Составитель В.Агапов
Техред М.Моргентал
Корректор Э.Лончакова
Редактор Е.Копча
Заказ 1641 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
2
4
6
8
11
12
13:
14
16
17
18
19
21
22
23
0,62
0,51
0,46
0,92
0,46
0,61
0,45
0,32
0,84
0,32
0,61.
0,52
0,41
0,78
0,42
0,70
0,62
0,51
0,80
0,53
0,93
0,91
1,05
0,96
356
258
304
232
359
262
296
348
228
258
294
346
232
218
224
216
21
23
23
19
21
22
19
22 . 21
21
22
22
21
23
23
19
19
108
106
94
102
92
108
92
108
92
