Электролит для осаждения покрытий сплавом цинк-кобальт

 

Использование: в автомобильной промышленности , машиностроении, приборостроении для защиты от атмосферной коррозии. Сущность изобретения: электролит содержит, г/л: сульфат и/или хлорид цинка (в пересчете на металл) 10-50, сульфат и/или хлорид кобальта (в пересчете на металл ) 5-15, хлористый аммоний или NaCI и KCI (в пересчете на ионы хлора) 20-115, борную кислоту 15-35, сульфат натрия 20-30, бензилиденацетон 0,1-0,5, никотиновую кислоту или ее натриевую соль 2-8, сульфосалициловую или салициловую кислоту и/или их натриевую или аммонийную соли 0,5-6, этокси.лированный нонилфенилполигликолевый эфир 2-8, зтоксилированный бутиндиол 0,3-0,8. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (я)5 С 25 О 3/56

ГОСУДАРСТВЕ1+ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР),. гн1.. гкг»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

»

° »

5-15

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4885113/26 (22) 17.09.90 (46) 07,05.93. Бюл, ¹ 17 (71) Институт физической химии АН СССР (72) В.И.Ануфриева, В.H.Êóäðÿâöåâ, К.С.Педан, С.С.Плетенев, М.С.Николаева, Г.М.Райчевски, С,С,Рашков и Р.Б.Банова (56) Авторское свидетельство СССР № 254292, кл. С 25 0 3/56. W.Ì I.Ñ. Verberne-Trans, Inst. Met.

FinIshlng, 1986, 64, р,30.

Патент США ¹ 4439283. кл. С 2503/56, 1984.

Патент США ¹4543166, кл, С2503/56, 1985. (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ СПЛАВОМ ЦИНК-КОБАЛЬТ

Изобретение относится к электроосаждению покрытий сплавами цинк-кобальт и может найти применение в автомобильной промышленности, машиностроении, приборостроении для обеспечения защиты деталей широкой номенклатуры от атмосферной коррозии.

Цельизобретения-уменьшениесодержания кобальта в покрытии до уровня не более 1 мас.ф и обеспечение более высокой стабильности химического состава покрытия в рабочем интервале катодных плотностей тока.

Поставленная цель достигается тем, что электролит для осаждения покрытий сплавом цинк-кобальт, содержащий хлористые и/или сернокислые соли цинка и кобальта, хлористый аммоний и/или хлориды щелочЫ2 1813808 А1 (57) Использование: в автомобильной промышленности, машиностроении, приборостроении для защиты от атмосферной коррозии. Сущность изобретения: электролит содержит, г/л; сульфат и/или хлорид цинка (в пересчете на металл) 10-50, сульфат и/или хлорид кобальта (в пересчете на металл) 5-15, хлористый аммоний или NaCI u

KCI (в пересчете на ионы хлора) 20-115, борную кислоту 15-35, сульфат натрия 2030, бензилиденацетон 0,1-0,5, никотиновую кислоту или ее натриевую соль 2-8, сульфосалициловую или салициловую кислоту и/или их натриевую или аммонийную соли

0,5-6, этоксилированный нонилфенилполигликолевый эфир 2-8, этоксилированный бути нди ол О, 3-0, 8. 2. та бл. ных металлов, барную кислоту, блескообра- Со зующую добавку, дополнительно содержит сульфат натрия и в качестве блескообразующей добавки смесь, состоящую из никоти-" новой кислоты или ее натриевой соли, бензилиденацетона, сульфосалициловой или салициловой кислот и/или их натриевые CO или аммонийные соли предельного ПАВ—

Етокоилироелннего нонилфенилполиглико- р» левого эфира и непредельного ПА — зтоксилированного бутиндиола при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сульфат и/или хлорид цинка (в пересчете на металл) 10 50

Сульфат и/или хлорид кобальта (в пересчете на металл) 1813808

0,5-6

Хлористый аммоний / или NaCI и КС1 (в пересчете на ионы хлора) 20-115

Борная кислота 15-35

Сульфат натрия 20-30

Бензил идена цетон 0,1-0,5

Никотиновая кислота или ее натриевая соль 2-8.

Сульфосалициловая кислота или салициловая кислота или их натриевые или аммонийные соли

Зтоксилированный нонилфенилполигликолевый эфир 2-8

Этоксили рован ный бутандиол 0,3-0,8

В электролите такого состава при рН

3 5-5, температуре 15-35 С в интервале катодных плотностей тока 1-6 А/дм осаждаются блестящие покрытия сплавом цинк-кобальт, содержащие 0,3-1,1 мас.% ко- бальта.

Предлагаемый электролит отличается высокой стабильностью своего химического состава и состава сплава, имеет высокую рассеивающую способность (до 20% по методу Хэринга-Блюма) и в рабочем диапазоне . плотностей тока обеспечивает высокий выход по току сплава — 96-99%.

Методика приготовления электроли а состоит в последовательном растворении солей цинка и кобальта, хлоридов натрия, аммония и калия и сульфата натрия в обьеме воды, составляющем не менее 0,8 от необходимого объема электролита. Далее в раствор вводится барная кислота и затем — все остальные компоненты электролита в произвольном порядке. После приготовления и фильтрации электролит готов к работе без предварительной проработки током. Электролиз проводится с обычными растворимыми цинковыми анодами.

В качестве непредельных ПАВ используют этоксилированный бутиндиол HO-CHf

C=CH20H-C= — С-СН -ОН, а в качестве предельного ПА — этоксилированный. нонилфенилполигликолевый эфир, имеющий общую формулу CnH2nlO(CH2CH20)mX, где! — водород или арилрадикал; Х вЂ” водород, группа ЯО Н или ЯОзН; n = 8 — 18; m = 10 — 20 с мол.м. 600-1500.

Далее обобщены примеры реализации предлагаемого состава электролита в сравнении с электролитом-прототипом.

Характеристики предлагаемого состава электролита, В табл.1 и 2 приведены примеры составов предлагаемого электролита и прототипа

35 и характеристики покрытия, обосновывающие заявляемые диапазоны концентраций и достижение положительного эффекта.

Состав прототипа: хлорид цинка 73 г/л; шестиводный хлористый кобальт 32 г/л; хлористый натрий 125 г/л; барная кислота

30 r/л; 2,4,7,9-тетраметил-5-децин-4,7-диол этоксилированный 30 моль окиси этилена

4,5 г/л; 4-фенил-3-бутен-2-он 60 мг/л; четвертичный бутилникотинатдиметилсульфат

30 мг/л; натриевая соль 4-фенил-4-сульфобутан-2-она 50 мг/л; бензоат натрия 2 мг/л.

В электролитах 1-7 выход по току сплава цинк-кобальт составляет примерно 96-99%, рассеивающая способность (по ХэрингуБлюму) — до 20%, Сравнение данных табл.1 и 2 с данными для электролита-прототипа показывает, что предлагаемый состав электролита обеспечивает более низкую концентрацию кобальта в покрытии, причем эта концентрация обеспечивает такую же коррозионную стойкость покрытия, как и более высокая концентрация кобальта. В результате достигается экономия кобальта и зависимость его концентрации в покрытии от плотности тока практически не зависит от времени проработки током, что также выгодно отличает предлагаемый электролит от электролита-прототипа, Примеры 2-6 в табл.1 и 2 обосновывают оптимальный состав электролита.

Технико-экономическая эффективность может быть оценена после опытно-промыШленного опробования предлагаемого элекгролита. Зкономический эффект Ot внедрения предлагаемого раствора не может быть определен в связи с разнообразием возможных областей применения цинк-кобальтовых покрытий и отсутствием данных опытно-промышленных испытаний.

Формула изобретения

Электролит для осаждения покрытий сплавом цинк-кобальт, содержащий хлористые и/или сернокислые соли цинка и кобальта, хлористый аммоний и/или хлориды щелочных металлов, борную кислоту, блескообразующую добавку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения стабильности химического состава покрытия, он дополнительно содержит сульфат натрия, а в качестве блескообразующей добавкисмесь, состоящую из бензилиденацетона, никотиновой кислоты,или ее натриевой соли, сульфасалициловой или салициловой кислот и/или их натриевых или аммонийных солей, предельного ПА — зтоксилированного нонилфенилполигликолевого эфира и непредельного ПА — этоксилированного

1813808

20-30

О, 1-0,5

2-8

10-50 5

0,5-6

2-8

20-115

15-35

0,3-0,8

Таблица 1

Составы предлагаемого электролита бутиндиола при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сульфат и/или хлорид цинка (в пересчете на металл)

Сульфат и/или хлорид кобальта (в пересчете на металл)

Хлористый аммоний и/или NaCI и КС! (в

: пересчете на ионы хлора)

Борная кислота

Сульфат натрия

Бензилиденацетон

Никотиновая кислота или ее натриевая соль

Сульфосалициловая или салициловая кислота и/или натриевая или аммонийная соли

Этоксилированный нонилфенилполигликолевый эфир

Этоксилированный бутиндиол

1813808

Продолжение табл.1.

Таблица 2

Элект олит

Параметры осаждения, химический состав и коррозионная стойкость

20

3,5 рН злектролита. Температура, С

Интервал катодных плотностей тока, А/дм

20

25

1 — 6

1--6

1 — 6

Содержание кобальта в покрытии, мас.%

Содержание кобальта в покрытии, мас., после пропускания 120 А ч/л с

0,1 — 2,3

0,3 — 1,05

0,3 — 0,95

0,29 — 0,9 корректировкой состава электролита

Коррозионная устойчивость

0,35 — 3,1

0,26 — 1,1

0,35 — 1,1

0,27 — 0,85 хроматированных покрытий толщиной 10 мкм (в часах испытаний в камере солевого тумана до появления красных продуктов ржавления стальной основы — 10).

Указанный интервал соответствует интервалу концентраций кобальта в покрытии после пропускания

120 А ч/л

780-1460

750 †14

720-1450 700 — 1400

Параметры осаждения цинк-кобальт, его химический состав и коррозионная стойкость

1813808

Продолжение табл.2.

Элект олит

Параметры осаждения, химический состав и коррозионная стойкость прототип

1 — 6

1 — 6

1 — 6

Содержание кобальта в покрытии, мас.

0,2 — 3,2

1,3 — 3,25

0,29 — 0,85

0,35 — 0,8

Содержание кобальта в покрытии, мас., после пропускания 120 А ч/л с корректировкой состава элек0,45 — 3,5

0,36 — 0,98

0,29 — 0,95

0,1-2,4 тролита

Коррозионная устойчивость хроматированных покрытий толщиной 10 мкм (в часах испытаний в камере солевого тумана до появления красных продуктов ржавления стальной основы — 10).

Укаэанный интервал соответствует интервалу концентраций кобальта в покры700 †13

440 †14

710-1420

Составитель В.Ануфриева

Техред М.Моргентал Корректор H.Ревская

Редактор Е.Хорина

Заказ 1813 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 рН электролита

Температура, С

Интервал катодных плотностей тока, А/дм тии после пропускания

120 А ч/л

30

20

20