RU2292408C1 - Pyrophosphate containing electrolyte for depositing tin-zinc alloy - Google Patents
Pyrophosphate containing electrolyte for depositing tin-zinc alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2292408C1 RU2292408C1 RU2005131630/02A RU2005131630A RU2292408C1 RU 2292408 C1 RU2292408 C1 RU 2292408C1 RU 2005131630/02 A RU2005131630/02 A RU 2005131630/02A RU 2005131630 A RU2005131630 A RU 2005131630A RU 2292408 C1 RU2292408 C1 RU 2292408C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tin
- electrolyte
- alloy
- mol
- zinc
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гальваническому получению покрытий сплавом олово-цинк с содержанием олова 70-80%.The invention relates to the galvanic production of tin-zinc alloy coatings with a tin content of 70-80%.
Известны пирофосфатный, щелочно-цианистый электролиты на основе двухвалентных солей олова [1-2].Pyrophosphate, alkaline cyanide electrolytes based on divalent tin salts are known [1-2].
Недостатками всех электролитов, содержащих соли олова со степенью окисления +2 является их нестабильность в работе, так как олово (II) окисляется, что приводит к изменению состава сплава и качеству покрытия.The disadvantages of all electrolytes containing tin salts with an oxidation state of +2 are their instability in operation, since tin (II) is oxidized, which leads to a change in the composition of the alloy and the quality of the coating.
Из известных электролитов наиболее близким по составу и технологическим характеристикам является электролит, содержащий (г/л): хлорид олова дигидрат 34; оксид цинка 3-8; хлорид аммония 100; пирофосфат калия 144; желатин 0,5; гидразинсульфат 5-10 [3]. Однако вводимые антиоксиданты (восстановители), такие как гидразинсульфат, формалин, глюкоза, аскорбиновая кислота и др., не могут в полной мере решить данную проблему, так как они окисляются в процессе работы.Of the known electrolytes, the closest in composition and technological characteristics is an electrolyte containing (g / l): tin chloride dihydrate 34; zinc oxide 3-8; ammonium chloride 100; potassium pyrophosphate 144; gelatin 0.5; hydrazine sulfate 5-10 [3]. However, the introduced antioxidants (reducing agents), such as hydrazine sulfate, formalin, glucose, ascorbic acid, etc., cannot fully solve this problem, since they are oxidized during operation.
Техническим результатом предлагаемого электролита является получение полублестящих, хорошо сцепленных с основой покрытий сплавом олово-цинк, с высоким выходом по току. Электролит стабилен в работе.The technical result of the proposed electrolyte is to obtain semi-shiny, well adhered to the base coatings of the tin-zinc alloy, with a high current efficiency. The electrolyte is stable in operation.
Это достигается тем, что пирофосфатный электролит для нанесения сплава олово-цинк, содержащий (г/л): хлорид олова (II) двуводный (в пересчете на металл) 17-19, сульфат цинка семиводный (в пересчете на металл) 3,5-7,5, пирофосфат натрия десятиводный 130-155, желатин 1-2 дополнительно содержит редокс-активную добавку - фенотиазиновый краситель метиленовый голубой (метиленблау) (0,05-1,0)·10-3 моль/л.This is achieved by the fact that the pyrophosphate electrolyte for applying the tin-zinc alloy containing (g / l): tin (II) chloride is two-water (in terms of metal) 17-19, zinc sulfate is seven-water (in terms of metal) 3,5- 7.5, sodium pyrophosphate decahydrate 130-155, gelatin 1-2 additionally contains a redox active additive - phenothiazine dye methylene blue (methylene blau) (0.05-1.0) · 10 -3 mol / L.
Механизм действия редокс-активной добавки (метиленовый голубой) заключается в том, что при оптимальных значениях рН, катодной и анодной плотностях тока и температуры, редокс-активная добавка (метиленовый голубой) восстанавливается на катоде и является донором электронов для олова (IV), находящегося в электролите, восстанавливая последний до олова (II).The mechanism of action of the redox active additive (methylene blue) is that at optimal pH values, the cathode and anode current densities and temperatures, the redox active additive (methylene blue) is restored at the cathode and is an electron donor for tin (IV) located in the electrolyte, restoring the latter to tin (II).
В растворе устанавливается динамическое равновесие окисленной и восстановленной форм редокс-активной добавки и ионов олова (II) и олова (IV), при этом в электролите практически отсутствуют ионы олова (IV).The dynamic equilibrium of the oxidized and reduced forms of the redox active additive and tin (II) and tin (IV) ions is established in the solution, while tin (IV) ions are practically absent in the electrolyte.
Механизм действия редокс-активной добавки (метиленовый голубой) можно описать следующими уравнениями реакции:The mechanism of action of a redox active additive (methylene blue) can be described by the following reaction equations:
1. Восстановление редокс-активной добавки на катоде по уравнению (1).1. The recovery of the redox active additives at the cathode according to equation (1).
2. Восстановление ионов олова (IV) в объеме электролита редокс-активной добавки по уравнению (2).2. The recovery of tin (IV) ions in the electrolyte volume of a redox active additive according to equation (2).
Реакция 1Reaction 1
Реакция 2Reaction 2
He выявлены решения, имеющие признаки заявляемого электролита.He identified solutions with signs of the claimed electrolyte.
Для исследования влияния концентрации редокс-активной добавки на изменение концентрации олова (II), олова (IV) в электролите, выход по току сплава и содержание олова в сплаве был приготовлен водный электролит, состав которого приведен в таблице 1.To study the effect of the concentration of the redox active additive on the change in the concentration of tin (II), tin (IV) in the electrolyte, the current efficiency of the alloy, and the tin content in the alloy, an aqueous electrolyte was prepared, the composition of which is shown in Table 1.
Электролит готовился следующим образом.The electrolyte was prepared as follows.
В отдельной емкости растворяли, согласно составу электролита, соли олова и цинка. В другой емкости растворяли пирофосфат натрия. Затем в емкость с раствором солей олова (II) и цинка вливали раствор пирофосфата натрия. Образовавшийся осадок пирофосфатов олова и цинка отфильтровывали, промывали водой, а затем растворяли в оставшемся растворе пирфосфата натрия. В раствор вводили раствор желатина и раствор метиленового голубого, а затем доводили объем электролита до заданного.In a separate container, dissolved, according to the composition of the electrolyte, salts of tin and zinc. Sodium pyrophosphate was dissolved in another vessel. Then, a solution of sodium pyrophosphate was poured into a container with a solution of tin (II) salts and zinc. The precipitate of tin and zinc pyrophosphates formed was filtered off, washed with water, and then dissolved in the remaining sodium pyrophosphate solution. A solution of gelatin and a solution of methylene blue were introduced into the solution, and then the electrolyte volume was adjusted to a predetermined value.
Электролиз проводили в ванне при температуре электролита 30°С, катодной плотности тока 1,5 А/дм2, при соотношении рабочей поверхности катодов и анодов 1:2.The electrolysis was carried out in a bath at an electrolyte temperature of 30 ° C, a cathode current density of 1.5 A / dm 2 , with a ratio of the working surface of the cathodes and anodes 1: 2.
Электролиз вели до достижения 14 А·ч/л.Electrolysis was carried out to achieve 14 A · h / l.
В процессе электролиза анализировали изменения концентрации олова (II), олова (IV), а также исследовали выход по току сплава и содержание олова в сплаве.During the electrolysis, changes in the concentration of tin (II), tin (IV) were analyzed, and the current efficiency of the alloy and the tin content in the alloy were investigated.
Данные о влиянии концентрации редокс-активной добавки (метиленовый голубой) на изменение концентрации олова (II), олова (IV) в электролите, выход по току сплава и содержание олова в сплаве приведены в таблице 2.Data on the effect of the concentration of the redox active additive (methylene blue) on the change in the concentration of tin (II), tin (IV) in the electrolyte, the current efficiency of the alloy, and the tin content in the alloy are shown in table 2.
Следует отметить, что при наличии редокс-активной добавки (метиленовый голубой) в электролите покрытия получаются более блестящими. Так, если при Сдоб=0 покрытия получаются матовыми с серым оттенком, при введении добавки Cдоб=5·10-5...2,5·10-4 моль/л покрытия получаются полублестящими. При отсутствии добавки в электролите по мере проработки от 0 до 14 А·ч/л содержание олова в сплаве уменьшается с 60 до 34,5%, а в присутствии редокс-активной добавки с Сдоб=5·10-4 моль/л содержание олова в сплаве даже не значительно увеличивается, что связанно с постоянной концентрацией Sn (II) в электролите.It should be noted that in the presence of a redox-active additive (methylene blue) in the electrolyte, the coatings turn out to be more shiny. So, if at C add = 0 the coatings are matte with a gray tint, with the introduction of the additive C add = 5 · 10 -5 ... 2.5 · 10 -4 mol / l, the coatings are semi-shiny. In the absence of an additive in the electrolyte, from 0 to 14 A · h / L, the tin content in the alloy decreases from 60 to 34.5%, and in the presence of a redox active additive with C add = 5 · 10 -4 mol / L tin in the alloy does not even increase significantly, which is associated with a constant concentration of Sn (II) in the electrolyte.
Как следует из таблицы 2, оптимальная концентрация редокс-активной добавки (метиленовый голубой) составляет 2,5·10-4-5,0·10-4 моль/л. При этих концентрациях обеспечивается стабильность работы электролита и хорошее качество покрытия. При концентрациях добавки больше 1·10-3 моль/л происходит уменьшение выхода по току сплава, что, очевидно, связано с избыточной адсорбцией метиленового голубого на поверхности покрываемых деталей.As follows from table 2, the optimal concentration of redox-active additives (methylene blue) is 2.5 · 10 -4 -5.0 · 10 -4 mol / l. At these concentrations, electrolyte stability and good coating quality are ensured. At additive concentrations greater than 1 · 10 -3 mol / L, the current efficiency of the alloy decreases, which is obviously associated with excessive adsorption of methylene blue on the surface of coated parts.
Редокс-активная добавка (метиленовый голубой) вводится в электролит в окисленной форме. Электролиз показал, что в прикатодном пространстве редокс-активная добавка (метиленовый голубой) полностью восстанавливается, а в прианодном пространстве остается в окисленной форме. В объеме электролита редокс-активная добавка (метиленовый голубой) присутствует в обеих формах. Восстановленная форма редокс-активной добавки диффундирует в объем электролита и стабилизирует концентрацию Sn (II). Окисленная форма редокс-активной добавки диффундирует в катодное пространство, где и восстанавливается. Таким образом, редокс-активная добавка (метиленовый голубой) не позволяет Sn (II) переходить в Sn (IV).The redox active additive (methylene blue) is introduced into the electrolyte in oxidized form. Electrolysis showed that in the cathode space the redox-active additive (methylene blue) is completely restored, while in the anode space it remains in the oxidized form. In the electrolyte volume, a redox-active additive (methylene blue) is present in both forms. The reduced form of the redox active additive diffuses into the electrolyte volume and stabilizes the concentration of Sn (II). The oxidized form of the redox-active additive diffuses into the cathode space, where it is reduced. Thus, the redox-active additive (methylene blue) does not allow Sn (II) to transfer to Sn (IV).
На состав сплава и выход по току оказывают влияние концентрация ионов металлов, разряжающихся на катоде, плотность тока, температура и рН электролита.The alloy composition and current efficiency are influenced by the concentration of metal ions discharged at the cathode, current density, temperature and pH of the electrolyte.
Согласно таблице 3 существенное влияние на состав сплава оказывает концентрация цинка в электролите. При увеличении концентрации цинка в электролите с 0,025 моль/л до 0,1 моль/л содержание олова в сплаве уменьшается с 86 до 69%, выход по току сплава увеличивается с 64 до 71%. В исследованном диапазоне концентраций ионов цинка и олова на катоде осаждаются полублестящие покрытия сплавом.According to table 3, the concentration of zinc in the electrolyte has a significant effect on the composition of the alloy. With an increase in the zinc concentration in the electrolyte from 0.025 mol / L to 0.1 mol / L, the tin content in the alloy decreases from 86 to 69%, the current efficiency of the alloy increases from 64 to 71%. In the investigated concentration range of zinc and tin ions, semi-shiny coatings are deposited by the alloy on the cathode.
Математическая зависимость содержания олова в сплаве от концентрации цинка в электролите подчиняется полиномиальному, логарифмическому и экспоненциальному уравнениям с высокими коэффициентами корреляции:The mathematical dependence of the tin content in the alloy on the concentration of zinc in the electrolyte obeys polynomial, logarithmic and exponential equations with high correlation coefficients:
Плотность тока влияет на состав сплава и выход по току. Согласно таблице 4 с увеличением плотности тока от 1 до 2 А/дм2 содержание олова в сплаве уменьшается с 79 до 60%, выход по току сплава также уменьшается с 74 до 62%. В заданном диапазоне плотностей тока осаждаются полублестящие покрытия сплавом. При плотностях тока выше 2,5 А/дм2 осаждаются матовые покрытия.Current density affects alloy composition and current efficiency. According to table 4, with an increase in current density from 1 to 2 A / dm 2, the tin content in the alloy decreases from 79 to 60%, the current efficiency of the alloy also decreases from 74 to 62%. In a given range of current densities, semi-brilliant alloy coatings are deposited. At current densities above 2.5 A / dm 2, matte coatings are deposited.
Математическая зависимость содержания олова в сплаве от катодной плотности тока также подчиняется полиномиальному, логарифмическому и экспоненциальному уравнениям с высокими коэффициентами корреляции:The mathematical dependence of the tin content in the alloy on the cathode current density also obeys polynomial, logarithmic and exponential equations with high correlation coefficients:
Как следует из данных таблицы 5, температура электролита влияет на состав сплава и выход по току сплава. С повышением температуры электролита с 22°С до 52°С содержание олова в сплаве увеличивается с 65 до 78%, выход по току сплава также увеличивается с 63 до 82%. В интервале температур 20-40°С осаждаются полублестящие покрытия сплавом, а при более высокой температуре - матовые покрытия.As follows from the data of table 5, the temperature of the electrolyte affects the composition of the alloy and the current efficiency of the alloy. With increasing temperature of the electrolyte from 22 ° C to 52 ° C, the tin content in the alloy increases from 65 to 78%, the current efficiency of the alloy also increases from 63 to 82%. In the temperature range of 20-40 ° C, semi-shiny coatings are deposited with the alloy, and at higher temperatures matte coatings are deposited.
Математическая зависимость содержания олова в сплаве от температуры электролита подчиняется полиномиальному, логарифмическому и экспоненциальному уравнениям:The mathematical dependence of the tin content in the alloy on the temperature of the electrolyte obeys the polynomial, logarithmic and exponential equations:
Согласно таблице 6 рН электролита влияет на состав сплава и выход по току. При увеличении рН с 7,5 до 9,0 содержание олова в сплаве увеличивается с 67 до 75%, выход по току уменьшается с 76 до 70%. В интервале рН 8-9,5 осаждаются полублестящие покрытия сплавом, а при рН<7,5 осаждаются темные покрытия.According to table 6, the pH of the electrolyte affects the composition of the alloy and the current efficiency. With an increase in pH from 7.5 to 9.0, the tin content in the alloy increases from 67 to 75%, the current efficiency decreases from 76 to 70%. In the pH range of 8–9.5, semi-shiny coatings are deposited by the alloy, and at pH <7.5, dark coatings are deposited.
Математическая зависимость содержания олова в сплаве от рН электролита подчиняется полиномиальному, логарифмическому и экспоненциальному уравнениям:The mathematical dependence of the tin content in the alloy on the pH of the electrolyte obeys the polynomial, logarithmic and exponential equations:
Применение трех уравнений позволяет исключить случайную ошибку при автоматизированном управлении технологическим процессом электроосаждения сплава олово-цинк.The use of three equations eliminates a random error in the automated control of the technological process of electrodeposition of a tin-zinc alloy.
Таким образом, использование редокс-активной добавки (метиленовый голубой) позволяет стабилизировать состав электролита по ионам олова (II) и осаждать полублестящие покрытия сплавом с содержанием олова 65-75%.Thus, the use of a redox active additive (methylene blue) makes it possible to stabilize the electrolyte composition with tin (II) ions and precipitate semi-shiny coatings with an alloy with a tin content of 65-75%.
Преимущества промышленного использования заявляемого электролита:The advantages of industrial use of the inventive electrolyte:
1. Отсутствие окисления двухвалентного олова, а следовательно, стабильный в работе электролит.1. The lack of oxidation of divalent tin, and therefore, a stable electrolyte in operation.
2. Получение сплава олово-цинк без изменения состава сплава в процессе электролиза и снижения качества покрытия.2. Obtaining a tin-zinc alloy without changing the composition of the alloy during electrolysis and reducing the quality of the coating.
Источники информацииInformation sources
1. Ямпольский A.M., Ильин В.А. Краткий справочник гальванотехника. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние. 1981, с 124.1. Yampolsky A.M., Ilyin V.A. Quick reference electroplating. - 3rd ed., Revised. and add. - L .: Engineering, Leningrad. Separation. 1981, p. 124.
2. Ларин И.О., Максименко С.А., Тютина К.М., Кудрявцев В.Н. Влияние некоторых органических веществ на процесс окисления олова в кислых электролитах для осаждения олова и его сплавов. Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике и производстве печатных плат: Материалы конференции. Пенза, 1996, с.6.2. Larin I.O., Maksimenko S.A., Tyutina K.M., Kudryavtsev V.N. The influence of some organic substances on the process of tin oxidation in acidic electrolytes for the deposition of tin and its alloys. Progressive technology and environmental issues in electroplating and PCB manufacturing: Conference proceedings. Penza, 1996, p. 6.
3. Ваграмян Т.А., Одеосама Б.Н. Некоторые особенности процесса электроосаждения сплава цинк-олово. Замена и снижение расходов дефицитных металлов в гальванотехнике. Материалы семинара. М., 1983, с.116-119.3. Vahramyan T.A., Odeosama B.N. Some features of the electrodeposition process of zinc-tin alloy. Replacing and reducing the cost of scarce metals in electroplating. Seminar materials. M., 1983, p. 116-119.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005131630/02A RU2292408C1 (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Pyrophosphate containing electrolyte for depositing tin-zinc alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005131630/02A RU2292408C1 (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Pyrophosphate containing electrolyte for depositing tin-zinc alloy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2292408C1 true RU2292408C1 (en) | 2007-01-27 |
Family
ID=37773450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005131630/02A RU2292408C1 (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Pyrophosphate containing electrolyte for depositing tin-zinc alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2292408C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2698164C1 (en) * | 2018-08-16 | 2019-08-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Русские игрушки" | INHIBITOR OF HYDROGENATION OF STEEL St3 WITH GALVANIC COATING Cu-Zn |
-
2005
- 2005-10-12 RU RU2005131630/02A patent/RU2292408C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВАГРАМЯН Т.А. и др. Некоторые особенности процесса электроосаждения сплава цинк-олово. Замена и снижение расходов дефицитных металлов в гальванотехнике. Материалы семинара. - М.: 1983, с.116-119. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2698164C1 (en) * | 2018-08-16 | 2019-08-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Русские игрушки" | INHIBITOR OF HYDROGENATION OF STEEL St3 WITH GALVANIC COATING Cu-Zn |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102016130B (en) | Modified copper-tin electrolyte and method of depositing bronze layers | |
KR101532559B1 (en) | Electroplating bronze | |
CN101838830B (en) | Electrolyte of electroplating palladium-nickel alloy | |
TWI439580B (en) | Pyrophosphate-based bath for plating of tin alloy layers | |
JP4675626B2 (en) | Bronze electrodeposition method and electrolyte | |
KR20180072774A (en) | Additives for Silver-Palladium Alloy Electrolytes | |
EP1272691B1 (en) | Electrolytic solution for electrochemical deposit of palladium or its alloys | |
JPWO2011102276A1 (en) | High purity copper sulfonate aqueous solution and method for producing the same | |
RU2458188C1 (en) | Method of electroplating of stannum-indium alloy | |
US20040195107A1 (en) | Electrolytic solution for electrochemical deposition gold and its alloys | |
RU2292408C1 (en) | Pyrophosphate containing electrolyte for depositing tin-zinc alloy | |
US4356067A (en) | Alkaline plating baths and electroplating process | |
US4417956A (en) | Alkaline plating baths and electroplating process | |
US4265715A (en) | Silver electrodeposition process | |
GB2046794A (en) | Silver and gold/silver alloy plating bath and method | |
KR101297476B1 (en) | Method of obtaining a yellow gold alloy deposition by galvanoplasty without using toxic metals | |
RU2323276C2 (en) | Silver-plating electrolyte | |
RU2487967C1 (en) | Oxalate electrolyte for depositing copper-tin alloy | |
TWI761212B (en) | Silver/tin electroplating bath and method of using the same | |
GB2057503A (en) | Palladium Electrodeposition Compositions | |
CN114108031B (en) | Environment-friendly cyanide-free alkaline copper plating refiner and preparation method thereof | |
RU2350696C1 (en) | Electrolyte for coating deposition from cadmium and manganese melt | |
Griskonis et al. | Influence of selenates on the electrodeposition of zinc-manganese alloy | |
RU2133306C1 (en) | Electrolyte for deposition of coatings from copper-tin alloy | |
JPS6070197A (en) | Silver alloy plating method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071013 |