RU2333296C1

RU2333296C1 - Electrolyte for precipitating cadmium-chrome alloy coatings

Info

Publication number: RU2333296C1
Application number: RU2006141210/02A
Authority: RU
Inventors: Матвей Сафонович Захаров; Сергей Юрьевич Пантюхин; Ольга Матвеевна Захарова
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-09-10
Also published as: RU2006141210A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention concerns galvanic technique. The electrolyte includes, in g/l: cadmium sulfate 18-22; chrome (III) sulfate 18-22; sodium oxalate 18-20; sodium formate 18-20; 1,4-buthandiol, in cm³/dm³ 0.8-1.0; sodium sulfate 114-170, and water.

EFFECT: increased electric conductivity of solution, improved electrolyte stability and corrosion resistance of coating; expanded ranges of work current density.

1 tbl

Description

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическому осаждению покрытий из сплава кадмий-хром.The invention relates to the field of electroplating, in particular to electrolytic deposition of cadmium-chromium alloy coatings.

В литературе отсутствуют сведения по электроосаждению сплава кадмий-хром. Имеются сведения по электроосаждению покрытий кадмием [1-10] и сплавами кадмий-никель [11], кадмий-олово, кадмий-свинец [3] и кадмий-титан [12-14].In the literature there is no information on the electrodeposition of a cadmium-chromium alloy. There is information on the electrodeposition of coatings with cadmium [1-10] and cadmium-nickel alloys [11], cadmium-tin, cadmium-lead [3] and cadmium-titanium [12-14].

Однако приведенные покрытия не обладают необходимой коррозионной стойкостью или твердостью при работе во влажной атмосфере или используются при их получении ядовитые цианистые электролиты [3, 12-14].However, the above coatings do not possess the necessary corrosion resistance or hardness when working in a humid atmosphere, or toxic cyanide electrolytes are used in their preparation [3, 12-14].

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является получение покрытий с улучшенными свойствами и замена экологически опасного цианида калия.The task to which the claimed technical solution is directed is to obtain coatings with improved properties and replace environmentally hazardous potassium cyanide.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении электропроводности раствора, повышении коррозионной стойкости, расширении интервала рабочих плотностей тока и стабильности электролита.When carrying out the invention, the task is solved by achieving a technical result, which consists in increasing the conductivity of the solution, increasing corrosion resistance, expanding the range of working current densities and electrolyte stability.

Указанный технический результат достигается тем, что электролит для электроосаждения покрытий из сплава кадмий-железо содержит сульфат хрома (III), сульфат натрия, сульфат кадмия, оксалат натрия, муравьинокислый натрий, 1,4-бутандиол и воду при следующем соотношении компонентов: сульфат кадмия - 18-22 г/л; сульфат хрома (III) - 18-22 г/л; сульфат натрия - 114-170 г/л; оксалат натрия - 18-20 г/л; муравьинокислый натрий - 18-20 г/л; 1,4-бутандиол - 0,8-1,0 см³/дм³; вода - до рабочего объема.The specified technical result is achieved in that the electrolyte for the electrodeposition of cadmium-iron alloy coatings contains chromium (III) sulfate, sodium sulfate, cadmium sulfate, sodium oxalate, sodium formate, 1,4-butanediol and water in the following ratio of components: cadmium sulfate - 18-22 g / l; chromium (III) sulfate - 18-22 g / l; sodium sulfate - 114-170 g / l; sodium oxalate - 18-20 g / l; sodium formate - 18-20 g / l; 1,4-butanediol - 0.8-1.0 cm ³ / dm ³ ; water - to the working volume.

Процесс осаждения рекомендуется проводить при рН электролита 1,9-2,3, катодной плотности тока 2,3-2,7 А/дм² при температуре 20-25°С, при непрерывном перемешивании электролита с использованием платиновых анодов.The deposition process is recommended to be carried out at a pH of 1.9-2.3, a cathode current density of 2.3-2.7 A / dm ² at a temperature of 20-25 ° C, with continuous mixing of the electrolyte using platinum anodes.

Электролит готовится следующим образом.The electrolyte is prepared as follows.

Требуемое количество оксалата натрия растворяют в 1/3-1/4 части необходимого для приготовления электролита объема дистиллированной воды.The required amount of sodium oxalate is dissolved in 1 / 3-1 / 4 of the volume of distilled water necessary for the preparation of the electrolyte.

В отдельных порциях воды, составляющих по ¹/₄ части необходимого объема для приготовления электролита, растворяют требуемые количества зеленой модификации сульфата хрома, сульфата кадмия и муравьинокислого натрия. Затем к приготовленному раствору оксалата натрия добавляют при перемешивании приготовленные растворы сульфатов кадмия и хрома. К полученной смеси добавляют приготовленный раствор муравьинокислого натрия, требуемое количество сульфата натрия, 1,4-бутандиола и доводят объем электролита до рабочего дистиллированной водой.In certain portions of water constituting at ^_1/4 part of the necessary amount for the preparation of an electrolyte dissolved modifications required number of green chromium sulfate, cadmium sulfate and sodium formate. Then, the prepared solutions of cadmium and chromium sulfates are added to the prepared solution of sodium oxalate. To the resulting mixture was added the prepared sodium formate solution, the required amount of sodium sulfate, 1,4-butanediol, and the volume of the electrolyte was adjusted to the working volume with distilled water.

Используемый в электролите оксалат натрия образует с кадмием и, особенно с хромом, комплексы средней прочности и тем самым предотвращают гидролиз солей. При использовании лиганда, образующего с хромом (III) очень прочный комплекс (трилон Б), хром не восстанавливается до металла.The sodium oxalate used in the electrolyte forms, with cadmium, and especially with chromium, medium-strength complexes and thereby prevents hydrolysis of salts. When using a ligand that forms a very strong complex (trilon B) with chromium (III), chromium is not reduced to metal.

Муравьинокислый натрий образует буферный раствор, поддерживающий постоянство рН в прикатодном слое.Sodium formate forms a buffer solution that maintains a constant pH in the cathode layer.

Добавление сульфата натрия позволяет увеличить электропроводность раствора, а следовательно, и его производительность.The addition of sodium sulfate can increase the conductivity of the solution, and hence its performance.

Поверхностно-активное, неионогенное вещество, 1,4-бутандиол, адсорбируясь на катоде, ингибирует процесс электровосстановления ионов металлов, одновременно улучшая смачиваемость осадка, что приводит к получению мелкозернистых осадков и повышению равномерности распределения металла по поверхности катода.A surface-active, non-ionic substance, 1,4-butanediol, adsorbed on the cathode, inhibits the process of electroreduction of metal ions, while improving the wettability of the precipitate, which leads to the formation of fine-grained precipitates and increase the uniformity of the distribution of metal on the surface of the cathode.

Конкретные примеры, иллюстрирующие использование изобретения, приведены в таблице.Specific examples illustrating the use of the invention are shown in the table.

Использование предлагаемого электролита позволяет осадить серебристые, полублестящие, плотные, мелкозернистые, хорошо сцепленные с подложкой покрытия.Using the proposed electrolyte allows you to precipitate silver, semi-shiny, dense, fine-grained, well adhered to the substrate coating.

Микротвердость покрытия составляла 80-85 МПа, выход по току 80-85%.The microhardness of the coating was 80-85 MPa, and the current efficiency was 80-85%.

Скорость коррозии покрытия полученного из предлагаемого электролита, на 20-25% меньше таковой для покрытий Cd-Sn и Cd-Pb [3].The corrosion rate of the coating obtained from the proposed electrolyte is 20-25% lower than that for the coatings Cd-Sn and Cd-Pb [3].

В результате использования данного электролита осаждаются мелкозернистые, полублестящие, коррозионно-стойкие покрытия, выдерживающие изгиб под углом 45° без излома и отслаивания от подложки.The use of this electrolyte precipitates fine-grained, semi-gloss, corrosion-resistant coatings that can withstand bending at an angle of 45 ° without breaking and peeling from the substrate.

После пропускания 400-600 А·ч/м³ необходимо производить корректировку электролита с добавлением веществ, входящих в состав электролита.After passing 400-600 A · h / m ³ it is necessary to adjust the electrolyte with the addition of substances that make up the electrolyte.

ТаблицаTable Компоненты электролита и параметры исследованияElectrolyte components and study parameters Состав по примерамThe composition of the examples 1one 22 33 Сульфат кадмия, г/лCadmium sulfate, g / l 18eighteen 20twenty 2222 Сульфат хрома (III), г/лChromium (III) sulfate, g / l 18eighteen 20twenty 2222 Сульфат натрия, г/лSodium sulfate, g / l 114114 140140 170170 Оксалат натрия, г/лSodium oxalate, g / l 18eighteen 1919 20twenty Муравьинокислый натрий, г/лSodium formate, g / l 18eighteen 1919 20twenty 1,4 бутандиол, см³/дм³ 1.4 butanediol, cm ³ / dm ³ 0,80.8 0,90.9 1,01,0 Плотность тока, А/дм² Current density A / dm ² 2,32,3 2,52,5 2,72.7 Температура, °СTemperature ° C 20twenty 2222 2525 рНpH 1,91.9 2,12.1 2,32,3 Перемешивание, об/минStirring rpm 6060 6060 6060 Выход по току, %Current output,% 8181 8585 8282 Содержание хрома в сплаве, масс.%The chromium content in the alloy, wt.% 12,112.1 12,712.7 12,312.3 Скорость коррозии в 3% водном растворе NaCl, кг/м²чThe corrosion rate in a 3% aqueous NaCl solution, kg / m ² h 0,0020.002 0,00230.0023 0,00250.0025 Внешний вид покрытияThe appearance of the coating Полублестящие, плотныеSemi-shiny, dense Полублестящие, плотныеSemi-shiny, dense Полублестящие, плотныеSemi-shiny, dense

Источники информации:Information sources:

1. Ильин В.А. Цинкование и кадмирование. - Л.: Машиностроение, 1971, 88 с.1. Ilyin V.A. Galvanizing and cadmium plating. - L .: Engineering, 1971, 88 p.

2. Беспалько О.П. Электроосаждение металлов и сплавов. - Киев: Наукова думка, 1971, 132 с.2. Bespalko O.P. Electrodeposition of metals and alloys. - Kiev: Naukova Dumka, 1971, 132 p.

3. Иванова Н.Д., Иванов С.В., Болдырев Е.И. Фторсодержащие растворы для осаждения и обработки материалов. - Киев: Наукова думка, 1987, 160 с.3. Ivanova N.D., Ivanov S.V., Boldyrev E.I. Fluorine-containing solutions for the deposition and processing of materials. - Kiev: Naukova Dumka, 1987, 160 p.

4. Ильин В.А. Цинкование, кадмирование, оловянирование и свинцевание. - Л.: Машиностроение, 1983, 86 с.4. Ilyin V.A. Galvanizing, cadmium plating, tinning and lead. - L .: Engineering, 1983, 86 p.

5. Кузнецов В.В., Скибин Д.М., Лавочкин Р.А. и др. Влияние строения и концентрации краун-эфиров на их эффективность при электроосаждении кадмия и никеля из сульфатных растворов // Защита металлов, 2003, Т 39, №2, с.176-184.5. Kuznetsov V.V., Skibin D.M., Lavochkin R.A. et al. Influence of the structure and concentration of crown ethers on their efficiency during electrodeposition of cadmium and nickel from sulfate solutions // Zashchita metallov, 2003, T 39, No. 2, p.176-184.

6. Орехова В.В., Андрющенко Ф.И. Полилигандные электролиты в гальваностегии. - Харьков, Высшая школа, 1979, 144 с.6. Orekhova VV, Andryushchenko F.I. Polyoligand electrolytes in electroplating. - Kharkov, Higher School, 1979, 144 p.

7. Савочкина И.Е., Береснева Л.Н., Халдеев Т.В., Кадмиевые покрытия с повышенной коррозионной стойкостью // Защита металлов, 1993, Т.29, №2, с.301-307.7. Savochkina IE, Beresneva LN, Haldeev TV, Cadmium coatings with increased corrosion resistance // Protection of metals, 1993, T.29, No. 2, p. 301-307.

8. Поветкин В.В., Ермакова Н.А. // Электрохимия, 1982, Т.18, №12, с.1663-1665.8. Povetkin VV, Ermakova N.A. // Electrochemistry, 1982, Vol. 18, No. 12, p. 1663-1665.

9. Ковязин Л.И., Буторина Н.Н., Овчинникова Т.М. // Журнал прикладная химия, 1974, т.34, №5, с.59-61.9. Kovyazin L.I., Butorina N.N., Ovchinnikova T.M. // Journal of Applied Chemistry, 1974, v. 34, No. 5, pp. 59-61.

10. Каблуновский B.C., Трилонатные электролиты кадмирования // Электродные процессы при осаждении и растворении металлов. - Киев: Наукова думка, 1978, с 6-12.10. Kablunovsky B.C., Trilonate cadmium electrolytes // Electrode processes in the deposition and dissolution of metals. - Kiev: Naukova Dumka, 1978, from 6-12.

11. Кудрявцев Н.Т., Фиргер С.М., Докина Н.Н. Электроосаждение сплава кадмий-никель // Тр. МХТИ им. Д.И.Менделеева. - М., 1963, №44, с.91-95.11. Kudryavtsev N.T., Firger S.M., Dokina N.N. Electrodeposition of a cadmium-nickel alloy // Tr. MKHTI them. D.I. Mendeleev. - M., 1963, No. 44, p. 91-95.

12. Авторское свидетельство СССР №505755, кл. С25D 3/56, 1973.12. Copyright certificate of the USSR No. 505755, cl. C25D 3/56, 1973.

13. Авторское свидетельство СССР №393370, кл. С25D 3/56, 1971.13. Copyright certificate of the USSR No. 393370, cl. C25D 3/56, 1971.

14. Авторское свидетельство СССР №709717, кл. С25D 3/56, 1980.14. Copyright certificate of the USSR No. 709717, cl. C25D 3/56, 1980.

Claims

The electrolyte for the deposition of cadmium-chromium alloy coatings containing chromium (III) sulfate, cadmium sulfate, sodium sulfate, the complexing agent is sodium oxalate, sodium formate, 1,4-butanediol and water in the following ratio of components, g / l:

chromium (III) sulfate 18-22 cadmium sulfate 18-22 sodium sulfate 114-170 sodium oxalate 18-20 sodium formate 18-20 1,4-butanediol, cm ³ / dm ³ 0.8-1.0