RU2720269C1 - Method of producing corrosion-resistant electrochemical zinc-nickel-cobalt coating - Google Patents
Method of producing corrosion-resistant electrochemical zinc-nickel-cobalt coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2720269C1 RU2720269C1 RU2019136383A RU2019136383A RU2720269C1 RU 2720269 C1 RU2720269 C1 RU 2720269C1 RU 2019136383 A RU2019136383 A RU 2019136383A RU 2019136383 A RU2019136383 A RU 2019136383A RU 2720269 C1 RU2720269 C1 RU 2720269C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- electrolyte
- coso
- niso
- znso
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к процессам электрохимического осаждения покрытия Zn-Ni-Co, и может быть использовано в производстве конструкционных коррозионностойких материалов для эксплуатации в агрессивных средах.The invention relates to the field of electroplating, in particular to the processes of electrochemical deposition of Zn-Ni-Co coatings, and can be used in the manufacture of structural corrosion-resistant materials for use in aggressive environments.
Известен способ нанесения коррозионностойкого покрытия Zn-Ni-Co, состоящий из этапов: подготовки металлической покрываемой поверхности, включающей очистку ее в щелочном растворе и промывку, химическое травление в HCl в течение 5 минут и промывку, электрохимическое травление в щелочном растворе NaOH и глюконата натрия в течение 2 минут при плотности тока 0.01 А/дм2 и промывку, электроосаждение покрытия проводят в стационарном режиме на предварительно подготовленную покрываемую металлическую поверхность погружением ее в раствор электролита состава, г/л: NiSO4 - 92.8, NiCl2 - 12.96, ZnCl2 - 13.6, CoSO4 от 15.5 до 77.5, Н3ВО3 - 37, MgSO4 - 12, блескообразователь - 14 см3/дм3 и вода, при рН раствора 4.5-5.0 и катодной плотности тока iк=5.0 А/дм2 с использованием никелевого анода. Время процесса составляло 16 минут (0,27 часа). Время осаждения было адаптировано для получения толщины покрытия около 20 мкм (при условии 100% выхода по току цинка). Металлическая покрываемая поверхность - сталь St3S. Температура процесса составляла 75°С. После окончательной промывки и сушки состав полученного цинк-никель-кобальтового покрытия: Zn - 75.4%, Ni - 12.8%, Со - 11.8% (1).A known method of applying a corrosion-resistant coating of Zn-Ni-Co, consisting of the steps of: preparing a metal surface to be coated, including cleaning it in an alkaline solution and washing, chemical etching in HCl for 5 minutes and washing, electrochemical etching in an alkaline solution of NaOH and sodium gluconate in for 2 minutes at a current density of 0.01 A / dm 2 and washing, electrodeposition of the coating is carried out in a stationary mode on a previously prepared coated metal surface by immersion in a solution of electrolyte Ava, g / l: NiSO 4 - 92.8, NiCl 2 - 12.96, ZnCl 2 - 13.6, CoSO 4 from 15.5 to 77.5, H 3 BO 3 - 37, MgSO 4 - 12, brightener - 14 cm 3 / dm 3 and water at a solution pH of 4.5-5.0 and a cathodic current density i k = 5.0 A / dm 2 using a nickel anode. The process time was 16 minutes (0.27 hours). The deposition time was adapted to obtain a coating thickness of about 20 μm (assuming 100% current efficiency of zinc). The metal surface to be coated is St3S steel. The process temperature was 75 ° C. After the final washing and drying, the composition of the obtained zinc-nickel-cobalt coating: Zn - 75.4%, Ni - 12.8%, Co - 11.8% (1).
Недостатками данного способа являются многокомпонентность электролита, наличие в составе электролита блескообразователя и нагрев раствора электролита для электрохимического нанесения покрытия. Высокая рабочая температура электролита - 75°С вызывает испарение раствора и пары электролита оказывают токсическое воздействие на персонал гальванического участка, также необходим дополнительный расход электроэнергии на нагрев электролита, воды для восполнения необходимого объема электролита в гальванической ванне, на приточно-вытяжную вентиляцию помещения.The disadvantages of this method are the multicomponent electrolyte, the presence in the composition of the electrolyte brightener and heating the electrolyte solution for electrochemical coating. The high working temperature of the electrolyte - 75 ° C causes the evaporation of the solution and the electrolyte vapor has a toxic effect on the personnel of the galvanic section, additional energy consumption is also required to heat the electrolyte, water to replenish the required volume of electrolyte in the galvanic bath, and supply and exhaust ventilation of the room.
Известен способ получения электрохимического покрытия цинк-никель-кобальт, состоящий из обработки металлической покрываемой поверхности, включающей механическую очистку от грязи, окислов с последующей промывкой в дистиллированной воде; обезжиривания в щелочном растворе с последующей промывкой в дистиллированной воде; травления в слабокислом растворе с последующей промывкой в дистиллированной воде; погружения предварительно подготовленной металлической покрываемой поверхности в раствор электролита состава, г/л: ZnSO4 - 61.3, Н3ВО3 - 14.8, Na2SO4 - 14.2, легирующие элементы: NiSO4 - 53.37 и CoSO4 - 5.4 и вода, с последующей промывкой дистиллированной водой и сушкой. Катодная плотность тока iк=1 А/дм2. Ток коррозии полученных покрытий icoor=7.2 мкА/см2 (2).A known method of producing an electrochemical coating of zinc-nickel-cobalt, consisting of processing a metal surface to be coated, including mechanical cleaning of dirt, oxides, followed by washing in distilled water; degreasing in an alkaline solution, followed by washing in distilled water; etching in a slightly acidic solution, followed by washing in distilled water; immersion of a pre-prepared metal coated surface in an electrolyte solution of the composition, g / l: ZnSO 4 - 61.3, Н 3 ВО 3 - 14.8, Na 2 SO 4 - 14.2, alloying elements: NiSO 4 - 53.37 and CoSO 4 - 5.4 and water, s subsequent washing with distilled water and drying. Cathode current density i k = 1 A / dm 2 . The corrosion current of the obtained coatings i coor = 7.2 μA / cm 2 (2).
Недостатком данного способа получения электрохимического покрытия является использование высококонцентрированного по легирующим компонентам раствора и высокий ток коррозии.The disadvantage of this method of obtaining an electrochemical coating is the use of a highly concentrated solution of alloying components and a high corrosion current.
Известен способ получения электрохимического покрытия цинк-никель-кобальт из электролита состава, г/л: ZnSO4 - 50, NiSO4 - 100, CoSO4 - 25, C6H8O7⋅H2O - 4, CH3COONa - 60, C12H17N4OSCl⋅HCl - 0.5 и вода, рН раствора 3.0-4.0 при температуре процесса 30°С. Катодная плотность тока iк=3 А/дм2. Металлическая покрываемая поверхность - сталь, анодом служит цинк. Полученный сплав содержит в своем составе Zn - 96.3, Ni - 2.9, Со - 0.8. Ток коррозии icoor=0.274 мкА/см2, массовый показатель коррозии равен 0.0039 мм/год (3).A known method of producing an electrochemical coating of zinc-nickel-cobalt from an electrolyte composition, g / l: ZnSO 4 - 50, NiSO 4 - 100, CoSO 4 - 25, C 6 H 8 O 7 ⋅H 2 O - 4, CH 3 COONa - 60, C 12 H 17 N 4 OSCl⋅HCl - 0.5 and water, the pH of the solution is 3.0-4.0 at a process temperature of 30 ° C. Cathodic current density i k = 3 A / dm 2 . The metal surface to be coated is steel; zinc is the anode. The resulting alloy contains in its composition Zn - 96.3, Ni - 2.9, Co - 0.8. The corrosion current i coor = 0.274 mA / cm 2, the mass is equal to 0.0039 Corrosion rate mm / year (3).
Недостатками известного способа получения электрохимического покрытия цинк-никель-кобальт являются нагрев раствора электролита и его многокомпонентный состав, приводящий к усложнению процесса очистки сточных вод. Высокая концентрация дорогостоящей соли никеля в составе электролита при малом его содержании в составе электроосаждаемого покрытия Zn-Ni-Co.The disadvantages of the known method for producing an electrochemical zinc-nickel-cobalt coating are heating of an electrolyte solution and its multicomponent composition, which complicates the process of wastewater treatment. High concentration of expensive nickel salt in the electrolyte with a low content in the electrodepositable Zn-Ni-Co coating.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения коррозионностойкого электрохимического покрытия Zn-Ni-Co электроосаждением в стационарном режиме электролиза из электролита состава, г/л: ZnSO4 - 3.23, NiSO4 - 46.4, CoSO4 - 46.5, глицин - NH2CH2COOH - 75.0 и вода, на подвергнутую предварительной механической обработке, обезжириванию, травлению, удалению окисных пленок поверхность стали известными методами. Катодная плотность тока iк=0.075 А/дм2, рН раствора равен 6,0; длительность процесса осаждения составляла 4 часа (4). Полученные образцы содержали Zn - 64%, Ni - 18%, Со - 18%. Ток коррозии полученного покрытия составлял icoor=4.28 мкА/см2.Closest to the claimed method is a method for producing a corrosion-resistant electrochemical coating of Zn-Ni-Co by electrodeposition in a stationary mode of electrolysis from an electrolyte composition, g / l: ZnSO 4 - 3.23, NiSO 4 - 46.4, CoSO 4 - 46.5, glycine - NH 2 CH 2 COOH - 75.0 and water subjected to preliminary mechanical processing, degreasing, etching, removal of oxide films, the surface became known methods. The cathode current density i k = 0.075 A / dm 2 , the pH of the solution is 6.0; the duration of the deposition process was 4 hours (4). The obtained samples contained Zn - 64%, Ni - 18%, Co - 18%. The corrosion current of the obtained coating was i coor = 4.28 μA / cm 2 .
Недостатками данного способа являются высокая концентрация в составе электролита дорогостоящих компонентов - солей никеля и кобальта, микроструктура покрытия неравномерна по размеру частиц. Наличие крупных частиц снижает декоративность покрытия и повышает возможность его разрушения. Длительность процесса осаждения способствует неравномерности покрытия по его составу и вызывает постоянную корректировку состава электролита.The disadvantages of this method are the high concentration in the electrolyte of expensive components - salts of nickel and cobalt, the microstructure of the coating is uneven in particle size. The presence of large particles reduces the decorativeness of the coating and increases the possibility of its destruction. The duration of the deposition process contributes to the unevenness of the coating in its composition and causes a constant adjustment of the composition of the electrolyte.
Технической проблемой предполагаемого изобретения является необходимость снижения тока коррозии, приводящее к повышению коррозионной стойкости и равномерности микроструктуры нанесенного покрытия, интенсификация процесса электрохимического осаждения и сокращение времени проведения процесса, а также повышение экологической безопасности и снижение экономических затрат производства.The technical problem of the proposed invention is the need to reduce the corrosion current, leading to increased corrosion resistance and uniformity of the microstructure of the coating, the intensification of the process of electrochemical deposition and the reduction of the time of the process, as well as increased environmental safety and reduced economic costs of production.
Поставленная проблема решается предлагаемым способом получения коррозионностойкого электрохимического покрытия цинк-никель-кобальт, включающим электроосаждение цинк-никель-кобальтового покрытия на подвергнутую предварительной механической обработке, обезжириванию, травлению, удалению окисных пленок с последующей промывкой в воде поверхность стали в реверсивном режиме проведения от 125 до 155 циклов электролиза из электролита, содержащего соли серной кислоты - ZnSO4, NiSO4, CoSO4, глицин и воду при катодной плотности тока ik=0.5-2.0 А/дм2, анодной плотности тока ia=4.0-5.0 А/дм2, при длительности катодной поляризации одного цикла τk=15-20 с и длительности анодной поляризации одного цикла τа=1.0 с при температуре электролита с графитовым анодом от 20°С до 25°С, рН от 4.5 до 5.5. Раствор электролита дополнительно содержит соль серной кислоты - Na2SO4, а в качестве ZnSO4 содержит ZnSO4⋅7H2O, в качестве NiSO4 - NiSO4⋅7H2O, в качестве CoSO4 - CoSO4⋅7H2O при следующем соотношении компонентов, г/л:The posed problem is solved by the proposed method for producing a corrosion-resistant electrochemical zinc-nickel-cobalt coating, including electrodeposition of zinc-nickel-cobalt coating on pre-machined, degreasing, etching, removing oxide films, followed by washing in water the steel surface in a reverse mode from 125 to 155 cycles of electrolysis of electrolyte containing sulfuric acid salt - ZnSO 4, NiSO 4, CoSO 4, glycine, and water at a cathodic current density i k = 0.5-2.0 A / dm 2, ano hydrochloric current density i a = 4.0-5.0 A / dm 2, at a duration of one cycle of cathodic polarization τ k = 15-20 s and the duration of one cycle of anode polarization and τ = 1.0 sec at a temperature of the electrolyte with a graphite anode from 20 ° C to 25 ° C, pH from 4.5 to 5.5. The electrolyte solution additionally contains sulfuric acid salt - Na 2 SO 4 , and as ZnSO 4 contains ZnSO 4 ⋅ 7H 2 O, as NiSO 4 - NiSO 4 ⋅ 7H 2 O, as CoSO 4 - CoSO 4 ⋅ 7H 2 O at the following ratio of components, g / l:
Заявляемый способ осуществляют следующим образом.The inventive method is as follows.
Проводят подготовку покрываемой металлической поверхности (сталь марки Ст. 45) под нанесение покрытия путем механического шлифования наждачной бумагой (ГОСТ 10054-80), промывкой в проточной водопроводной воде; промывкой в дистиллированной воде; обезжириванием органическим растворителем: ацетоном, спиртом или щелочным раствором; промывкой в проточной водопроводной воде; промывкой в дистиллированной воде; травлением в 0.1 N растворе соляной кислоты в течение 30-35 с; промывкой в проточной водопроводной воде; промывкой в дистиллированной воде.Prepare a coated metal surface (steel grade St. 45) for coating by mechanical grinding with sandpaper (GOST 10054-80), washing in running tap water; washing in distilled water; degreasing with an organic solvent: acetone, alcohol or alkaline solution; washing in running tap water; washing in distilled water; etching in 0.1 N hydrochloric acid solution for 30-35 s; washing in running tap water; washing in distilled water.
Качество металлической покрываемой поверхности оценивают по величине потенциала погружения в рабочем растворе электролита состава, г/л: ZnSO4⋅7H2O - 60-72, NiSO4⋅7H2O - 34-39, CoSO4⋅7H2O - 19.7-33.7, NaSO - 60-72, глицин - 52,5-70 при pH 4.5-5.5.The quality of the metal surface to be coated is estimated by the value of the immersion potential in the working solution of the electrolyte of the composition, g / l: ZnSO 4 ⋅ 7H 2 O - 60-72, NiSO 4 ⋅ 7H 2 O - 34-39, CoSO 4 ⋅ 7H 2 O - 19.7- 33.7, NaSO - 60-72, glycine - 52.5-70 at pH 4.5-5.5.
Готовят раствор электролита на основе дистиллированной воды комнатной температуры и реактивов: ZnSO4⋅7H2O (ГОСТ 4174-77), NiSO4⋅7H2O (ГОСТ 4465-74), CoSO4⋅7H2O (ГОСТ 4462-78), NaSO4 (ГОСТ 4166-76), глицин - NH2CH2COOH (ГОСТ 61-75 (СТ СЭВ 5375-85), которые растворяют в отдельных емкостях из расчета на 1 литр воды. Затем в ванну - основную емкость заливают раствор сульфата цинка, сульфата никеля, сульфата кобальта, в этот раствор при перемешивании вводили сульфат натрия, глицин. Полученный электролит тщательно перемешивают. В этом электролите сульфат цинка, сульфат никеля, сульфат кобальта являются источниками ионов цинка, никеля и кобальта соответственно, сульфат натрия - электропроводная добавка, воздействие глицина стабилизирует рН в значении 4.5-5.5.An electrolyte solution is prepared based on distilled water at room temperature and reagents: ZnSO 4 ⋅7H 2 O (GOST 4174-77), NiSO 4 ⋅7H 2 O (GOST 4465-74), CoSO 4 ⋅7H 2 O (GOST 4462-78) , NaSO 4 (GOST 4166-76), glycine - NH 2 CH 2 COOH (GOST 61-75 (ST SEV 5375-85), which are dissolved in separate containers per 1 liter of water. Then, the solution is poured into the main tank. Zinc sulfate, nickel sulfate, cobalt sulfate, sodium sulfate, glycine was added to this solution with stirring, the resulting electrolyte was thoroughly mixed. In this electrolyte zinc sulfate, nickel sulfate, sulfate t cobalt ions are sources of zinc, nickel and cobalt, respectively, of sodium sulfate - an electrically conductive additive, the effect of glycine stabilizes the pH value of 4.5-5.5.
Погружают металлическую покрываемую поверхность в приготовленный электролит.Immerse the metal coating surface in the prepared electrolyte.
Электроосаждение проводят при температуре электролита 20-25°С. Поляризация осуществлялась с помощью потенциостата P-8S в реверсивном режиме электролиза. Использовались графитовые аноды марки ЕС01 (ГОСТ 3518-95). Толщина покрытия цинк-никель-кобальт составляла 9-11 мкм, что соответствует применению данного покрытия в агрессивных средах (ГОСТ 9.303-84). Электролиз осуществляют в реверсивном режиме проведения от 125 до 155 циклов при катодной плотности тока ik=0.5-2.0 А/дм2, анодной плотности тока ia=4.0-5.0 А/дм2, при длительности катодной поляризации одного цикла τk=15-20 с и длительности анодной поляризации одного цикла τа=1.0 с при температуре электролита с графитовым анодом от 20°С до 25°С, рН от 4.5 до 5.5, раствор электролита дополнительно содержит соль серной кислоты - Na2SO4, а в качестве ZnSO4 содержит ZnSO4⋅7H2O, в качестве NiSO4 - NiSO4⋅7H2O, в качестве CoSO4 - CoSO4⋅7H2O при следующем соотношении компонентов, г/л: ZnSO4⋅7H2O: 60.0-72.0; NiSO4⋅7H2O: 34.0-39.0; CoSO4⋅7H2O: 19.7-33.7; Na2SO4: 0.0-72.0; глицин: 52.5-70.0; вода: остальное.Electrodeposition is carried out at an electrolyte temperature of 20-25 ° C. Polarization was carried out using a P-8S potentiostat in the reverse electrolysis mode. Used graphite anodes grade EC01 (GOST 3518-95). The coating thickness of zinc-nickel-cobalt was 9-11 microns, which corresponds to the use of this coating in aggressive environments (GOST 9.303-84). The electrolysis is carried out in a reverse mode from 125 to 155 cycles with a cathodic current density i k = 0.5-2.0 A / dm 2 , anodic current density i a = 4.0-5.0 A / dm 2 , with a cathodic polarization duration of one cycle τ k = 15 -20 s and the duration of the anodic polarization of one cycle τ a = 1.0 s at an electrolyte temperature with a graphite anode from 20 ° C to 25 ° C, pH from 4.5 to 5.5, the electrolyte solution additionally contains a sulfuric acid salt - Na 2 SO 4 , and as ZnSO 4 contains ZnSO 4 ⋅ 7H 2 O, as NiSO 4 - NiSO 4 ⋅ 7H 2 O, as CoSO 4 - CoSO 4 ⋅ 7H 2 O in the following ratio of components, g / l: ZnSO 4 ⋅ 7H 2 O: 60.0-72.0; NiSO 4 ⋅ 7H 2 O: 34.0-39.0; CoSO 4 ⋅ 7H 2 O: 19.7-33.7; Na 2 SO 4 : 0.0-72.0; glycine: 52.5-70.0; water: rest.
Промывают в дистиллированной воде и сушат.Washed in distilled water and dried.
Количество легирующих компонентов в составе сплава составляют: никель от 13.8% до 16.7%, кобальт от 1.3% до 2.4% при катодных плотностях тока, соответственно, ik от 0.50 А/дм2 до 2.00 А/дм2. Выход по току составляет 85-90%, Ток коррозии Zn-Ni-Co покрытия, полученного по данному способу, составлял icoor=2.7-3.7±0.1 мкА/см2 при толщине покрытия δ=9-11 мкм.The amount of alloying components in the alloy composition is: nickel from 13.8% to 16.7%, cobalt from 1.3% to 2.4% at cathodic current densities, respectively, i k from 0.50 A / dm 2 to 2.00 A / dm 2 . The current efficiency is 85-90%. The corrosion current of the Zn-Ni-Co coating obtained by this method was i coor = 2.7-3.7 ± 0.1 μA / cm 2 with a coating thickness of δ = 9-11 μm.
Катодный выход по току определяют по привесу - увеличению массы образца. Привес массы (mпракт) измерялся с точностью до 0.0005 г на аналитических весах марки ВЛР-200g-M.The cathode current output is determined by the gain - an increase in the mass of the sample. The weight gain (m practical ) was measured with an accuracy of 0.0005 g on an analytical balance of the VLR-200g-M brand.
Примеры конкретного осуществления заявляемого способа.Examples of specific implementation of the proposed method.
Пример 1.Example 1
Способ получения коррозионностойкого покрытия Zn-Ni-Co подготовленной металлической покрываемой поверхности осуществляли электрохимическим осаждением покрытия из электролита состава, г/л:The method of obtaining a corrosion-resistant coating of Zn-Ni-Co prepared metal coated surface was carried out by electrochemical deposition of the coating from an electrolyte composition, g / l:
В этом случае рН раствора был равен 5.0 в реверсивном режиме проведения 140 циклов электролиза при катодной плотности тока iк=1.0 А/дм2, длительность катодной поляризации τk=20 с, анодная плотность тока ia=4.50 А/дм2, длительность анодной поляризации τа=1.0 с, температура электролита 22°С.In this case, the pH of the solution was 5.0 in a reverse mode of 140 cycles of electrolysis at a cathodic current density i k = 1.0 A / dm 2 , the duration of the cathodic polarization τ k = 20 s, the anodic current density i a = 4.50 A / dm 2 , the duration anodic polarization τ a = 1.0 s, electrolyte temperature 22 ° С.
Данный режим электролиза позволяет получать равномерные, мелкокристаллические осадки, формирующие покрытие. Ток коррозии, определяющий скорость коррозионного разрушения покрытия Zn-Ni-Co, полученного по данному способу, icoor=3.20±0.1 мкА/см2. Время проведения процесса составляет 3248 с (0.9 часа). Полученный образец покрытия содержит Zn - 82.9%, Ni - 15.3%, Со - 1.85%. Выход по току сплава составляет 90%. Толщина покрытия 10 мкм.This electrolysis mode allows you to get uniform, fine crystalline precipitation, forming a coating. The corrosion current, which determines the rate of corrosion failure of the Zn-Ni-Co coating obtained by this method, i coor = 3.20 ± 0.1 μA / cm 2 . The process takes 3248 s (0.9 hours). The obtained coating sample contains Zn - 82.9%, Ni - 15.3%, Co - 1.85%. The current efficiency of the alloy is 90%. Coating thickness 10 microns.
Пример 2.Example 2
Способ осуществляли по примеру 1 в реверсивном режиме проведения из электролита состава, г/л:The method was carried out as in example 1 in the reverse mode of conducting from the electrolyte composition, g / l:
Полученное покрытие обладает равномерной мелкокристаллической структурой. Время проведения процесса составляет 3878 с. Толщина покрытия 11 мкм. Ток коррозии icoor=2.7±0.1 мкА/см2. Увеличение заявляемого предельного значения соли кобальта приводит к удорожанию электролита, к снижению растворимости соли кобальта, что затрудняет внедрение данного электролита в производство. Выход по току - 90%.The resulting coating has a uniform fine crystalline structure. The process time is 3878 s. Coating thickness 11 microns. Corrosion current i coor = 2.7 ± 0.1 μA / cm 2 . An increase in the claimed limit value of cobalt salt leads to an increase in the cost of electrolyte, to a decrease in the solubility of cobalt salt, which makes it difficult to introduce this electrolyte into production. The current efficiency is 90%.
Пример 3.Example 3
Способ осуществляли по примеру 1 в реверсивном режиме проведения 125 циклов электролиза из электролита состава, г/л:The method was carried out as in example 1 in a reverse mode of conducting 125 cycles of electrolysis from an electrolyte composition, g / l:
Полученное покрытие обладает равномерной мелкокристаллической структурой. Время проведения процесса составляет 2618 с. Толщина покрытия 9 мкм. Ток коррозии icoor=3.7±0.1 мкА/см2.The resulting coating has a uniform fine crystalline structure. The process time is 2618 s. Coating thickness 9 microns. Corrosion current i coor = 3.7 ± 0.1 μA / cm 2 .
При данной концентрации соли кобальта в электролите количество кобальта в составе покрытия 0.8-1.0%. При снижении заявляемого предельного значения соли кобальта наблюдается низкое содержание кобальта в покрытии (менее 0,5%), что отрицательно влияет на защитную способность покрытия. Выход по току лежит в пределах 90%.At a given concentration of cobalt salt in the electrolyte, the amount of cobalt in the coating composition is 0.8-1.0%. With a decrease in the claimed limit value of cobalt salt, a low cobalt content in the coating is observed (less than 0.5%), which negatively affects the protective ability of the coating. The current efficiency is within 90%.
Пример 4.Example 4
Способ осуществляли по примеру 1 при рН=4.5 и температуре электролита 22°С. Толщина покрытия 10 мкм. Ток коррозии, определяющий скорость коррозионного разрушения покрытия Zn-Ni-Co, полученного по данному способу, icoor=3.20±0.1 мкА/см2. Получено равномерное мелкокристаллическое покрытие. Выход по току 83%.The method was carried out as in example 1 at pH = 4.5 and an electrolyte temperature of 22 ° C. Coating thickness 10 microns. The corrosion current, which determines the rate of corrosion failure of the Zn-Ni-Co coating obtained by this method, i coor = 3.20 ± 0.1 μA / cm 2 . A uniform fine crystalline coating is obtained. The current efficiency is 83%.
Пример 5.Example 5
Способ осуществляли по примеру 1 при рН=5.5 и температуре электролита 25°С. Толщина покрытия 10 мкм. Ток коррозии, определяющий скорость коррозионного разрушения покрытия Zn-Ni-Co, полученного по данному способу, icoor=3.20±0.1 мкА/см2. Получено равномерное мелкокристаллическое покрытие. Выход по току составляет 85%.The method was carried out as in example 1 at pH = 5.5 and an electrolyte temperature of 25 ° C. Coating thickness 10 microns. The corrosion current, which determines the rate of corrosion failure of the Zn-Ni-Co coating obtained by this method, i coor = 3.20 ± 0.1 μA / cm 2 . A uniform fine crystalline coating is obtained. The current efficiency is 85%.
Пример 6.Example 6
Способ осуществляли по примеру 1 при рН=5.5 и температуре электролита 18°С. Толщина покрытия 10 мкм. В составе полученного покрытия наблюдалось снижение содержания никеля, что немного снижает коррозионную стойкость.The method was carried out as in example 1 at pH = 5.5 and an electrolyte temperature of 18 ° C. Coating thickness 10 microns. In the composition of the obtained coating, a decrease in the nickel content was observed, which slightly reduces the corrosion resistance.
Пример 7.Example 7
Способ осуществляли по примеру 1 при рН=5.5 и температуре электролита 30°С. Толщина покрытия 10 мкм. Во время проведения процесса наблюдалось увеличение выделения водорода. Также наличие нагрева требует дополнительного оборудования и влечет за собой дополнительные экономические затраты. Содержание никеля снизилось на 2%.The method was carried out as in example 1 at pH = 5.5 and an electrolyte temperature of 30 ° C. Coating thickness 10 microns. During the process, an increase in hydrogen evolution was observed. Also, the presence of heating requires additional equipment and entails additional economic costs. Nickel content decreased by 2%.
Пример 8.Example 8
Способ осуществляли по примеру 1 при рН=4.0.The method was carried out as in example 1 at pH = 4.0.
Во время процесса электролитического осаждения наблюдается интенсивное выделение водорода, что приводит к снижению выхода по току до 75.0-79.0%, формированию пористого покрытия.During the process of electrolytic deposition, intense hydrogen evolution is observed, which leads to a decrease in current efficiency to 75.0-79.0%, the formation of a porous coating.
Пример 9.Example 9
Способ осуществляли по примеру 1 при рН=6.0. Толщина покрытия 10 мкм.The method was carried out as in example 1 at pH = 6.0. Coating thickness 10 microns.
Наблюдалось образование порошкообразного осадка и включение гидроксидов в состав покрытия, а также снижение содержания никеля в составе покрытия до 7%.The formation of a powdery precipitate and the inclusion of hydroxides in the coating composition, as well as a decrease in the nickel content in the coating composition to 7%, were observed.
Пример 10.Example 10
Способ осуществляли по примеру 1 в реверсивном режиме электролиза при катодной плотности тока iк=0.5 А/дм2, длительность катодной поляризации τk=20 с, анодная плотность тока ia=4.0 А/дм2, длительность анодной поляризации τа=1 с. Толщина покрытия 10 мкм.The method was carried out as in example 1 in a reverse electrolysis mode at a cathodic current density i k = 0.5 A / dm 2 , the duration of the cathodic polarization τ k = 20 s, the anodic current density i a = 4.0 A / dm 2 , the duration of the anodic polarization τ a = 1 with. Coating thickness 10 microns.
Ток коррозии icoor=3.2±0.1 мкА/см2. Состав полученных покрытий: Zn - 80.85%, Ni - 13.80%, Со - 1.30%. Выход по току составляет 90%.Corrosion current i coor = 3.2 ± 0.1 μA / cm 2 . The composition of the obtained coatings: Zn - 80.85%, Ni - 13.80%, Co - 1.30%. The current efficiency is 90%.
Пример 11.Example 11
Способ осуществляли по примеру 1 в реверсивном режиме электролиза при катодной плотности тока iк=2.0 А/дм2, длительность катодной поляризации τk=20 с, анодная плотность тока ia=4.0 А/дм2, длительность анодной поляризации τа=1.0 с. Толщина покрытия 10 мкм.The method was carried out as in example 1 in a reverse electrolysis mode at a cathodic current density i k = 2.0 A / dm 2 , the duration of the cathodic polarization τ k = 20 s, the anodic current density i a = 4.0 A / dm 2 , the duration of the anodic polarization τ a = 1.0 with. Coating thickness 10 microns.
Ток коррозии icoor=3.2±0.1 мкА/см2. Состав полученных покрытий Zn - 84.9%, Ni - 16.75%, Со - 2.40%. Выход по току составляет 90%.Corrosion current i coor = 3.2 ± 0.1 μA / cm 2 . The composition of the obtained coatings Zn - 84.9%, Ni - 16.75%, Co - 2.40%. The current efficiency is 90%.
Пример 12.Example 12
Способ осуществляли по примеру 1 при катодной плотности тока iк=1.0 А/дм2, длительность катодной поляризации τk=20 с, анодная плотность тока ia=4.0 А/дм2, длительность анодной поляризации τа=1 с. Толщина покрытия 10 мкм.The method was carried out as in example 1 with a cathodic current density i k = 1.0 A / dm 2 , the duration of the cathodic polarization τ k = 20 s, the anodic current density i a = 4.0 A / dm 2 , the duration of the anodic polarization τ a = 1 s. Coating thickness 10 microns.
Ток коррозии icoor=3.2±0.1 мкА/см2. Состав полученных покрытий Zn - 82.9%, Ni - 15.28%, Со - 1.85%. Выход по току составляет 90%.Corrosion current i coor = 3.2 ± 0.1 μA / cm 2 . The composition of the obtained coatings Zn - 82.9%, Ni - 15.28%, Co - 1.85%. The current efficiency is 90%.
Пример 13.Example 13
Способ осуществляли по примеру 1 в реверсивном режиме электролиза при катодной плотности тока iк=0.2 А/дм2, длительность катодной поляризации τk=20 с, анодная плотность тока ia - 4.0 А/дм2, длительность анодной поляризации τа=1 с. Толщина покрытия 10 мкм.The method was carried out as in example 1 in a reverse electrolysis mode at a cathodic current density i k = 0.2 A / dm 2 , the duration of the cathodic polarization τ k = 20 s, the anodic current density i a - 4.0 A / dm 2 , the duration of the anodic polarization τ a = 1 with. Coating thickness 10 microns.
При данной катодной плотности тока необходимо длительное время осаждения для получения необходимой толщины покрытия.At a given cathodic current density, a long deposition time is necessary to obtain the required coating thickness.
Пример 14.Example 14
Способ осуществляли по примеру 1 в реверсивном режиме электролиза при катодной плотности тока iк=3.0 А/дм2, длительность катодной поляризации τk=20 с, анодная плотность тока ia=4.5 А/дм2, длительность анодной поляризации τа=1 с. Толщина покрытия 10 мкм.The method was carried out as in example 1 in the reverse mode of electrolysis at a cathodic current density i k = 3.0 A / dm 2 , the duration of the cathodic polarization τ k = 20 s, the anodic current density i a = 4.5 A / dm 2 , the duration of the anodic polarization τ a = 1 with. Coating thickness 10 microns.
Полученное при данной катодной плотности тока покрытие более темное, что отрицательно сказывается на декоративных свойствах покрытия, а также на поверхности образовался порошкообразный осадок, наблюдалось увеличение выделение водорода.The coating obtained at this cathodic current density is darker, which negatively affects the decorative properties of the coating, and a powdery precipitate has formed on the surface, and an increase in hydrogen evolution has been observed.
Пример 15.Example 15
Способ осуществляли по примеру 1 с содержанием NH2CH2COOH - 37.50 г/л. Толщина покрытия 10 мкм.The method was carried out as in example 1 with a content of NH 2 CH 2 COOH - 37.50 g / L. Coating thickness 10 microns.
Данного количества глицина в составе электролита недостаточно для обеспечения комплексообразующих и буферных свойств - уменьшается выход по току на 8%, образуется порошкообразный осадок.This amount of glycine in the electrolyte is not enough to provide complexing and buffering properties - the current efficiency decreases by 8%, and a powdery precipitate forms.
Пример 16.Example 16
Способ осуществляли по примеру 1 с содержанием NH2CH2COOH - 75,00 г/л. Толщина покрытия 10 мкм.The method was carried out as in example 1 with a content of NH 2 CH 2 COOH - 75.00 g / L. Coating thickness 10 microns.
Увеличение содержания глицина практически не влияет на состав образующегося покрытия, однако удорожает электролит.An increase in the glycine content practically does not affect the composition of the resulting coating, but the electrolyte rises in price.
В предлагаемом способе используется электролит, содержащий в своем составе преобладающее количество ZnSO4, а введение Na2SO4 в качестве электропроводной добавки повышает эффективность реверсивного режима электролиза, способствуя увеличению электропроводности раствора и, следовательно, увеличению рассеивающей способности электролита, что обеспечивает возможность нанесения покрытия на детали сложной конфигурации.The proposed method uses an electrolyte containing a predominant amount of ZnSO 4 , and the introduction of Na 2 SO 4 as an electrically conductive additive increases the efficiency of the reverse electrolysis mode, thereby increasing the conductivity of the solution and, therefore, increasing the dissipation capacity of the electrolyte, which makes it possible to coat Details of complex configuration.
Увеличение скорости электровосстановления металла при применении реверсивного режима осаждения способствует уменьшению выделения водорода и повышению выхода по току.An increase in the rate of metal electroreduction when applying a reverse deposition mode helps to reduce hydrogen evolution and increase current efficiency.
Применение нерастворимого графитового анода не приводит к изменению концентрации одного из компонентов электролита, позволяет проводить процесс корректировки состава электролита на основании результатов химического анализа заявляемых компонентов в отличие от прототипа с цинковым анодом, растворение которого снижает стабильность состава электролита.The use of an insoluble graphite anode does not lead to a change in the concentration of one of the components of the electrolyte, allows the process of adjusting the composition of the electrolyte based on the results of a chemical analysis of the claimed components, in contrast to the prototype with a zinc anode, the dissolution of which reduces the stability of the composition of the electrolyte.
Применение менее концентрированного электролита по NiSO4⋅7H2O, CoSO4⋅7H2O, NH2CH2COOH и отсутствие нагрева раствора электролита снижает стоимость электролита, следовательно, и самого покрытия.The use of a less concentrated electrolyte according to NiSO 4 ⋅ 7H 2 O, CoSO 4 ⋅ 7H 2 O, NH 2 CH 2 COOH and the absence of heating of the electrolyte solution reduces the cost of the electrolyte, and therefore, the coating itself.
Использование электролита, содержащего соли одной кислоты, упрощает и удешевляет процесс очистки сточных вод.The use of an electrolyte containing salts of one acid simplifies and cheapens the process of wastewater treatment.
Выявлено повышение коррозионной стойкости при меньшей концентрации легирующих компонентов в составе электролита и меньшей толщине покрытия. Время проведения процесса сокращается более чем в 4 раза.An increase in corrosion resistance was revealed with a lower concentration of alloying components in the electrolyte composition and a smaller coating thickness. The process time is reduced by more than 4 times.
В течение всего срока эксплуатации электролита электрохимического нанесения покрытия самопроизвольное выпадение компонентов в объеме электролита и на стенках ванны не наблюдалось. Следовательно, можно сделать вывод о высокой стабильности предложенного электролита при его использовании и хранении.During the entire period of operation of the electrolyte of the electrochemical coating, spontaneous precipitation of components in the volume of the electrolyte and on the walls of the bath was not observed. Therefore, we can conclude that the proposed electrolyte is highly stable during its use and storage.
Источники информации:Sources of information:
1. Wykpis K. Influence of Со2+ ions concentration in a galvanic bath on properties of electrolytic Zn-Ni-Co coatings / K. Wykpis // Surface and Interface Analysis. - 2014. - V. 46. - №10-11. - P. 746-749. DOI: 10.1002/sia. 54631. Wykpis K. Influence of Co 2+ ions concentration in a galvanic bath on properties of electrolytic Zn-Ni-Co coatings / K. Wykpis // Surface and Interface Analysis. - 2014. - V. 46. - No. 10-11. - P. 746-749. DOI: 10.1002 / sia. 5463
2. Milorad V. The comparative study of the corrosion stability of Zn-Ni-Co alloy coatings deposited from chloride and sulphate baths / M.V. M. J.B. Bajat // Zastita materijala. - 2017. - V. 58. - Broj. 2. - P. 198-203. DOI: 10.5937/ZasMat 1702198T2. Milorad V. The comparative study of the corrosion stability of Zn-Ni-Co alloy coatings deposited from chloride and sulphate baths / MV M. JB Bajat // Zastita materijala. - 2017. - V. 58. - Broj. 2. - P. 198-203. DOI: 10.5937 / ZasMat 1702198T
3. Bhat R.S. Corrosion behavior of electrodeposited Zn-Ni, Zn-Co and Zn-Ni-Co alloys / R.S. Bhat, A. Hegde Chitharanjan, K. Bhat Udaya // Analytical and Bioanalytical Electrochemistry. - 2011. - V. 3. - №3. - P. 302-315.3. Bhat R.S. Corrosion behavior of electrodeposited Zn-Ni, Zn-Co and Zn-Ni-Co alloys / R.S. Bhat, A. Hegde Chitharanjan, K. Bhat Udaya // Analytical and Bioanalytical Electrochemistry. - 2011. - V. 3. - No. 3. - P. 302-315.
4. Grill C.D. Preparation and investigation of combinatorially electrodeposited zinc-nickel, zinc-cobalt, and zinc-nickel-cobalt material libraries / C.D. Grill, J.P. Kollender, A.W. Hassel // Physica Status Solidi A: Applications and materials science. - 2017. - V. 214. - №9. - P. 1600706. DOI: 10.1002/pssa. 2016007064. Grill C.D. Preparation and investigation of combinatorially electrodeposited zinc-nickel, zinc-cobalt, and zinc-nickel-cobalt material libraries / C.D. Grill, J.P. Kollender, A.W. Hassel // Physica Status Solidi A: Applications and materials science. - 2017. - V. 214. - No. 9. - P. 1600706. DOI: 10.1002 / pssa. 201600706
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019136383A RU2720269C1 (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Method of producing corrosion-resistant electrochemical zinc-nickel-cobalt coating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019136383A RU2720269C1 (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Method of producing corrosion-resistant electrochemical zinc-nickel-cobalt coating |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2720269C1 true RU2720269C1 (en) | 2020-04-28 |
Family
ID=70553057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019136383A RU2720269C1 (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Method of producing corrosion-resistant electrochemical zinc-nickel-cobalt coating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2720269C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU378544A1 (en) * | 1969-05-19 | 1973-04-18 | Способ эле ктр лити чеакого осаждени сплавов цинка электролите, сскдержащем сернокислые соли цинка, кадими , никел лиэтиленполиамин, аммюиий сернокислый при , плотности тока отличающийс тем, что, целью получени оцла кад мий никель бальт, электролит ввод кобальт сернокис | METHOD OF ELECTROLYTIC DEPOSITION OF ZINCAL ALLOYS21Avooh-known: b-alloying of alloys; w • zinc; pH = 7—10, a temperature of 20 + 5 ° C and a current density of 01–30 a / dm ^. Long equilibrium allows to obtain an alloy of cnc – kashmiy – gnickel – jo, balt, which, compared to the known, has an increase in hardness and iznostoy, bone. The proposed apasob differs from the well-known in that the electrolyte "water alt sulphate in determining the content kom1ponento1v. |
SU1135816A1 (en) * | 1983-08-03 | 1985-01-23 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физической Химии Ан Ссср | Electrolyte for depositing coatings of alloys of zinc or cadmium with titanium and zirconium |
RU2610183C1 (en) * | 2015-07-22 | 2017-02-08 | Дипсол Кемикалз Ко., Лтд. | Electroplating with zinc alloy |
-
2019
- 2019-11-12 RU RU2019136383A patent/RU2720269C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU378544A1 (en) * | 1969-05-19 | 1973-04-18 | Способ эле ктр лити чеакого осаждени сплавов цинка электролите, сскдержащем сернокислые соли цинка, кадими , никел лиэтиленполиамин, аммюиий сернокислый при , плотности тока отличающийс тем, что, целью получени оцла кад мий никель бальт, электролит ввод кобальт сернокис | METHOD OF ELECTROLYTIC DEPOSITION OF ZINCAL ALLOYS21Avooh-known: b-alloying of alloys; w • zinc; pH = 7—10, a temperature of 20 + 5 ° C and a current density of 01–30 a / dm ^. Long equilibrium allows to obtain an alloy of cnc – kashmiy – gnickel – jo, balt, which, compared to the known, has an increase in hardness and iznostoy, bone. The proposed apasob differs from the well-known in that the electrolyte "water alt sulphate in determining the content kom1ponento1v. |
SU1135816A1 (en) * | 1983-08-03 | 1985-01-23 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физической Химии Ан Ссср | Electrolyte for depositing coatings of alloys of zinc or cadmium with titanium and zirconium |
RU2610183C1 (en) * | 2015-07-22 | 2017-02-08 | Дипсол Кемикалз Ко., Лтд. | Electroplating with zinc alloy |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Grill C.D. Preparation and investigation of combinatorially electrodeposited zinc-nickel, zinc-cobalt, and zinc-nickel-cobalt material libraries / C.D. Grill, J.P. Kollender, A.W. Hassel // Physica Status Solidi A: Applications and materials science. 2017, V. 214, N9, P. 1600706. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Carlos et al. | Effect of tartrate content on aging and deposition condition of copper–tin electrodeposits from a non-cyanide acid bath | |
CN101070604A (en) | Electroplating method | |
CN102719864B (en) | Method for preparing cerium-containing zinc coating | |
Kasach et al. | Electrodeposition of Cu-Sn alloy from oxalic acid electrolyte in the presence of amine-containing surfactants | |
US3500537A (en) | Method of making palladium coated electrical contacts | |
Kirilova et al. | Corrosion behaviour of Zn–Co compositionally modulated multilayers electrodeposited from single and dual baths | |
Chentsova et al. | Kinetics of electrodeposition of zinc-nickel alloy from sulfate-glycinate electrolyte | |
US4189358A (en) | Electrodeposition of ruthenium-iridium alloy | |
RU2720269C1 (en) | Method of producing corrosion-resistant electrochemical zinc-nickel-cobalt coating | |
US4119502A (en) | Acid zinc electroplating process and composition | |
US3093556A (en) | Electro-depositing stainless steel coatings on metal surfaces | |
Bhat et al. | Corrosion performance of zinc based binary and ternary alloy coatings | |
US10767274B2 (en) | Compositionally modulated zinc-iron multilayered coatings | |
CA2236933A1 (en) | Electroplating of low-stress nickel | |
US2489523A (en) | Electrodeposition of tin or lead-tin alloys | |
Rudnik et al. | Effect of organic additives on electrodeposition of tin from acid sulfate solution | |
Török et al. | Direct cathodic deposition of copper on steel wires from pyrophosphate baths | |
JPH1060683A (en) | Electroplating with ternary system zinc alloy, and its method | |
RU2334833C1 (en) | Electrolyte for sedimentation of coatings out of cadmium-cobalt alloy | |
RU2549037C2 (en) | Method of surface preparation of stainless steel items prior to galvanic copperplating | |
CN103108995A (en) | Nickel pH adjustment method and apparatus | |
CN114657606B (en) | Preparation and implementation method of electroformed gold stabilizer | |
RU2814771C1 (en) | Method of electroplating chromium coatings from electrolyte based on hexahydrate of chromium (iii) sulphate and sodium formate | |
Arslan et al. | Comparison of structural properties of copper deposits from sulfate and pyrophosphate electrolytes | |
RU2350696C1 (en) | Electrolyte for coating deposition from cadmium and manganese melt |