Електроліт латунювання

Изобретение относится к гальванотехнике и может применяться для латунирования изделий из различных марок сталей, в т.ч. под обрезинивание. Известны /1-8/ электролиты латунирования, содержащие кроме сернокислых солей меди и цинка пирофосфорнокислый натрий, борную кислоту (или щавелевую), соду кальцинированную /1/; пирофосфат калия и сульфосилициловокислый натрий /2/; пирофосфат калия, фосфорнокислый калий (одно- или двухзамещенный) и цианистый натрий /3/; пирофосфат калия, янтарная кислота и натрий титанил виннокислый /4/; пирофосфат калия, сульфосалициловокислый натрий и фосфорнокислый калий (одно- и двухзамещенный) /5/; серную кислоту, сахарин и родамин /6/; сегнетовую кислоту, сахарин и родамин /6/; сегнетовую соль, NaOH, желатину и b нафтол /7/; пирофосфат калия, 2,6-2,7 нафталиндисульфокислоту и трилон Б /8/. Недостатки данных электролитов следующие: - низкая стабильность электролитов из-за значительной скорости гидролиза пирофосфата /1-5; 7, 8/; - значительная пассивация анодов, что изменяет заданное соотношение компонентов при электролизе и снижает качество покрытия (1-5, 7, 8/; - повышенная токсичность /3/, при отмеченных выше недостатках; - электролит с H2SО4 позволяет получать покрытия с малым содержанием Zn (идет вытравливание Zn) /6/; - высокая скорость контактного выделения меди, что снижает адгезию покрытия /6/; - малая прочность сцепления покрытия с резиной (в пределах 20-30 кгс/см 2) /1-3/. Известен /9/ электролит, содержащий сульфат меди и цинка, пирофосфорнокислый натрий, углекислый натрий, Н2ВО3, щавелевую кислоту, морфолиновую смолу, акролеиновую смолу, карбонат морфолина и применяющийся для латунирования стали преимущественно под обрезинивание. Недостатки данного электролита следующие: - низкая стабильность электролита (срок службы электролита в пределах 60-65 А.ч/л); - состав покрытия не стабильный по содержанию цинка (колеблется в пределах 25-45%); - значительно пассивируются аноды; - для увеличения срока службы электролита необходима частая корректировка состава; - большое количество компонентов электролита затрудняют контроль его состава при корректировке; - требуется разработка специальных методов анализа; - многокомпонентность электролита повышает трудоемкость его приготовления и утилизации отходов. Данный электролит выбран в качестве прототипа, поскольку содержит сульфат меди и цинка, применяется для латунирования стали, преимущественно под обрезинивание. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать электролит латунирования путем дополнительного введения комплесообразователей и вещества, исключающего пассивацию анодов, позволяющих повысить стабильность электролита во времени и по составу покрытия, преимущественно под обрезинивание. Поставленная задача решается тем, что электролит латунирования стальных изделий под обрезинивание, включающий сульфаты меди и цинка, согласно изобретению, дополнительно содержит трилон Б, сульфосалициловую кислоту и сульфат натрия при следующем содержании компонентов, г/л: сульфат меди пятиводный сульфат цинка семиводный Трилон Б двухводный сульфосапициловая кислота двухводная сульфат натрия 4-6 70-80 6-9 50-60 28-35 Предлагаемый электролит латунирования обладает большой стабильностью (регенерация 1 раз в 1,5-2 года), что превышает базовый в 3,5 раза. Процесс регенерации проще и менее трудоемкий. Получаемые покрытия стабильны по составу (содержание цинка в сплаве 38-40%), в отличие от базового (содержание цинка в пределах 25-45%). Электролит легко готовится и надежно контролируется состав. Электролит готовят в следующем порядке. В 1/3 необходимого объема электролита (вода питьевая) растворяется расчетное количество сульфата меди и трилона Б. Аналогично готовится раствор сульфата цинка и сульфосалициловой кислоты. Оба раствора смешиваются в рабочую ванну, перемешиваются и добавляется необходимое количество сульфата натрия. После полного растворения последнего электролит готов к работе. В результате выполненных исследований также обнаружено, что в предлагаемом электролите полностью отсутствует пассивация анодов. Электролит может применяться не только для латунирования под обрезинивание, а как декоративное покрытие. Предлагаемый электролит позволяет получать блестящие покрытия на уровне, приведенном в источнике /5/. Установлено, что оптимальная концентрация сульфата меди в электролите составляет 4-6 г/л. Если концентрация сульфата меди меньше 4 г/л, то часть сульфата цинка связывается в трилонатный комплекс, что снижает содержание цинка в сплаве. При концентрации CuSО4 больше 6 г/л снижается стабильность электролита за счет образования сульфосалицилата меди, который выпадает в осадок. Оптимальная концентрация сульфата цинка в электролите составляет 70-80 г/л. Содержание сульфата цинка в электролите меньше 70 г/л приводит к образованию сульфосалицилата меди и снижению стабильности электролита, а увеличение концентрации ZnSО4 выше 80 г/л приводит к наличию в электролите не связанного сульфата и нарушению электрохимического процесса и снижению стабильности покрытия. В электролите присутствует трилон Б. Его оптимальная концентрация в электролите 6-9 г/л. Введение в электролит трилона Б меньше 6 г/л приводит к образованию сульфосалицилата меди, выпадающего в осадок, и увеличению содержания в сплаве цинка, а при концентрации больше 9 г/л за сче т образования трилонатного комплекса цинка электролит не обеспечивает содержание цинка в сплаве в пределах 38-40%. Минимальная концентрация сульфосалициловой кислоты в электролите должна составлять 50 г/л. При более низких концентрациях образуется трилонатный комплекс цинка. Максимальное содержание сульфосалициловой кислоты в электролите не должно превышать 60 г/л. При более высоких концентрациях образуется сульфосалицилат меди (выпадает осадок). И в первом, и во втором случае содержание цинка в сплаве не соответствует содержанию 38-40%. Установлено, что оптимальная концентрация сульфата натрия в электролите составляет 28-35 г/л. При концентрации сульфата натрия меньше 28 г/л происходит пассивация анода за счет образования пленки окиси меди. При концентрации сульфата натрия больше 35 г/л значительно снижается содержание цинка в покрытии. Примеры конкретного испытания электролита. Для приготовления электролита использовали: CuSО4 . 5Н2О ZnSО4 . 7Н2О Na2SО4 Трилон Б (2-х водный) Сульфосалициловая кислота (2-х водная) "ч" "ч" "ч" "ч" "ч" Опыты проводились в винипластовой ванне объемом 100 л. В качестве анодов использовалась латунь марки Л62. Покрытие наносилось на изделия из стали марки 30ХГСА. Температура процесса 18-25°С, pH = 1,0-4,0. Катодная плотность тока 0,5-1,2 А/дм 2. Прочность сцепления с резиной определялась согласно инструкции головного института ВИ АМ № 948-69. Результаты испытаний приведены в таблице. Таким образом, предложенный электролит латунирования обладает большой стабильностью во времени (регенерация 1 раз в 1,5-2 года). Получаемые покрытия стабильны по составу (содержание цинка в сплаве 3840%). Электролит может применяться не только для латунирования под обрезинивание, а как декоративное покрытие. Результаты испытаний электролита латунирования Прочнос ть № сцеплен Пассив Сульфос Примечание ация опыта CuS ZnSO Трилон алицило Na2S ия с А. ч/л % Zn анодов O4 Б O4 резиной 4 вая кислота кГс/м 2 1 3 70 6 50 30 200 40,3 118 нет Прочность сцепления с 2 70 80 9 60 28 200 40,7 115 нет резиной 3 5 75 7 55 35 200 38,5 115 нет определялась 4 4 65 7 55 30 200 40,4 115 нет согласно инструкции 5 6 65 8 50 30 190 39,1 112 нет головного института 6 6 70 8 50 30 200 39,9 120 нет ВИАМ № 948-69. 7 5 75 4 55 30 200 42,0 117 нет Состав покрытия 8 5 75 11 55 30 200 41,1 115 нет определялся 9 5 75 7 55 30 200 39,0 118 нет химическим 10 5 75 7 45 30 200 40,5 116 нет методом анализа. 11 5 75 7 65 30 200 40,8 116 нет 12 5 75 7 55 30 200 40,0 120 нет 13 5 75 7 55 25 200 37,6 108 нет 11 5 75 7 55 40 200 37,1 110 нет 15 7 75 7 55 30 200 38,0 119 нет 16 2 1 60 27 116 есть Прототип 17 3 1,5 62 18 120 есть 18 3 1 60 11 116 есть Содержит пирофосфорнокислый натрий 60-75 г/л, углекислый натрий 35-40 г/л, Н2ВО 3 5-6 г/л, щавелевую кислоту 12-15 г/л, морфолиновую смолу 4,2-8,4 г/л, акролеиновую смолу 1,3-2,6 г/л, карбомат морфолина 0,5-1,0 г/л, CuSO4 и ZnSО4 приведены в пересчете на металл. Концентрация, г/л Стабильность эпехтропита Продолжение таблицы № п/п Состав электролита г/м 3, режим электролиза 8 Примеры Заявляемый электролит 9 10 11 Прототип 12 13 14 8 Аg (в пересчете на металл) KJ Трилон Б КОН KJO3 KNO3 Поливиниловый спирт Желатин 9 Отклонение от норми 1 2 3 4 5 6 7 28 25 25 25 25 28 20 550 15 8 25 500 15 8 30 500 15 16 25 500 15 8 15 500 15 8 12 380 15 8 20 400 15 8 20 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Выкриста лизация солей изза пересыще ния электроли та Выкриста лизация солей изза пересыщ ения электрол ита Норма Норма Покрытие Образова матовое, ние требуется дендрито дополнит Пассиваци в на я анодов ельная кромках операция изделий полировк и