Електроліт латунування

Електроліт латунування, який містить сірчанокислу мідь, сірчанокислий цинк, пірофосфат натрію, винну кислоту, акриламід, який відрізняється тим, що він додатково містить Винахід відноситься до гальваностегії, зокрема, до електролітичного осадження сплаву жовтої латуні і може використовуватись у машинобудівництві при одержанні декоративних покрить на сталі, цинкових та алюмінієвих сплавах, захисті сталевих виробів від корозії, підвищення МІЦНОСТІ зчеплення різних металів та усунення їх взаємної дифузії В наш час ВІДОМІ пірофосфатні електроліти латунування СИ, виготовлені з використанням сульфату МІДІ, сульфату цинка, пірофосфату калія або пірофосфату натрія Практичне застосування знайшли електроліти, концентрації основних неорганічних компонентів яких, як правило, складають 1 - 12г/л CuS04 • 5Н2О, 40 - 70г/л ZnS04 • 10Н20 , 280 - 310г/л К4Р2О7 • 10Н2О Окрім того, вони містять як буфер двозаміщені солі фосфорної кислоти та добавки спиртів, зміно-, оксі-, сульфокислот та інших насичених та ненасичених органічних сполук Електроліти мають низьку продуктивність і не дозволяють одержувати однорідних за складом осадів жовтої латуні у широкому діапазоні густин струму Крім того пірофосфат калію є дефіцитним і його вартість в 3 - 3,5 рази перевищує вартість пірофосфату натрія Найбільш близьким за складом і технологічною сутністю до електроліту латунування, який пропонується, є електроліт, що містить сірчанокислу мідь (1,0 - 4,0г/л), сірчанокислий цинк (40 бОг/л), пірофосфат калію (250 - 300г/л), янтарну амоній фосфорнокислий двозаміщений та амінокислоту при такому співвідношенні компонентів, г/л сірчанокисла мідь 8-12, сірчанокислий цинк 65 - 75, пірофосфат натрію 258 - 309, амоній фосфорнокислий двозаміщений 18 - 22, винна кислота 1,2-1,8, акриламід 0,5 -1,5, амінокислота 0,005 - 0,050, вода до 1л або лимонну кислоту (5,0 - 15,0г/л), 1,4-бутілдюл (0,2 - 0,4мл/л), хлорамін Б (0,2 - 0,4г/л), сірчанокислий кадмій (0,05 - 0,20г/л) та гліцерин (0,05 0,1мл/л) [2] Електроліт має розсіювальну здібність 61 - 68%, вихід за струмом 57,8 - 59,1% і дозволяє осаджувати покриття жовтої латуні, які містять 67,8 - 70,6% МІДІ, в інтервалі густин струму 0,3 1,0А/дм2 Недоліком вказаного електроліту є низька блискоутворююча здібність та вузький діапазон робочих густин струму В основу винаходу поставлено задачу розробки пірофосфатного електроліту латунування шляхом удосконалення його неорганічного складу та підбору добавок, що дозволяє отримати рівномірні, дзеркально-блискучі покриття жовтої латуні в широкому діапазоні густин струму Вказана задача досягається тим, що електроліт латунування, який містить сірчанокислу мідь, сірчанокислий цинк, пірофосфат натрію, винну кислоту і акриламід, додатково містить амоній фосфорнокислий двозаміщений та амінокислоту із загальною формулою RCH(NH2)COOH (R -СН3, СООН або гетероцикл) при такому співвідношенні компонентів, г/л сірчанокисла мідь 8 -12 сірчанокислий цинк 85 - 7 5 пірофосфат натрію 258- •309 амоній фосфорнокислий двозаміщений 18 - 2 2 винна кислота 1.2 -1.8 1 о 49107 аириламід 0,5 -1,5, амінокислота 0,005 - 0,050, вода до 1л Присутність в електроліті латунування вказаних компонентів зумовлена наступними обставинами Сірчанокисла мідь, сірчанокислий цинк та пірофосфат натрію є обов'язковими компонентами електроліту Концентрація пірофосфату натрія визначається концентраціями сульфату МІДІ та сульфату цинку і уводиться в КІЛЬКОСТІ, яка необхідна для утворення та розчинення пірофосфаткик комплексів металів При концентрації сульфату МІДІ нижнє 10г/л, а сульфату цинку нижче 70г/л знижуються технологічні параметри електроліту (вихід за струмом, розсіювальна здібність) і погіршується якість покриття При концентрації сульфату МІДІ вище 10г/л та концентрації сульфату цинку вище 70г/л зменшується можливість співосадження МІДІ та цинку і отримання сплаву заданого складу зменшення, що викликає погіршення якості покрить Таким чином встановлено, що електроліт латунування, який заявляється, має новину і забезпечує отримання позитивного ефекту Для доведення ВІДПОВІДНОСТІ ознак електроліту "суттєві відзнаки" було проведено пошук споріднених ознак в інших відомих електролітах за основними та суміжними рубриками МКВ Аналогічних рішень не виявлено Отже електроліт, який відповідав критерію "суттєві відзнаки" , в цілому відповідає критерію винаходу В таблиці приведені склади заявленого і відомого пірофосфатних електролітів латунування, їх технологічні параметри, склад та ЗОВНІШНІЙ ВИГЛЯД покрить При готуванні електролітів у розчині, який містить розрахункову КІЛЬКІСТЬ нірофосфату натрія (ГОСТ 342-77, І нагрітий до 100°С, послідовно розчиняли сульфат МІДІ (ГОСТ 4165-78) та сульфат цинку (ТУ 6-09-4219-76) Після фільтрування в електроліт уводили амоній фосфорнокислий двозаміщений (ГОСТ 3772-74), амінокислоту, акриламід (МРТУ 6-09-356-83) та вину кислоту (ТУ 6-0908-1997-88) Коректировка електроліту до необхідних значень рН здійснювалась розчинами гідроокису натрій (ОСТ 6-01-302-74) і пірофосфатної кислоти (ГОСТ 5653-75) Розчини електроліту, який заявляється, досліджувались шляхом електролізу з визначенням розсіювальної здібності (метод Герін-га-Блюма), виходу за струмом (по привісу з використанням кулонметру), припустимих значень густий струму (з використанням комірки Худла объемом 250мл) ЗОВНІШНІЙ ВИГЛЯД покрить оцінювався візуально Вміст МІДІ В сплаві визначався фотометричним методом за інтенсивністю забарвлення синього моноаміачного комплексу Покриття осаджувались на сталь марки 1Х18Н10Т Перед нанесенням осаду, зразки підлягали попередньому підготуванню, яке включає електрознежирення і декапірування в 3% розчині сірчаної кислоти У ванну зразки завантажувались під струмом При електроосадженні використовувались аноди марки Л63 Як видно з таблиці, склади 3, 4, 5 електроліту, який заявляється, є оптимальними У широкому діапазоні густий струму від 0,25А/дм2 до 2,5А/дм2 з них осаджуються дзеркально блискучі однорідні за складом (74% МІДІ) покриття За цими показниками він перевищує прототип Винна кислота сприяє подрібненню структури осаду і саме ним підвищує його блиск У відсутності винної кислоти у діапазоні 0,25 - 2,5А/дм утворюються однорідні за складом матові покриття Акриламід уводиться для розширення діапазону робочих густий струму осадження сплаву жовтої латуні При його концентрації нижнє 0,5г/л (2мл добавки) в осаді збільшується КІЛЬКІСТЬ МІДІ, а при концентрації вище 1,5г/л - КІЛЬКІСТЬ цинку У першому випадку нижня межа припустимої густини струму зміщується з 0,25 до 0,50А/дм2 Амінокислота в КІЛЬКОСТІ 0,005 - 0,050г/л, зближуючи потенціали виділення МІДІ та цинку, дозволяє осаджувати сплав жовтої латуні При концентрації амінокислоти нижче 0,005г/л КІЛЬКІСТЬ МІДІ в покритті відповідає сплаву красної латуні, а при концентрації амінокислоти вище 0,050г/л сплаву білої латуні Крім того, добавка сприяє утворенню однорідних за складом дзеркально блискучих покрить жовтої латуні, розширює діапазон робочих густий струму При концентрації нижче 0,005г/л максимального ефекту 11 впливу на технологічні характеристики електроліту та якість покрить не досягається, а при концентрації вище 0,050г/л відбувається зниження виходу за струмом та погіршення зовнішнього вигляду покорить Амоній фосфорнокислий двозаміщений в буфером, при концентрації 18 - 22г/л стабілізує значення рН електроліту в процесі електролізу і впливу на технологічні параметри електроліту та якість покриття не виявляє При його концентрації нижче 10г/л відбувається підвищення кислотності розчину, а при концентрації (NH4)2HP04 вище 22г/л Таблиця Склад електролітів, технологічні Прототип показники електролітів та поА С СРСР крить №1475988 Сірчанокисла мідь, г/л 1,0-4,0 Сірчанокислий цинк, г/л 40-60 Пірофосфат натрію, г/л Пірофосфат калію, г/л 250 - 300 Електроліт, який заявляється (приклади) 1 2 70 251,7 2 3 4 5 6 6 60 232,6 8 65 257,9 10 70 282,0 12 75 309,0 14 80 334,9 49107 Продовження таблиці Склад електролітів, технологічні Прототип показники електролітів та поА С СРСР крить №1475988 Амоній фосфорнокислий двозаміщений, г/л Амінокислота, г/л Акриламід г/л Винна кислота, г/л Янтарна та лимонна кислота, г/л 5-15 1,4-бутадюл, мд/л 0,2-0,4 Хлорамін Б, г/л 0,2-0,4 Сірчанокислий кадмій, г/л 0,05 - 0,20 Гліцерин, мл/л 0,05-0,10 7,15-85 рН t°C 18-30 Розсіювальна здібність, % 61 - 6 8 Вихід за струмом, % 57,8-59,1 Діапазон робочих густин струму, 0,3-1,0 А/дм2, % Вміст МІДІ, % 67,8 - 70,6 ЗОВНІШНІЙ ВИГЛЯД блискучі жовтого кольору =лектроліт, який заявляється (приклади) 1 2 3 4 20 0,01 1,00 1,50 7,5-8,0 18-25 40,5 53,6 20 0,01 1,00 1,50 7,5-8,0 18-25 58,0 67,0 18 0,005 0,500 1,20 20 0,01 1,00 1,50 7,5-8,0 18-25 61,0 72,0 7,5-8,0 18-25 61,0 72,0 0,5-1,0 0,5-1,5 0,25-2,5 0,25-2,5 0,25 -2,5 0,5-2,0 76,0 76,0 74,0 74,0 5 6 22 20 0,05 0,01 1,500 1,00 1,80 1,50 7,5-8,0 7,5-8,0 18-25 18-25 61,0 57,0 72,0 68,0 74,0 70,0 дзеркально-блискучі, рівномірні, жовтого кольору Таким чином, в порівнянні з прототипом електроліт латунування, який заявляється, дозволяє значно покращити ЗОВНІШНІЙ ВИГЛЯД покрить, роз ширити діапазон робочих густин струму, як в область більш низьких, так і більш високих значень (0,25 - 2,5А/дм2), збільшити розсіювальну здібність (72%) та вихід за струмом (68%) Тривалі лабораторні іспити електроліту показали, що в процесі роботи концентрації основних компонентів практично не змінюються Коректиро вку по добавкам необхідно проводити 1/10 початкової їх КІЛЬКОСТІ після пропускання 25 - ЗОА'ч/л електрики Джерела використаної інформації 1 Бондарь В В , Гринина В В , Павлов В П Электроосаждение двойных сплавов // Итоги науки и техники, сер Электрохимия -1980 - Вып 16 -С 154 2 А с СРСР ,№ 1475988, МКВ С 23 Д 3/581989 (прототип) ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71