Електроліт для нанесення покриття кобальт-молібден

Реферат: Винахід належить до гальванотехніки і може бути застосований для отримання функціональних покриттів. Електроліт для нанесення покриття Со-Мо, що містить сульфат кобальту, молібдат натрію, додатково містить сульфат амонію та трилон Б комплексу при відповідному співвідношенні компонентів. Винахід забезпечує отримання якісних покриттів без тріщин та з високою адгезією до носія. UA 112925 C2 (12) UA 112925 C2 UA 112925 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до гальванотехніки і оптимізує електролітичне нанесення сплаву Со-Мо на матеріали, виготовлені з міді, хромонікелевих сплавів та нержавіючих сталей з метою створення покриття, що має високі каталітичні та антикорозійні властивості. Одними із перспективних методів одержання матеріалів з певними заданими властивостями є електрохімічні, які легко керуються та автоматизуються. До нещодавного часу електрохімічні технології несправедливо мало використовували у вирішенні цих найважливіших питань сучасного матеріалознавства. Для отримання покриттів із вмістом молібдену до 60 % знайшли застосування пірофосфатні розчини, однак покриття, отримані з пірофосфатних електролітів, мають наявність неметалевих домішок (до 11 мас. %), що приводить до високих внутрішніх напруг і відшарування від основи [1]. Для отримання покриттів з вмістом Мо 33-43 %, був розроблений пірофосфатно-цитратний електроліт, що має склад, моль/л: 0,1 сульфат кобальту; 0,1 молібдат натрію; 0,2 лимоннокислого натрію; 0,2 калій пірофосфату; 0,5 натрій сульфату [2]. Осади отримували в 2 діапазоні густин струму 1-10 А/дм . Недоліком цього електроліту є те що, процес електролізу проводять при температурі 50 °C. Із зазначеного електроліту отримують блискучі, рівномірні покриття, які добре зчеплені з поверхнею на мідну основу, але на сплаві нікель-хром осаджуються блискучі покриття сіро-блакитного кольору, які мають низьку адгезію [2]. Інший відомий хлоридний електроліт, що має наступний склад, моль/л: 0,25 хлорид кобальту; 0,041 молібдат натрію; 0,4 борної кислоти; 0,375 лимонної кислоти - дозволяє отримувати осади з вмістом молібдену до 40 % при температурі осадження 20 °C та густині 2 струму 1-2 А/дм [3]. Для електроосадження сплаву Со-Мо широко використовується, вибраний за найближчий аналог, цитратний електроліт з додаванням гідроксиду натрію, що містить, моль/л: 0,25 сульфат кобальту; 0,06 молібдат натрію; 0,37 С6Н8О7; 0,40 борної кислоти. Температура осадження 2 25 °C та густина струму 10-20 мА/см . Із зазначеного електроліту одержують покриття Со-Мо з вмістом молібдену 10-30 %. Одержане покриття характеризується високою твердістю та металевим блиском [4]. В основу винаходу поставлена задача по створенню електроліту для нанесення на поверхню хромонікелевих сплавів та нержавіючих сталей функціонального покриття Со-Мо, яке характеризується високими показниками щодо виходу за струмом та вмістом молібдену. задача вирішується за рахунок того, що у відомий електроліт, який містить сульфат кобальту, молібдат натрію, додається сульфат амонію та Трилон Б, при наступному співвідношенні компонентів (моль/л): CoSO4 0,25-0,35 Трилон Б 0,25-0,35 Na2MoO4 0,03-0,07 (NH4)2SO4 0,02-0,05. Режим електроосадження рН 2-4 t, °C 50-70 2 j, А/дм 1-10. Осадження кобальту на підкладку з хромонікелевих сплавів та нержавіючих сталей, забезпечується утворенням аміачно-трилонатного комплексу. Іон амонію каталізує електрохімічну реакцію відновлення молібдатів до металу, тому додавання в електроліт сульфату амонію забезпечує збільшення відсоткового вмісту молібдену в сплаві Со-Мо. Розчини готували на дистильованій воді з реактивів марок "ч" та "хч". Наважки твердих речовин зважували на аналітичних вагах з точністю до четвертого знака. За допомогою додавання NH4OH та H2SO4 регулювали рН середовища. Осадження здійснювали у двоелектродній системі в гальваностатичному режимі при густині 2 струму 1-10 А/дм , в електрохімічній комірці з робочим об'ємом 250 мл, при нагріванні і безперервному перемішуванні магнітною мішалкою. Температуру електроліту підтримували 5070 °C. Допоміжним електродом служив анод з платинової сітки. Час осадження 10-40 хв. Отримані зразки підлягали промиванню дистильованою водою та сушінню на повітрі. Приклад 1 Електроліт готують розчиненням компонентів у дистильованій воді у звичайних умовах при такому співвідношенні компонентів (моль/л): CoSO4 0,35 Трилон Б 0,35 1 UA 112925 C2 5 10 Na2MoO4 0,07 (NH4)2SO4 0,05. 2 Процес проводять при рН=3 і густині струму 1 А/дм . Отримане покриття має підвищену адгезію до носія, вміст молібдену в сплаві складає 85 %, температура проведення електролізу 60-70 °C, тривалість електролізу 30 хвилин. Вихід за струмом складає 90 %. Приклад 2 Електроліт готують розчиненням компонентів у дистильованій воді в звичайних умовах при такому співвідношенні компонентів (моль/л): CoSO4 0,25 Трилон Б 0,25 Na2MoO4 0,07 (NH4)2SO4 0,05. 2 Процес проводять при рН=4 і густині струму 2,5 А/дм . Отримане покриття має підвищену адгезію до носія, вміст молібдену в сплаві складає 70-80 %, температура проведення електролізу 60-70 °C, тривалість електролізу 30 хвилин. Вихід за струмом складає 60 %. Проведемо зрівняльну характеристику запропонованого винаходу та вибраного найближчого аналога (табл.). Таблиця Склад електроліту (моль/л), режим та результат електролізу Сульфат кобальту Молібдат натрію Сульфат амонію Трилон Б Борна кислота С6Н8О7 t, °C pН 2 Густина струму, А/дм Вихід за струмом, % Вміст молібдену в сплаві, % 2 Швидкість осадження сплаву, г/дм ·год. Зовнішній вигляд покриття 15 20 25 30 Винахід Найближчий аналог 0,25-0,35 0,03-0,07 0,02-0,05 0,25-0,35 50-70 2-4 1-10 60-90 10-85 0,5-0,55 відсутні 0,25 0,06 0,40 0,37 25 6,6 1-2 10-30 тріщини Покриття, одержане з використанням електроліту вищезазначеного складу, характеризується наступними показниками: відсотковий вміст молібдену в сплаві 10-85 %, вихід 2 за струмом сплаву 75-90 %, швидкість осадження сплаву 0,5-0,55 г/дм ·год. Електроліт, що представлено вище, створює можливість електролітичного нанесення кобальт-молібденових сплавів на мідну основу, а також матеріали, виконані з хромо-нікелевих сплавів та нержавіючих сталей. Покриття такого типу характеризуються підвищеною адгезією до носія. Джерела інформації: 1. Kublanovsky V.S. Electrocatalytic Properties of Co-Mo Alloys Electrodeposited from a CitratePyrophosphate Electrolyte / V.S. Kublanovsky, Yu S. Yapontseva // Electrocatalysis. - 2014. - 5. Р. 372-378. 2. Громова В.А. Сплави Co-Mo електроосаджені із полілігандного електроліту / В.А. Громова, Ю.С. Японцева, B.C. Кублановский // Тези доп. II Всеукр. наук.-практ. конф. молодих вчених., 26-28 квітня 2007 р. - Київ: НТУУ "КПІ". - С. 88. 3. Lee G.M.C. The electrodeposition of nickel and nickel-cobalt alloys by the Ni-speed concentrated nickel sulphamate method / G.M.C. Lee, W.J.D. Jones // Trans. Inst. Metal. Finish. 1977. - V. 55. N. 2. - P. 70-72. 4. Соколов А.Ю. Изучение осаждения кобальт-молибденовых сплавов из электролитов с различным значением рН / А.Ю. Соколов, М.К. Наурызбаев // Химический журнал Армении. 2002. - Т. 55, № 3. - С. 30-35. 2 UA 112925 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Електроліт для нанесення покриття Со-Мо, що містить сульфат кобальту, молібдат натрію, який відрізняється тим, що додатково містить сульфат амонію та трилон Б комплексу, при наступному співвідношенні компонентів, моль/л: CoSO4 0,25-0,35 трилон Б 0,25-0,35 Na2MoO4 0,03-0,07 (NH4)2SO4 0,02-0,05. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3