Водный раствор для контактного меднения изделий из углеродистой стали

 

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий, в частности к растворам контактного меднения . Цель изобретения - снижение пористости и исключение отслаивания покрытия при повышенных температурах эксплуатации раствора. Раств ор содержит , мас.%; серно-кислая медь 2,0- 4,5; серная кислота 3,5-6,5, поверхностно-активное вещество (ПАВ) 0,10- 0,15; вода остальное. Использование в качестве ПАВ оксиэтилированного моноалкилфенола на основе тримеров пропилена МАФ-12 обеспечивает получение сплошных, прочно сцепленных с основой, малопористых (10-17 пор/ /см), блестяпдах медных покрытий на углеродистых сталях в широком интервале температур 20-бО С, повышает .работоспособность раствора . до 1,41 , снижает продолжительность получения покрытия (подсмазочный слой перед обработкой давлением) толщиной 5-6 мкм до 30-40 с, в два раза снижает загрязнение окружающего водного бассейна. 4 табл. S (Л

сОюз ООВетских

СОЩМЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

gg g С 23 С 18/54

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи и 1нт ocQp

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ j " - " :" : .I

Н kSTQPCNOMV СВИДатВЪатвм

° °

° Ф ю (21) 4113924йз-02 (22) 05.09.86

- (46) 30. 12. 88. Бюл. 1з 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности (72} Ж.Ф.Коровай, В.Д.Носарь, Л.М.Фролова, А.С.Максименко, Ю.Г.Пеньков, Е.М,Кричевский, Г.Г.Поклонов, Н.Г.Манохина, Ф.В.Линчевский и.Н.И.Мирошниченко (53) 621.793.32:669.38 (088.8) (56) Липкин Я.Н. и Штанько З.М. Химическая и электрохимическая обработка стальных труб. М.г Металлургия, . 1982, с.75-88.

Патент США У 4563217» кл. 1061,23, опублик, 1986.

Заявка ФРГ В 2049061, кл. С 23 С 3/02, опублик. 1980

Липкин Я.Н. и Штанько В.М. Химическая и электрохнмическая обработка стальных труб. М;: Металлургия, 1974, с.65,73.„Я0„„1447930 А1 (54) ВОДНЬЙ РАСТВОР ДЛЯ КОНТАКТНОГО

МЕДНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ

СТАЛИ (57) Изобретение относится к нанесению металлических покрытий, в част" ности к растворам контактного меднения ° Цель изобретения - снижение пористости и исключение отслаивания покрытия при повышенных температурах эксплуатации раствора. Раствор содер» жит, мас.Ж: серно-кислая медь 2,04 ° 5; серная кислота 3,5-6,5, поверхностно-активное вещество (ПАВ) 0,10О, 15 вода остальное. Использование в качестве ПАВ оксиэтилированного

Ф моноалкнлфенола на основе тримеров пропнлена МАФ-12 обеспечивает полу« чение сплошных, прочно сцепленных с основой, малопористых (.10-17 пор/ . /см ), блестящих медных покрытий на углеродистых сталях в широком интер. вале температур 20-60 С, повышает ,работоспособность раствора до

1 ° 41 м /л, снижает продол»мтельность получения покрытия (подсмаэочный слой перед обработкой давлением) толщиной

5-6 мкм до 30-40 с, в два раза снижает загрязнение окружающего водного бассейна. 4 табл.

1447930

Я -.о(сн,сн,о)„н

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий, в частности к растворам контактного меднения, и может быть использовано в машиностро- 5 ительной и,металлургической отраслях промьппленности при нанесении медных покрытий в качестве попсмазочного слоя при обработке металлов давлением, например, при волочении электросварных труб иэ углеродистых сталей.

Цель изобретения - снижение пористости и исключение отслаивания покрытия при повышенных температурах эксплуатации раствора. 15

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Образцы электросварных труб из стали 10 размером 57х2,6 мм высотой

40 мм травили в 207-м растворе серной 20 кислоты с добавкой 1 г/л ингибитора коррозии ХОСП-10 при 65©C в течение

15 мин, промывали холодной водой, после чего проводили их контактное меднение в предлагаемом растворе, со- 25 держащем, мас,%: сернокислая медь

2,0-4,5, серная кислота 3,5-6,5, поверхностно-активное вещество (ПАВ) оксиэтипированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена МАФ-.-12

О, 10-0, 15 и вода остальное. Процесс вели в течение 40-60 с при 20-60 С.

Омедненные образцы промывали.под струей воды, сушили и производили оценку качества медного покрытия, Стабильность работы раствора характеризовались качеством получаемого в нем покрытия, а именно адгезией к металлу, пористостью, сплошностью и цветом. Адгезию покрытия определяли:по методу "риски", т.е. по отслаи40 ванию покрытия в месте пересечения двух взанмноперпендикулярных рисок.

Пористость определяли подсчетбм количества пор на 1 см поверхности по отпечаткам на фильтровальной бумаге, смоченной железосинеродистым калием, сплошность и цвет покрытия визуально.

Для приготовления предлагаемого раствора в стеклянную колбу наливали.50 часть расчетного количества воды и при тщательном перемешивании вводили расчетное количество серной кислоты и серно"кислой меди, Затем отдельно в небольшой части воды при 60 С раст-55 воряли расчетное количество МАФ-12

A и добавляли к приготовленному раствору серной кислоты и серно"кислой меди, после чего добавляли . оставшуюся часть расчетного количества воды и тщательно перемешивали.

Использование в растворе ПАВ МАФ12 представляет собой светло-желтую жидкость или пасту с содержанием основного вещества более 987, рН 17.ного водного раствора составляет от

7 до 9. Температура помутнения продукта при концентрации 1,0 мас.Х не ниже 80 С. Его структурная формула где R — - углеводородный радикал на основе тримеров пропилена со структурной. формулой и п — степень оксиэтилирования, равная t0-12. МАФ-12 относится к группе неионогенных ПАВ, обладающих большой поверхностной активностью и легко адсорбирующихся на поверхности стали, что стабилизирует процесс контактного .меднения и получения мелкокристаллических плотных и равномерных осадков.

В отличие от таких ПАВ, как ОП-7, ОП-10, сапаль, сульфопонат, MAC-12 обеспечивает стабильное протекание процесса меднення в широком интервале температур (20-60 С). Последнее особенно важно, когда в технологической схеме производства не представляется возможным осуществить снижение темпе. ратуры обрабатываемых изделий, В известных растворах с добавками приведенных известных ПАВ при повышенных температурах стальных иэделий (выше

40 ) нарушаются их адсорбционные свойства, при этом резко усиливается процесс растворения железа, т.е. обменные реакции сдвигаются в сторону растворения без эквивалентного высаждения меди, что сопровождается образованием рыхлых темного цвета осыпающихся покрытий.

Конкретные составы растворов и достигнутые результаты представлены в табл.1-4.

Работоспособность растворов предлагаемого состава (1-3) составляла

1,41 м2 /л, в то время как известного (6) О, 36 м /л.

При содержании. серной кислоты менее 3,,5 мас.Ж преобладает рост крупТ а б л и ц а

2 3 4 5

Компоненты Содержание компонентов в растворах, мас.й

Серная кислота

7,0 6,0

790

3,0

5,0 6,5

3,5

Серно-кислая медь

3,3 4,5 1 5 5,0

0,12 0,15 0,05 0,2

1,0 1,5

2,0

ИАФ-12

ОП-10

Вода

0i1

0,7 1,0

9108 8885 8545 878 913 915

94,4 з 14479 ных кристаллов и даже дендритов, что ведет к увеличению пористости покрытия и снижению его сцепления с металлом. При избытке серной кислоты (6oлее 6,5 мас.X) происходит быстрое

5 растворение железа без эквивалентного осаждения меди, в результате чего образуется рыхлое осыпающееся покрытие. 10

При содержании серно-кислой меди менее 2 мас.X в приэлектродном слое создается недостаток ионов меди, что. приводит к несплошности покрытий и также повышению их пористости, Повышение концентрации соли меди более

4,5 мас,X экономически нецелесообраз но и относительно обрабатываемых материалов не приводит к улучшению характеристик процесса и покрытий.

Содержание МАФ-12 в растворе менее О, 1 мас.X не обеспечивает эффекта его стабилизации в температурном ин! тервале 20-60 С, а увеличение более

О, 15 мас.X сопровождается резким сни- 2В жением скорости образования покрытия.

Таким образом, предлагаемый раствор по сравнению с известным обеспечивает получение качественного медного поКрытия в широком интервале температур (20-60 С) за счет стабилизации работы раствора, в частности при медиеиии в предлагаемом растворе образуется покрытие розового цвета с металлическим блеском сплошное с незначительной пористостью (1017 пор/см ) и хорошей адгезией к металлу, в то время как в известном

4 растворе при 20 С покрытие не осаждается при 30-40 С, оно имеет хорошую адгеэию к металлу, низкую пористость и сплошность, но при температурах выше 40 С плохую адгеэию к металлу, высокую пористость (сплошной фон пор) и шелушение; обусловливает уменьшение расхода химикатов за счет увеличения работоспособности с 0,36 до

1,41 м /л и сокращения времени обработки изделий с Э мин до 40-60 с> снижает загрязнение окружающего водного бассейна за счет использования

ПАВ, имеющего более высокую степень биораспада (90X для ИАФ-12 и 45Х для

ОП-10) .

Формула изобретения

Водный раствор для контактного меднения изделий иэ углеродистой стали, содержащей серно-кислую медь, серную кислоту и неионогенное поверхностно-активное вещество, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения пористости и исключения отслаивания покрытия при повышенных температурах эксплуатации раствора, он в качестве поверхностно-активного вещества содержит оксиэтилированный моноалкилфенол на основе . тримеров пропилена (ИАФ-12) при следующем соотношении компонентов, мас.Xt

Серно-кислая медь 2,0-4,5

Серная кислота 3,5-6,5

ИАФ-12 О, 10-0, 15

Иода Остальное

1447930

Таблица 2

Раст- Пористость покрытий, пор/см, при температуре вор меднения, С

1 1

40 50 60

20 30

10

10

24 Сплошной фон пор

То же

24 Таблица 3

Раст- Качество покрытий (адгезия, сплошность, цвет) при температуре вор меднения, С .о

20 30 40 50

Ф

1 Блестящие сплошные не отслаиваю2 щиеся от основы розового цвета

3.

4 Бледные неравномерные несплошные

5 отслаивающиеся темного цвета

Стирается при протирке, . темного цвета

То же То же

7 То же

Т а б л и ц а 4

Раствор

Толщина покрытия, мкм, за 1 мин в растворах

1-3 и за 3 мин в растворе 6 нри температуре меднения, С:

1 ) 1 1

20 30 40,,50

5,7

6,0

6,1

5 7

5,7

6,1

40 56 57

693 отсл.

17 17 17

12 12 12

12 12 12

Сплошной фон пор

То же

30 24

30 24

6 Бледные не Блестящие Блестящие . отслаиваю- сплошные не сплошные рощиеся отслаивающи зового цвета еся розового не отслаива цвета ющиеся

5,1 5,5 5,7

51 56 57

5,2. 5,6 5,7

Отслаиваю- Отслаивающищиеся тем- еся темного ного цвета цвета