Электролит для нанесения никелевых покрытий

 

Использование: машиностроение, приборостроение , для защитно-декоративной отделки поверхности металлоизделий. Сущность изобретения: электролит для нанесения никелевых покрытий, преимущественно на цинк и цинковый сплавы, содержащий, г/л: сульфат никеля 25-60, сульфат натрия 160-260, хлорид аммония 15-25, продукт взаимодействия полиэтиленгликоля с цистином и цистеином ,5. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 25 0 3/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4853134/26 (22) 13,06.90 (46) 28.02.93. Бюл. № 8 (71) Московский химико-технологический институт им. Д.И.Менделеева и Завод "Микромащина" (72) М,А.Певзнер, Т,И.Корзинева, С.С.Кругликов, P.À.Íîâoæèëoâà и Е.M.Ìàðêèíà (56) Л евин зон А, М. Электрол итичес кое осаждение металлов подгруппы железа. Л.; машиностроение, 1983, с.83, Авторское свидетельство СССР

¹ 116599, кл. С 25 О 3/12, 1985.

Изобретение относится к электрохимическому нанесению металлических покрытий, в частности никелевых, на изделия из цинковых сплавов, которые могут использоваться как защитные, защитно-декоративные, э также функциональные в различных областях техники.

Как известно, трудность нанесения гальванических покрытий на цинковые сплавы заключается в том, что, во-первых, цинк, обладая высоким отрицательным по. тенциалом, является химически активным.

Во-вторых, поскольку литье из цинковых сплавов обычно пористо, то газообразные продукты взаимодействия цинка с электролитом, который задерживается в порах, приводят к вздутиям и отслоениям покрытий после их нанесения. Поэтому необходимы высокая прочность сцепления и отсутствие пор на покрытиях, которые наносят на цинковые сплавы.. Ж 1798386 А1 (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ НИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ (57) Использование: машиностроение, приборостроение, для защитно-декоративной отделки поверхности металлоизделий, Сущность изобретения: электролит для нанесения никелевых покрытий, преимущественно на цинк и цинковый сплавы, содержащий, г/л: сульфат никеля 25-60, сульфат натрия

160-260, хлорид аммония 15-25, продукт взаимодействия полиэтиленгликоля с цистином и цистеином 0;5-2,5, 1 табл.

Аналогом предлагаемого электролита может быть сернокисл ый электролит для непосредственного никелирования алюминия и его сплавов; содержащий, г/л:

Никель сульфат семиводный 180-200

Натрий сульфат 40-60 О

Кислота борная 25-40 ОО

Натрий фторид 1,5-2,5 (д)

Натрий хлорид 1,5-2,5 QQ

Калий надсернокислый 1-3 Ос, Недостатком этого электролита является его многокомпонентность. Наличие в электролите фторида натрия делает электролит достаточно токсичным, Работает он при повышенных (45-55 С) температурах, в достаточно эком диапазоне плотностей тока (1-2 А/дм ).

Наиболее близким к заявляемому электролиту является электролит, содержащий, г/л:

1798386

Сульфат никеля Сульфат натрия

Хлористый аммоний

Борная кислота

Молибденово-кислый натрий 0,05-0,1 . Недостатками этого электролита является то; что он работает только при высоких температурах(60-70 С), имеет узкий диапазон рабочих плотностей тока (2-4 А/дм ), 2 требует применения "толчка тока" в первые 50-60 с, что усложняет технологию, обладает недостаточно высокой рассеивающей способностью (42-60). Покрытия из этого электролита получаются темные, не отвечающие требованиям, предъявляемым к защитно-декоративным покрытиям.

Целью изобретения является устранение перечисленных йедостатков, а именно обеспечение улучшенных за .житно-декоративных.свойств никелевых покрытий, упрощение технологии за счет. отказа от применения "толчка тока" и снижение рабочей температуры, а также расширения интервала рабочих плотностей тока, увеличения рассеивающей способности электролита. Кроме того, предлагаемый электролит имеет более высокий выход по току (90-98%).

Поставленная цель достигается тем, что в электролит, содержащий, г/л:

Никеля сульфат 25-60

Натрия сульфат 160-260

Хлористый аммоний 15-25 вводится добавка НЦ-1, представляющая продукт реакции при 150-160 С полиэтиленгликоля с цистином и цистеином в соотношении 1:1:1.

Концентрация сульфамата никеля в электролите подобрана так, чтобы обеспечить достаточно прочное сцепление никелевого покрытия с основой(при концентрации сульфата никеля в электролите выше 60 г/л прочность сцепления покрытия снижается) и сохранить при этом достаточно высокий выход по току (при наличии в электролите сульфата никеля меньше 25 г/л выход по току снижается. Сульфат натрия вводится в электролит С целью повышения электропроводности электролита, обеспечивающей достаточно высокую рассеивающую способность электрол ита. П ри наличии в электролите сульфата натрия ниже 160 г/л снижается РС электролита. а также ухудшается внешний вид покрытия. Увеличение содержания сульфата натрия выше 260 г/л нецелесообразно, т.к. не улучшает никаких характеристик электролита, Хлористый аммоний вводится в электролит с целью снять пассивирование никелевого анода. Концен10

40 трация ниже 15 г/л не устраняет пассивирования анода полностью, увеличение же концентрации выше 25 г/л неэкономично, т,к, не усиливает эффекта. Концентрация хлорида аммония 26 г/л полностью устраняет пассивность никелевого анода.

Добавка НЦ-1 вводится в электролит с целью обеспечения улучшенных защитнодекоративных свойств покрытий, а также повышения рассеивающей способности, т.к. при введении НЦ-1 в электролит увеличивается поляриэуемость катода. Содержание НЦ-1 в электролите выше 50 г/л не дает возможности достичь необходимого эффекта, Покрытия получаются серые недостаточно хорошего качества, не удается также расширить диапазон рабочих плотностей тока и снизить рабочую температуру электролита. Не получается и хорошего сцепления покрытия с основой из цинкового сплава. Повышение содержания НЦ-1 в электролите выше 150 г/л снижает выход металла по току поэтому является нецелесообразным.

НепОсредственное никелирование цинK0Bblx сплавов из заявляемого электролита ведется как при комнатной температуре, так и при. повышенной (20-50 С), рН =5,5-6,2 и в расширенном диапазоне плотностей тока (0,5-5 А/дм ). "Толчка тока" в первые 50-60 секунд электролиза не требуется.

Предлагаемый электролит стабилен в работе. Подготовка поверхности деталей перед покрытием осуществляется согласно

ГОСТ 3.047-75. Прочность сцепления с основой определяется методом отрыва и методом нагревания; нанесения сетки царапин, Пористость покрытия определяли методом паст ГОСТ 9:902-70. Рассеивающую способность электролита определяли по ГОСТ

9.309-86.

Коррозионная стойкость покрытия оценивалась после выдержки в 37,-ном растворе поваренной соли в течение 20 суток по величине частотного показателя по ГОСТ

9.309-73. а также после испытаний в камере влажности в течение 20 суток при температуре 40 2 С и относительной влажности 9612%. Испытания показали отсутствие следов коррозии на деталях. покрытых в заявляемом электролите; Испытания же на коррозию образцов, покрытых в электролитепрототипе выявили белые пятна коррозии, Это, вероятно связано, с тем, что в предлагаемом электролите покрытия светлые. что в предлагаемом электролите покрытия светлые, полублестящие. Чистота поверхности выше, следовательно выше и его коррозионная стойкость.

1798386

Репээю процесса

Состав

Co)npna««e. зле«троп«топ, г/л

Гf

1аОа«тернет«на результатов

Плот- Тен-ра, нзнть, С

C д/д«з

Супьваю Сульват Хлорна Борнап

«««епа нато«в аюьююьюп ««слота

Нтлнбдеюео«)юспап не т

I41-I нл/л г/л

8«9

I 40

2 \О

3 40 .4 40

210 ZO

210 20

210 20

210 20

63

59

Нет 96

Нет 87

Нет 98

Нет 75 се.п/бл. св.п/бл се.n/án са n/бл.

100

1,25

1.25

1,25

1, 25

2.5

0,5

5,0

0,3

25 25

100

100

)Неепетообпазм, «юэзееп пронзал)ою« тельность

100!

1,25 ° Ь,O

1.25 2.5

I,25 2.5

1,25 2.5

5 40

6 40

7 40

8 40

210 20

2)0 20

Вадутююп

Нет 96

24

l5 60

60 се. n/On.

100

2I0 20

210 20

Нет 9

Нет 90

)00 ье.л/бл. са n/Ьл

Неееэпсообразм оалаедать зл-т

100

210 20

2i0 20

210 20

Вздут«в

65 сп. n/Oï

9 40

l0 20

1 I 25

12 60

13 65

14 40

15 40

16 40

17 40

18 40

58

)00

1,25

1,25

1.25

1. 25

1,25

),25

I. 25

1,25

1,25

1,25

2,5

2,5

2,5

2,5

2.5

2.5

2,5

2,5

2,5

2,5

100 т.canoe

60 св.л/бл.

Нет 96

Нет 97

Вздут«в

100 се. л/бл. св.нвт. т. серое

210 20

210 20

150 20

160 20

260 20

270 20

210 18

I 00

100

60 св.п/бл. Нет 96

100

63 св n/áë.

Нет 94

В трутне

100 басс«в «руе топ аюд

)00

1 25

1. 25

1,25

Нет 94

19 40

20 40

21 40

2.5

2.5

2,5

25 св.n/бл. се,n/On. све тюте

210

100

1 00

210

Нет 95

Нет 93

Уее топ юэзрююстость

210

100

20

22 40

23 40

24 40

Нет 97 св. п Сбл. те«нее

25 25

2,5

2.5

2,5

2.5

2,0

2)0

160

0,7

0,5

2.25

2,6

2) 0

210

62 сп, л/бе Не э 94

59 св.п/бл Нет . 93

57 серое, нето- Нет 80

Незлою н«но,т.е ò зфзеююте

25 40

26 35

2)0

I45

0,5

Покрытия характеризуются хорошей аргезией, практически беспористые при толщине покрытия б мкм.

Соотношение катодной и анодной поверхности при нанесении покрытия 1:2.

Аноды никелевые.

Электролит прост по составу, дешев, его компоненты доступны, содержит небольшие концентрации никеля, работает при рН, близких к нейтральным, легко обезвреживается и является экологически безопасным.

Пример приготовления электролита: соли в рассчитанном количестве поочередно растворяются в воде. после чего вводится

1-1,5%-ный раствор добавки Н Ц-1 из расчета 50-150 млlл при перемешивании. Объем электролита доводится водой до метки необходимого объема.

Пример приготовления добавки;

Поскольку окисление цистина в цистеин и наоборот идет очень легко даже под действием кислорода воздуха:

НООС-СН(НН71-СН; ь

НООС-СН(ИН -СН -S Ь)Н

Смесь цистина и цистеина и полизтил е н г л и кол ь С H20 H-С Н2-О-С Н2-О-CH2CHz0H в соотношении 1;1 нагревали до

150-160 С в течение 20-30 мин. Полученную

5 смесь охлаждали постепенно и с целью увеличения срока хранения полученной добавки растворяем в водном подкисленном до рН = 4,5-5 соляной кислотой растворе в концентрации 1-1,5%. Приготовленная добавка

10 выдерживается в течение 5-7 дней. Срок хранения .приготовленной добавки 3 месяца.

Составы электролитов и их технологические характеристики приведены в таблице.

15 Формула изобретения

Электролит для нанесения никелевых покрытий, преимущественно на цинк и цинковые сплавы. содержащий сульфат никеля, сульфат натрия и хлорид аммония, о т л и20 ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения защитно-декоративных свойств покрытий, увеличения рассеивающей способности электролита и снижения температуры электролита, он дополнительно содержит про25 дукт взаимодействия полиэтиленгликоля с цистином и цистеином при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сульфат никеля — 25-60;

Сульфат на грия — 160-260;

Хлорид аммония — 15-25;

Продукт взаимодействия полизтиленгликоля с цистином и цистеином — 0.5-2,25.