Электролит бронзирования

 

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий, в частности бронзовых гальваническим способом. Предложен электролит для бронзирования, включающий компоненты при следующем соотношении, г/л: медь сернокислая 20-25; олово сернокислое 3-10; аммоний щавелевокислый 45-55; борная кислота 15-25; желатин 0,1-0,2; триэтаноламин 0,3-0,5; вода - остальное до 1 л. Техническим результатом изобретения является увеличение стабильности электролита и улучшение его экологических свойств. 2 табл.

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий, в частности бронзовых, гальваническим способом. Бронзовые покрытия могут быть использованы как в качестве подслоя (вместо никеля или меди), так и в качестве самостоятельного покрытия.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Известен цианистый электролит бронзирования [1], содержащий, г/л: Медь - 15-18 Олово - 23-28 Калий цианистый (свободный) KCN - 26-28 Натр едкий (свободный) NaOH - 9,5-10 Вода - до 1 л Катодная плотность тока, А/дм² - 2-3 Анодная плотность тока, А/дм² - 2,7-3 Температура, ^oC - 65
Катодный и анодный выход по току, % - 70-75
Недостатком аналога является его токсичность, высокая концентрация компонентов, работа при повышенной температуре.

Наиболее близким к предлагаемому электролиту по совокупности признаков, то есть прототипом, является сульфатный электролит бронзирования [1], содержащий, г/л:
Сернокислая медь - 30-50
Сернокислое олово - 30-50
Серная кислота - 50-100
Фенол - 5-10
Желатин - 1,5-3
Тиомочевина - 0.005
Вода - до 1 л
Катодная и анодная плотности тока, А/дм² - 0.5-1
Катодный выход по току, % - 100
Температура, ^oC - 18-25
Недостатком прототипа являются низкая стабильность, затрудняющая его практическое применение. Кроме того, прототип обладает низкой рассеивающей способностью и содержит экологически опасные вещества (фенол), трудно разлагаемые в сточных водах.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Изобретательская задача состояла в увеличении стабильности электролита, а также в улучшении его экологических, свойств.

Поставленная задача достигается путем создания электролита бронзирования, включающего медь сернокислую, олово сернокислое, желатин и воду, который дополнительно содержит аммоний щавелевокислый, борную кислоту, и триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, г/л:
Медь сернокислая - 20 - 25
Олово сернокислое - 3 - 10
Аммоний щавелевокислый - 45 - 55
Борная кислота - 15 - 25
Желатин - 0,1 - 0,2
Триэтаноламин - 0,3 - 0,5
Вода - до 1 литра
pH - 3,5 - 6
Температура, ^oC - 18 - 25
Катодная плотность тока, А/дм² 0,3 - 0,7
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый электролит отличается от него введением новых компонентов, а именно аммония щавелевокислого, борной кислоты и триэтаноламина.

Медь сернокислая, 5-водная, ТУ 6-09-4525-77, ч, химическая формула CuSO₄ · 5H₂O, плотность 3,603 г/см², температура плавления 200^oC, растворимость 20,2 г в 100 г воды при температуре 20^oC [2].

Олово сернокислое, ТУ 6-09-1502-75, ч, химическая формула SnSO₄, разлагается при температуре менее 360^oC, растворимость 19 г в 100 г воды при температуре 20^oC и 18,1 г в 100 г воды при температуре 100^oC [2].

Аммоний щавелевокислый, 1-водный, аммоний оксалат, ГОСТ 5712-78, чда, химическая формула (NH₄)₂C₂O₄ · H₂O, плотность 1,50 г/см³, температура плавления - разлагается, растворимость 2,6 г в 100 г воды при температуре 0^oC и 11,8 г в 100 г воды при температуре 50^oC [2].

Борная кислота (орто), ГОСТ 9656-75, ч, химическая формула H₃BO₃, плотность 1,435 г/см³, температура плавления 185^oC - разлагается, растворимость 2,7 г в 100 г воды при температуре 0^oC и 39 г в 100 г воды при температуре 100^oC [2].

Желатин, белковый материал, полидисперсная смесь полипептидов (молекулярная масса 30-70 тыс.) и их агрегатов (молекулярная масса до 300 тыс.), используется в пищевой промышленности [3].

Триэтаноламин, ТУ 6-09-2448-72, химическая формула (HOCH₂CH₂)₃N, плотность 1,1242 г/см², температура плавления 21,1^oC растворимость в 100 мл воды равна бесконечности [2].

ПРИМЕР 1. Для приготовления 1 литра электролита 50 г аммония щавелевокислого растворяли в воде при температуре 60^oC, добавляли 0,15 г желатина в виде раствора в теплой воде, 5 г олова сернокислого, 23 г меди сернокислой и 0,4 г триэтаноламина при тщательном перемешивании. Борную кислоту в количестве 20 г также добавляли в виде раствора в 200 г горячей воды. Затем объем полученного раствора доводили до 1 литра и охлаждали до комнатной температуры. Требуемое значение pH = 5 устанавливали при помощи серной кислоты или 25% раствора аммиака. Приготовленный электролит имеет следующий состав, г/л:
Медь сернокислая - 23
Олово сернокислое - 5
Аммоний щавелевокислый - 50
Борная кислота - 20
Желатин - 0,15
Триэтаноламин - 0,4
Вода - до 1 л
Температура, ^oC - 20
Катодная плотность тока, А/дм² - 0,3 - 0,7
Примеры с другими значениями концентраций заявляемого электролита приведены в табл. 1 (см. в конце описания).

Бронзовое покрытие наносили на свежеосажденный блестящий никелевый подслой электрохимическом способом. Качество полученных бронзовых покрытий оценивали по внешнему виду в соответствие с требованиями ГОСТа 9.301-86, по сцеплению с основным металлом - согласно ГОСТу 9.302-88. Для определения стабильности провели ряд циклов выработки электролита. Оказалось, что оксалатный электролит является более стабильным по сравнению с прототипом. Полученные результаты представлены в табл. 2 (см. в конце описания).

Из представленной таблицы видно, что при заявляемых условиях электроосаждения оксалатный электролит стабилен в работе и после пропускания 20 А·ч/л электричества и корректировки электролит полностью восстанавливает свои свойства в отличие от прототипа, который после 3 циклов выработки полностью не подлежит восстановлению. Кроме того, он не содержит веществ, создающих повышенную экологическую опасность.

Таким образом, предлагаемый электролит позволяет получить бронзовые покрытия, качество которых соответствует требованиям указанных выше стандартов и в процессе эксплуатации электролита не происходит необратимых изменений, нарушающих его стабильность. Дополнительным преимуществом электролита по сравнению с прототипом является более высокая рассеивающая способность и низкая концентрация основных компонентов, поэтому он имеет более низкую стоимость.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Вячеславов П.М. Электролитическое осаждение сплавов.- Л.: Машиностроение, 1977. - 18-20 с.

2. Справочник химика. II том, Л.: Химия, 1964.

3. Химический энциклопедический словарь.- М.: Советская энциклопедия, 1983.

Формула изобретения

Электролит для бронзирования, включающий медь сернокислую, олово сернокислое, желатин и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аммоний щавелевокислый, борную кислоту и триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, (г/л):
Медь сернокислая - 20 - 25
Олово сернокислое - 3 - 10
Аммоний щавелевокислый - 45 - 55
Борная кислота - 15 - 25
Желатин - 0,1 - 0,2
Триэтаноламин - 0,3 - 0,5
Вода - До 1 л

РИСУНКИ

Рисунок 1