Электролит для гальванического меднения стали

 

(»l 54О946

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02,08.73 (21) 1952375/01 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.76. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 17.01.77 (51) М. Кл. С 25D 3/38

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.3.035.447:

:669.387 (088,8) по делам изобретений и открытий,(72) Авторы изобретения

Э. Д. Кочман и П. У. Гамер

Казанский ордена «Знак Почета» сельскохозяйственный институт им М Горького (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО МЕДНЕНИЯ

СТАЛ И

Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано для нанесения, например, зашптно-декоративных гальванических покрытий в машиностроении, приборостроении, автомобильной промышленности и т. п.

Известны составы электролитов для гальванического меднения стали, содержагцие комплексные ионы меди, в том числе уксуснокис.лые, щавелевокислые, виннокислые, аммиач;ные. Однако они не нашли промышленного применения, так как дают хрупкие осадки, образующие слабое сцепление со сталью.

Известны также пирофосфатные электролиты для гальванического меднения стали. Однако их использование связано с технологическими трудностями, обусловленными необходимостью применять предварительное меднение в низкоконцентрированном пирофосфатном электролите, предварительную анодную обработку, использовать «удар тока».

B наиболее широко применяемом пирофосфатном электролите катодный выход по току равен 75 — 80%, рассеивающая способность .существенно ниже, чем у цианистых, причем медное покрытие имеет слабое сцепление со сталью. Для повышения его прочности необходимо давать «удар тока» на 30 — 60 сек, что улучшает сцепление, но приводит к неизбежной шероховатости покрытий. Кроме того, при меднении стальных изделий их нужно подвешивать под током во избежание выделения контактной меди.

При отделке изделий бытового назначения, 5 например осветительНой электроарматуры, в настоящее время получили распространение электролиты на основе аминопроизводных, в частности этилендиаминовые. Они также требуют «удара тока» в начале процесса во избе)0 жанне отслаивания медных покрытий. Однако и в этом случае удовлетворительные покрытия удается получить только на изделиях, подвергнутых токарной обработке или тщательной обдувке кварцевым песком. На штампо15 ванных деталях после травления или грубой обдувки песком не удалось получить качественные медные покрытия. Существенными недостатками электролита являются: необходимость завески деталей под током, большое

20 начальное повышение плотности тока в 3 — 5 раз против заданной и известная профессиональная вредность этилендиамина, что вместе взятое делает его весьма неполноценным заменителем цианистых ванн.

25 Известен также электролит для гальванического меднения сталей, представляющий собой водный щелочной раствор, содержащий сернокислую медь и лимонную кислоту. Это техническое решение является наиболее близ30 ким к изобретению по технической сущности.

540946!

20

40

55

Целью изобретения является повышение прочности сцепления медного покрытия с основой и повышение рассеивающей способности электролита.

Эта цель достигается благодаря тому, что в электролит для гальванического меднения стали, представляющий собой водный раствор, содержащий сернокислую медь и лимонную кислоту, дополнительно введен сернокислый алюминий и фосфорпокислый натрий при следующих концентрациях компонентов, г/л:

Сернокислая медь 50 — 100

Лимонная кислота 84 — 168

Сернокислый алюминий 133 — 266

Фосфорнокислый натрий 20 — 60

Щелочь До рН 8 — 9,3

Приготовление электролита.

Навески лимонной кислоты, сернокислой меди, сернокислого алюминия и фосфорнокислого натрия растворяют в воде и растгором концентрированной щелочи доводят рН до

8 — 9. Полученный раствор разбавляют до необходимого объема.

Ниже приводятся примеры составов ванн и режимов электролиза, при которых получаются плотные, мелкокристаллические покрытия, обеспечивающие очень высокую прочность сцепления как со стальной основой, так и .с последующими металлическими слоями. Анодный и катодный выходы по току во всех примерах равны 100%, Пример 1. Электроосаждение меди на стальные катоды осуществлялось из электролита следующего состава:

Сернокислая медь 0,2 м/л (50 г/л)

Лимонная кислота 0,4 м/л (84 г/л)

Сернокислый алюминий 0,2 м/л (133 г/л)

Фосфорнокислый натрий 20 г/л рН=8,5; температура — 20 С.

При D,< — — 0,2 а/дм, D,=0,05 а/дм2 покрытие толщиной 3 мкм осаждается за 60 мик.

Пример 2. Электроосаждение меди па стальные катоды осуществлялось из электролита следующего состава:

Сернокислая медь 0,2 м/л (50 г/л)

Лимонная кислота 0,4 м/л (84 г/л)

Сернокислый алюминий 0,2 м/л (133 г/л)

Фосфорнокислый натрий 20 г/л рН=9. Температура — 40 С.

При D 0,4 а/дм, D,=О,I а/дм покрытие толщиной 3 мкм осаждается за 30 мик.

Пример 3. Электроосаждение меди на стальные катоды осуществлялось из электролита следующего состава:

Серпокислая медь 0,3 м/л (75 r/ä)

Лимонная кислота 0,6 M, ë (!26 г/л)

Сернокислый алюминий 0,3 м/л (200 г/л)

Фосфорнокнслый натрий 40 г/л рН= — 9. Температура — 25 C.

При D„=0,4 a/для, D;=0,! а,. дм покрытие толщиной 3 якм осаждается за 30 мин.

Пример 4. Электроосаждепие меди па стальные катоды осуществлялось из электролита следующего состава:

Сернокислая медь 0,3 м/л (75 г/л)

Лимонная кислота 0,6 и/л (126 г/л)

Сернокислый алюминий 03 м/л (200 г/л)

Фосфорнокислый натрий 40 г/л рН=9, 3. Температура — 40 С.

При D„. 0,6 а/дм, D„=0,15 а длР покрытие толщиной 3 мкм осаждается за 20 мин.

Пример 5. Электроосаждение меди на стальные катоды осуществляется из электролита следующего состава:

Серпокислая медь 0,4 м)л (!00 г/л)

Лимонная кислота 0,8 м/л (!68 г/л)

Сернокислый алюминий 0,4 м/л (266 г/л)

Фосфорнокислый натрий 60 г/л рН=9,3. Температура — 40 С.

При D<; — — 0,8 а/дм, D> — — 0,2 а/дм покрытие толщиной 3 л км осаждается за 16 мик.

При .0;=1 а/дм, D,=0,25 a/дм покрытие толщиной 3 мкм осаждается за 13 мин, Свойства электролита.

Рассеивающая способность электролита измерялась в ячейке Филда размерами 145><

i75+50, которая термостатировалась. Расчеты производились также по формуле Филда:

Л46

fc —— т= A — * tOOæ, К -!- — - — — 2

И где К вЂ” отношение расстояния от анода до дальнего катода к расстоянию от анода до ближнего катода (в опытах К=2);

М-„М,,— привес ближнего и дальнегоэлектрода за время опыта соответственно.

Время электролиза — 15 мин.

Б таблице приведены данные по рассеивающей способности электролита согласно изобретению.

640946

Электролит меднения и его состав, г/л

0,75

0,5

0,25

+40

+34

+18

+27

Формула изобретения

Составитель В. Забелин

Редактор Е, Шепелева

Корректор Н. Аук

Техред А. Камышникова

Заказ 3001/8 Изд. № 1923 Тираня 1068 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д, 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Предлагаемый цптратный электролит:

CHSO 5 Н20 100

С,НаО, Н,О 168

А1з(SO4)з 18 Н,О 266

11а РО4 60 (рН=9,3, температура — 40 С).

Электролит для гальванического меднения стали, представляющий собой водный щелочной раствор, содержащий сернокислую медь и лимонную кислоту, отлич ающий ся тем, что, с целью увеличения прочности сцепления медного покрытия с основой и повышения рассеиваю1цей способности электролита, Рассеива.опаая способность в:„при и..отности тока в а/дм- он дополнительно содержит сернокислый алюминий и фосфорнокислый натрий при следующих концентрациях компонентов, г, л:

Сернокислая медь 50 — 100

5 Лимонная кислота 84 †1

Сернокислый алюминий 133 — 266

Фосфорнокислый натрий 20 — 60

Щелочь До рН 8 — 93