Патент на изобретение №2198964
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ СПЛАВА НИКЕЛЬ-ЖЕЛЕЗО
(57) Реферат: Изобретение относится к гальваностегии. Электролит содержит никель сернокислый 225-255 г, никель хлористый 30-40 г, железо сернокислое 75-85 г, кислоту борную 40-70 г, ингибитор наводороживания – фуксин основной 1-3 ммоль/л, блескообразователь – хромовый черный 1-2 ммоль/л или антипиттинговую добавку “Прогресс” 1-2 ммоль/л и воду – до 1 л. Электролит обеспечивает получение качественных гальванических осадков, хорошо сцепленных с основной, блестящей поверхностью, минимальным наводороживанием стальной основы и высокой коррозийной стойкостью. 3 табл. Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению покрытий из сплава никель-железо. Известны электролиты (1-9) для осаждения покрытий из сплава никель-железо, применяемые для защиты от коррозии, замены дефицитного никеля и придания защитно-декоративных свойств, содержащие сернокислый и хлористый никель, сернокислое железо, борную кислоту и различные органические добавки. Нанесение таких покрытий означает не просто повышение или улучшение эксплуатационных характеристик, а создание новых композиций с качественными, часто весьма высокими свойствами, которые позволяют повысить производительность механизмов при увеличении их надежности и долговечности. Наиболее близким аналогом предлагаемого электролита является электролит (9) для осаждения покрытий из сплава никель-железо, раскрытый в RU 2152461 С2 (МПК 7 C 25 D 3/56, опубл. 10.07.2000). Однако наличие добавок приводит к сложности состава, необходимости частой корректировки электролита, низкому выходу по току, небольшому блеску и пластичности. Задачей данного изобретения является получение железоникелевого сплава с высоким выходом по току, блестящей поверхностью и минимальным наводороживанием стальной основы. Технический результат заключается в возможности получения блестящих качественных покрытий на сталь. Указанная задача достигается тем, что электролит, содержащий сернокислый и хлористый никель, сернокислое железо, борную кислоту, органические добавки и воду, в качестве органических добавок содержит производное трифенилметана – фуксин основной в сочетании с красителем – хромовым черным или антипиттинговую добавку “Прогресс” при следующем соотношении компонентов: Никель сернокислый, г – 225-255 Никель хлористый, г – 30-40 Железо сернокислое, г – 75-85 Кислота борная, г – 40-70 Фуксин основной, ммоль/л – 1-3 Хромовый черный, ммоль/л – 1-2 или Антипиттинговая добавка “Прогресс”, ммоль/л – 1-2 Вода, л – До 1 Для получения электролита были приготовлены смеси компонентов, представленые в таблице 1. В качестве органических добавок использовали: Фуксин основной – ярко-красный триарилметановый краситель, хорошо растворим в воде. Получается совместным окислением анилина, о- и п-толуидинов нитробензолом в присутствии хлорного железа при температуре 100-175oС [10].  Хромовый черный  “Прогресс” – (CnH2n+1CH(CH3)OSO2NA, n=6  16Электролит готовят следующим образом: при температуре 40-60oС в дистиллированной воде раздельно растворяют никель и железо сернокислые, никель хлористый, борную кислоту; растворы смешивают. Электролит прорабатывают при Дк = 2 А/дм2 в течение 4 ч с целью удаления примесей, фильтруют и добавляют органические добавки – фуксин основной и хромовый черный или “Прогресс”. Все реактивы использовали марки “ч.д.а.” Наводороживание стальной основы при осаждении электроникелевого сплава определяли по изменению пластичности стальной пружинной проволоки марки У8-А  1 мм (длина образца 100 мм, растягивающая нагрузка 1,5 кг), измеряемой числом оборотов до разрушения при скручивании на машине К-5. О наводороживании судим по уменьшению пластичности (N, %) стальных образцов: где а и a0 – число оборотов проволочного образца до разрушения покрытого сплава и непокрытого. Электроосаждение сплава проводили на пластинках 40х40х03 мм из стали 20. Внешний вид покрытий описывался с помощью микроскопа. Поляризационные измерения выполняли на мультиметре. Электродом сравнения служил хлорсеребряный электрод. Катодный выход по току определяли кулонометрическим методом. Блеск покрытий измеряли на фотоэлектрическом блескомере ФБ-2 по отношению к увиолевому стеклу, блеск которого принят равным 65 отн. ед. Испытания железоникелевого сплава на коррозийную устойчивость проводили в камере “солевого тумана”. Раствор, содержащий 30 г/л хлористого натрия, распыляли через каждые 15 мин в течение 7 ч в сутки. Продолжительность распыления 3 мин. Результаты оценивали по шкале коррозийной стойкости гальванопокрытий. Защитный эффект определяли по формуле   ,где  m – изменение массы покрытой пластинки;S – площадь пластины; t – время опыта. Результаты экспериментального анализа приведены в табл. 2 и 3. Исследование органические добавки оказались весьма эффективными ингибиторами наводораживания и электрокристаллизации (табл. 2 и 3). Ингибиторы на поверхности металла адсорбируются электростатически (адсорбция ионов полярных групп за счет кулоновских сил), специфически (за счет молекулярных вандерваальсовых сил), химически (хемосорбция ионов и молекул за счет валентных сил). Ингибирующее действие фуксина основного ( 90-98, ВТ 93-96) связано с повышенной электронной плотностью у атомов азота бензольного кольца, так как электроннодонорный метальный заместитель – СН3 заставляет аминогруппу вывернуться и тем самым частично выключить из цепи спряжения [11]. Осадки, хорошо сцепленные с основой, полублестящие, блестящие (40-75 отн. ед.), однако, растрескивающиеся по краям, имеется частичный питтинг и нитевидные дендриты. Коррозионные поражения соответствуют II степени, т.е. наличие продуктов коррозии в виде пятен или точек на 10-15% поверхности образца. Спорость коррозии составляет 1,04 г/м2  сут., а защитный эффект – 91% (табл. 3).
Эффективным ингибитором является и хромовый черный, в присутствии которого пластичность составляет 86-92% при С=2 ммоль/л, а выход по току 92-96%. Эта добавка имеет две электродонарные спиртовые – ОН и сульфогруппу – SO3Н, обладающих реакционными центрами О и S, причем у сульфогруппы сфера отдает свои три пары электронов на кислород, обладающих повышенной электронной плотностью, также способные вступать во взаимодействие с поверхностью металла катода, что и обуславливает более прочную связь с металлом основы. Потенциал катода понижается до -0,72-0,92 В, что согласуется с качеством гальванопокрытий. Осадки мелкокристаллические плотные, гладкие, хорошо сцепленные с основой, блестящие (50-83 отн. ед.). Скорость коррозии составляет 0,96 г/м2сут., защитный эффект 94%, а степень коррозионного поражения I.
Пример 1. Для осаждения железоникелевого сплава использовали состав III (табл. 1) при Дк=1-5 А/дм2 под 6 табл. 2. Потенциал катода понижается от -0,81 до -0,92 В, благодаря чему осадки качественные, мелкокристаллические, ровные, гладкие, хорошо сцепленные с основой, блестящие (70-75 отн. ед.). Выход по току 96-97%. Через такие плотные покрытия затруднен поток диффузии водорода в остальную основу и наибольшая пластичность образцов 95-100%.
Пример 2. Состав III (табл. 1) при Дк= 1-5 А/дм2 под 5 табл. 2. Потенциал катода изменяется от -0,79 до -0,90 В, обеспечивая получение качественных осадков, с мелкокристаллической структурой, плотных, гладких, без питтинга и нитевидных дендритов, хорошо сцепленных с основой, с блестящей поверхностью (79-88 отн. ед.). Выход по току 96-98%. Пластичность стальных катодов 87-96%. Скорость коррозии 0,85 г/м2сут., степень коррозионного поражения I, защитный эффект 93% (табл. 3, 3).
ЛИТЕРАТУРА
4. A. c. 855364 СССР, М. Кл.3 С 25 D 3/56. Электролит для осаждения покрытий из сплава никель-железо.
5. Пат. 387306 США, МКИ С 25 Р 204-43Т. Электролитический способ получения блестящего покрытия железоникелевого сплава и электролит для его осуществления.
6. Пат. 3969198 США, МКИ С 25 Р 204-43Т. Способ электроосаждения сплава никель-железо.
8. А.С. 857306 СССР, М. Кл.3 С 25 D 3/56.
9. Патент RU 2152461 С2 (МПК 7 С 25 D 3/56, опуб. 10.07.2000).
10. Химический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1983. С.640.
11. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии. Изд. 2-е. – М.: Химия, 1974, С.78-97.
Формула изобретения
Никель сернокислый, г – 225-255 Никель хлористый, г – 30-40 Железо сернокислое, г – 75-85 Кислота борная, г – 40-70 Фуксин основной, ммоль/л – 1-3 Хромовый черный, ммоль/л – 1-2 или Антипиттинговая добавка “Прогресс”, ммоль/л – 1-2 Вода, л – До 12 РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 05.05.2006
Извещение опубликовано: 10.01.2008 БИ: 01/2008
|
||||||||||||||||||||||||||
