Электролит для электроосаждения кадмия

Электролит для электроосаждения кадмия

Реферат

Изобретение относится к области электроосаждения гальванических защитно-декоративных металлических покрытий.

Известен сульфатный электролит кадмирования, содержащий сульфат кадмия 40-60 г/л, сульфат аммония 240-260 г/л, диспергатор НФ-6 50-100 мл/л, уротропин 15-20 г/л, препарат ОС-20 0,7-1,2 г/л. Электролит позволяет получать светлые матовые осадки кадмия при плотностях тока 0,5-1,5 А/дм², с выходом по току 96-83% (Каданер Л.И. Справочник по гальваностегии. Киев: Техника, 1976, стр.124).

В указанном сульфатном электролите утрачено одно из основных достоинств электролитов на основе простых солей - их высокая производительность. Не удается получить и блестящие кадмиевые покрытия.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и полученным результатам является электролит кадмирования по авторскому свидетельству СССР №344025 (МКИ С25D 3/00).

В этом электролите, компонентами которого являются сульфат кадмия 45-60 г/л, серная кислота 20-15 г/л, кислые смолки (отход коксохимической промышленности) 30-55 г/л, экстракт крахмалопаточный (отход производства крахмала кукурузного) 10-15 г/л, катодная плотность тока может быть значительно увеличена до 3-5 А/дм², что делает этот электролит одним из наиболее производительных в области кадмирования. В электролите получают блестящие мелкокристаллические кадмиевые покрытия с хорошим сцеплением с основой, катодный выход по току 76-81%, рассеивающая способность 27% (у предыдущего сульфатного 19%). Однако в электролите наблюдается заметное наводороживание покрытий и стальной основы, что препятствует применению его в тех случаях, когда водородная хрупкость недопустима (например, при кадмировании пружины).

Основная техническая задача, поставленная в предлагаемом изобретении, - снижение наводороживания, возникающего при кадмировании.

Для решения поставленной задачи в сульфатный электролит кадмирования предлагается ввести органические добавки, которые улучшают качество осаждаемых на катоде кадмиевых покрытий и снижают наводороживание стали.

В качестве указанных добавок рекомендуется N,N'-Бис(2-окси-1-нафтилиден)-n-хлоранилин хелат никеля, имеющий следующую структуру:

и α-толуиловый альдегид

Не входящий в отличительный признак электролита крахмалопаточный экстракт представляет собой отход пищевой промышленности, являющийся продуктом, который содержит белковые соединения (более 50%), крахмал (10-30%), жиры (7-8%) и некоторые другие вещества.

Предлагаемый электролит содержит следующие компоненты, взятые в концентрациях, г/л:

сульфат кадмия	40-60
серная кислота	20-40
экстракт крахмалопаточный	10-15
N,N'-Бис(2-окси-1-нафтилиден)-n-хлоранилин
хелат никеля	0,7-1,5
α-толуиловый альдегид	0,5-1,0

Кадмирование проводят при плотностях тока 1-5 А/дм², температуре 18-25°С, продолжительность электролиза от 15 до 60 мин.

При указанных концентрациях компонентов и условиях электролиза получают блестящие осадки кадмия, отличающиеся мелкокристаллической структурой, пластичностью и хорошим сцеплением с основой. Рассеивающая способность электролита составляет 21% (при 2 А/дм²) и 29% (при 5 А/дм²), катодный выход по току 80-95%.

Электролит приготавливают следующим образом: в 500 мл серной кислоты с концентрацией вдвое больше, чем указано выше, растворяют альдегид, а затем хелат никеля при энергичном перемешивании. В 400 мл воды растворяют сульфат кадмия, в 90-100 мл воды - экстракт крахмалопаточный, а затем сливают при перемешивании полученные растворы.

Осаждение кадмия проводилось на стальную проволоку и плоские образцы (марки ПП), которые предварительно обезжиривали венской известью. Для определения наводороживания образцы скручивались до излома на машине К-5. Опыт проводили в 5-10 кратной повторности.

Число оборотов некадмированного проволочного образца до излома принималось за 100% (полное сохранение пластичности, то есть отсутствие наводороживания).

Число оборотов до излома n после кадмирования характеризует наводороживание образца в результате кадмирования: чем меньше n, тем больше водородная хрупкость стали. Тогда 100-n характеризует остаточную пластичность образца. Таким образом, чем больше величина (100-n), тем эффективнее защита от наводороживания.

В таблице 1 приводятся составы электролитов, использованных для кадмирования. Под номерами 1 и 2 фигурирует известный электролит, номера 3-5 относятся к предлагаемому электролиту, под номером 6 представлен электролит только с добавкой экстракта крахмалопаточного.

Таблица 1
Состав электролитов кадмирования
Состав	Номер электролита
1	2	3	4	5	6
CdSO4	45	20	45	60	60	60
H2SO4	20	50	20	50	40	50
ЭКП	10	15	10	15	20	15
Состав, г/л	30	55	-	-	-	-
Альдегид	-	-	0,5	1,0	1,0	-
Хелат никеля	-	-	0,7	1,5	1,5	-

Результаты испытаний образцов на наводороживание в зависимости от состава электролита и режима электролиза приводятся в таблице 2.

Таблица 2
Влияние добавок на наводороживание (полная защита 100%)
Номер электролита	Плотность тока и время электролиза
1 А/дм2, 1 ч	2 А/дм2, 0,5 ч	5 А/дм2 0,2 ч
1	75%	77%	81%
2	61%	69%	73%
3	87%	90%	92%
4	96%	97%	99%
5	96%	99%	100%
6	83%	85%	81%

Рассмотрение результатов позволяет сделать ряд заключений:

1. Наиболее существенное наводороживание образцов при кадмировании наблюдается в электролитах 1 и особенно 2, то есть при максимальной концентрации кислых смолок, которые ответственны за водородную хрупкость образцов при кадмировании в известном электролите (добавка вводилась в электролит для получения блестящих покрытий).

2. В электролите 6, где присутствует только одна добавка, наводороживание меньше, чем в электролитах 1 и 2. Однако образовавшиеся кадмиевые покрытия в электролите 6 теряют блеск, а при 4 А/дм² становятся темными.

3. В предлагаемом электролите кадмирования наводороживание образцов стали резко снижается вплоть до полного подавления его при плотности тока 4 А/дм².

4. Таким образом, введение предложенных добавок в электролит кадмирования вместо кислых смолок позволяет решить поставленную техническую задачу.

Электролит для электроосаждения кадмия, включающий сульфат кадмия, серную кислоту и экстракт крахмалопаточный, отличающийся тем, что он дополнительно содержит добавки N,N′-Бис(2-окси-1-нафтилиден)-n-хлоранилин хелата никеля и α-толуиловый альдегид при следующих концентрациях компонентов, г/л:

сульфат кадмия	40-60
серная кислота	20-40
экстракт крахмалопаточный	10-15
N,N′-Бис(2-окси-1-нафтилиден)-n-хлоранилин
хелат никеля	0,7-1,5
α-толуиловый альдегид	0,5-1,0