Электролит для электроосаждения кадмия на сталь

Электролит для электроосаждения кадмия на сталь

Реферат

Изобретение относится к области электроосаждения защитных металлических покрытий.

Известен сульфатный электролит для осаждения на катоде кадмиевых покрытий на сталь, который сдержит следующие компоненты (г/л): сульфат кадмия 40-60, сульфат аммония 240-260, диспергатор НФ-6 50-100 мл/л, уротропин 15-20, препарат ОС-20 0,7-1,2.

В электролите осаждаются светлые матовые кадмиевые покрытия при плотности тока 0,5-1,5 А/дм², выход кадмия по току 96-83% (Каданер Л.И. Справочник по гальваностегии. Киев: Техника, 1976, с.124). В названном электролите мала скорость осаждения кадмия, в то время как именно высокая производительность электролитов на основе простых солей кадмия является одним из главных преимуществ их. Не удается получить из указанного электролита блестящих покрытий кадмием.

Наиболее близким к предлагаемому электролиту по технической сущности и полученным результатам является электролит кадмирования по авторскому свидетельству СССР № 344025 М. Кл. С23B 5/10 (МКИ, С25D 3/00).

В известном электролите, который содержит сульфат кадмия 45-60 г/л, серную кислоту 20-15 г/л, кислые смолки (отход коксохимической промышленности 30-55 г/л), экстракт крахмалопаточный ЭКП (отход производства крахмала кукурузного) 10-15 г/л, катодная плотность тока 3-5 А/дм², что позволяет отнести данный электролит к числу выскопроизводительных. Из него получают мелкокристаллические блестящие кадмиевые осадки на стали с достаточно высокой рассеивающей способностью 27%.

Однако в известном электролите происходит довольно заметное наводороживание как покрытия, так и стальной основы, что приводит к появлению хрупкости покрытий. Вторым недостатком покрытий является их относительно невысокая защитная способность особенно в средах, содержащих хлориды.

Две главные технические задачи, поставленные в данном предлагаемом изобретении, состоят в том, чтобы снизить наводороживание и повысить защитное антикоррозионное действие кадмиевых покрытий (в частности в среде, содержащей хлориды).

Для решения поставленных технических задач в сульфатный электролит кадмирования предлагается ввести органические добавки, которые повышают защитные свойства покрытий (за счет особых специфических свойств, приобретаемых покрытиями, и увеличения равномерности осаждаемых осадков кадмия), а также снижают наводороживание.

В качестве органических добавок в электролит кадмирования вводятся следующие химические продукты: N,N'-бис(салицилаль-о-аминофенол)хелат кобальта (далее хелат Со), хинозол, неонол-1020-12, имеющие следующее строение:

Неонол-1020-12

(C₂+H_2n+1)(C_mH_2n+1)CHO(C₂H₄O)_pH, где

n+m=10+20, p=12.

Предлагаемый электролит имеет следующий состав (г/л):

сульфат кадмия	40-60
серная кислота	20-35
экстракт крахмалопаточный	15-20
N,N'-бис(салицилаль-о-аминофенол)хелат Со	0,5-1,0
хинозол	0,7-1,2
неонол-1020-12	1,2-1,9

Не входящий в отличительный признак электролита экстракт крахмалопаточный ЭКП содержит в своем составе (в сухом остатке) более 50% белковых веществ, крахмал 20-30%, жиры 7-8% и другие вещества. В жидком состоянии ЭКП представляет собой 5-10%-ный водный раствор.

Для приготовления электролита сначала растворяют в воде сульфат кадмия и серную кислоту (примерно в 250 мл воды), затем в 500 мл воды растворяют хелат Со при энергичном перемешивании. В оставшемся до 1 л объеме воды растворяют экстракт крахмалопаточный, хинозол и неонол-1020-12. Сливают полученные растворы в указанной очередности.

Для катодного осаждения покрытий берут растворы, составы которых указаны в табл.1.

Стальные образцы (пластинчатые и проволочные, марки ПП) предварительно обезжиривают венской известью. Взвешивание их проводилось на аналитических весах (с точностью до четвертого десятичного знака). Величина наводороживания определялась на машине К-5 при скручивании образцов до излома (измерялось число оборотов). За 100% защиты от наводороживания принималось число оборотов образца без нанесения покрытия. Опыты проводились в 5-10-кратной повторности. Рассеивающая способность электролита измерялась с помощью ячейки Филда и рассчитывалась по формуле того же автора (максимальная рассеивающая способность в этом случае 100%, а минимальная - 100%).

Коррозионные испытания проводились в гидростате Г-4 (режим 7 час нагревание до 55°С, 17 ч при выключенном нагревателе, влажность обеспечивалась водой, налитой на поддон гидростата). Выход по току измерялся с медным кулонометром.

Результаты проведенных опытов собраны в таблице 2, рассмотрение и анализ их позволяет сделать ряд выводов.

1. Степень защиты от наводороживания (столбец 4) в предлагаемом электролите (№№4 и 4) заметно выше, чем в известном (№№1 и 2). Среди отдельных добавок в наибольшей степени защищает от наводороживания хелат Со (№№5-6), несколько слабее защитный эффект у неонола (№№9-10).

2. Рассеивающая способность, характеризующая равномерность нанесения покрытия, также имеет наилучшие показатели в предлагаемом электролите (№№3 и 4) по сравнению с известным (№№1 и 2). При этом наибольший вклад в повышение равномерности вносит хинозол (№№7 и 8), а также неонол (№№9 и 10).

3. Наименьший частотный показатель коррозии, свидетельствующий о максимальной степени защиты образцов от коррозии, наблюдается в предлагаемом электролите (№№3 и 4), где при 30-суточных испытаниях достигается практически полная защита. В то же время на полученных в известном электролите покрытиях первые очаги коррозии обнаруживаются уже через 9-15 суток. Как видно из таблицы 2, наиболее заметное влияние на повышение защитных свойств оказывают хинозол и неонол. Поэтому следует считать, что усиление защиты от коррозии в первую очередь проявляют адсорбционные свойства указанных препаратов.

Коррозионные испытания, проведенные в жидкой фазе (водопроводная вода, раствор хлорида натрия 5 г/л, морская вода), показали, что защитная способность покрытий, полученных в предлагаемом электролите, выше, чем при кадмировании в известном. Положительный эффект проявляется во всех трех жидких средах, но особенно значительное усиление защиты наблюдается в хлоридном растворе и в морской воде, где степень защиты (время появления первых очагов коррозии) в 2-3 раза выше, чем для покрытий, осажденных в известном электролите.

Таким образом, все проведенные испытания свидетельствуют о существенном превосходстве покрытий из предлагаемого электролита по сравнению с покрытиями из известного электролита.

Предлагаемый электролит может быть использован во всех случаях кадмирования с целью антикоррозионной защиты стали.

Таблица 1
Состав электролитов кадмирования
Вещества	Номер электролита
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
CdSO4	45	60	40	60	40	60	40	60	40	60
H2SO4	20	15	20	35	20	35	20	35	20	35
ЭКП	10	15	15	20	15	20	15	20	15	20
Кислые смолки	30	55	-	-	-	-	-	-	-	-
Хелат Со	-	-	0,5	1,0	0,5	1,0	-	-	-	-
Хинозол	-	-	0,7	1,2	-	-	0,7	1,2	-	-
Неонол-1020-12	-	-	1,2	1,9	-	-	-	-	1,2	1,9

Таблица 2
Свойства покрытий
Электролит, №	Плотность тока, А/дм2	Выход по току, %	Степень защиты от Н2, %	Рассеивающая способность по Филду, %	Время появления 1-го очага коррозии, сутки	Частотный показатель коррозии, %
1	2	3	4	5	6	7
1	2	93	76	25	12	15
	5	85	81	23	9	20
2	2	92	68	27	15	11
	5	87	73	22	10	18
3	2	94	100	37	29	1
	5	91	98	34	-	0
4	2	97	100	41	-	0
	5	92	99	38	-	0
5	2	95	92	30	17	12
	5	90	93	27	12	14
6	2	90	97	31	19	10
	5	89	97	29	17	10
7	2	88	88	34	23	6
	5	85	91	32	25	4
8	2	91	90	35	26	4
	5	88	88	34	23	6
9	2	90	92	34	21	4
	5	88	94	33	26	2
10	2	91	95	36	27	3
	5	89	97	34	25	2

Электролит для электроосаждения кадмия на сталь, включающий сульфат кадмия, серную кислоту и экстракт крахмалопаточный, отличающийся тем, что он дополнительно содержит N,N'-бис(салицилаль-о-аминофенол)хелат кобальта, хинозол и неонол-1020-12 при следующих концентрациях компонентов, г/л:

сульфат кадмия	40-60
серная кислота	20-35
экстракт крахмалопаточный	15-20
N,N'-бис(салицилаль-о-аминофенол)хелат кобальта	0,5-1,0
хинозол	0,7-1,2
неонол-1020-12	1,2-1,9