электролит для электроосаждения кадмия на сталь

Формула изобретения

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

Описание изобретения к патенту

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(C₂ H₄O)_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
H 2SO4	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