электролит блестящего цинкования

Формула изобретения

Электролит блестящего цинкования, содержащий семиводный кристаллогидрат сульфата цинка ZnSO₄·7H ₂O, десятиводный кристаллогидрат сульфата натрия Na ₂SO₄·10H₂ O, костный клей, блескообразующую добавку и воду, отличающийся тем, что он в качестве блескообразующей добавки содержит настой сухих особей колорадского жука при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ZnSO4·7H 2O	15,0-25,0
Na2SO4·10H 2O	10,0-11,0
костный клей	0,20-0,25
настой сухих особей колорадского жука
(в пересчете на сухую массу)	0,5-1,0
вода	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению гальванических покрытий, и может быть использовано в отраслях машиностроения для защиты металлоконструкций от коррозии.

Известен кислый электролит блестящего цинкования (патент RU №2058435 от 20.04.1996 г., Мкл.⁶ С25D 3/22), который содержит сернокислый цинк, сернокислый натрий, аминоуксусную кислоту, а в качестве блескообразующей добавки - 1-оксиэтил-3,4,6-триметил-1,2-дигидро-2-оксопиримидиний йодид при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сернокислый цинк	- 200-250
Сернокислый натрий	- 30-40
Аминоуксусная кислота	- 10-20
1-оксиэтил-3,4,6-триметил-
-1,2-дигидро-2-оксопиримидиний
йодид	- 0,7-2

Процесс цинкования проводят при катодной плотности тока 10-15 А/дм ², рН 2,0-4,0. Выход цинка по току 70-90%. Полученные в данном электролите цинковые покрытия обладают хорошей адгезией с основным металлом; степень блеска 55-85%.

К недостаткам электролита относится следующее.

1. Малый диапазон катодной плотности тока 10-15 А/дм².

2. Недостаточная интенсификация процесса.

3. Недостаточно высокая степень блеска 55-85%.

4. Более высокая кислотность (рН 2,0-4,0).

5. Синтез блескообразующей добавки - 1-оксиэтил-3,4,6-триметил-1,2-дигидро-2-оксопиримидиний йодид - связан с экономическими затратами. Не исключен и факт вредного воздействия данной добавки как препарата йода на живой организм.

Наиболее близким по технической сущности является кислый электролит блестящего цинкования (патент RU №2063481 от 10.07.1996, Мкл.⁶ С25D 3/22), который содержит соль цинка, сульфат натрия, клей мездровый, а в качестве блескообразующей добавки - настой корневищ амброзии полыннолистной при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Соль цинка (в пересчете на металл)	- 1,0-1,3
Сульфат натрия	- 3,0-3,5
Клей мездровый	- 0,20-0,25
Настой корневищ
амброзии полыннолистной
(в пересчете на сухую массу)	- 0,5-0,7
Вода	- остальное

Процесс цинкования проводят при температуре 18-35°С, катодной плотности тока 1-18 А/дм², умеренном перемешивании электролита. Рассеивающая способность электролита по току 72-73%, выход по току - 98-99%. При эксплуатации известного электролита получаются светлые, равномерные, беспористые, мелкокристаллические покрытия со степенью блеска 93-95%.

К недостаткам известного электролита относится следующее.

1. Известный электролит характеризуется более низким значением степени блеска (93-95% против 96-99% предлагаемого электролита), что свидетельствует о худших механических и защитно-декоративных свойствах.

2. Известный электролит имеет более низкую рассеивающую способность по току (72-73% против 75-78%), следовательно, известный электролит может быть использован для нанесения цинковых покрытий на детали менее сложной конфигурации.

3. Известный электролит характеризуется меньшим интервалом катодной плотности тока (Д _к 1-18 А/дм²) по сравнению с предлагаемым электролитом (Д_к 0,5-18 А/дм ²).

Задачей настоящего изобретения является создание электролита с более высокими качественными характеристиками.

Технический результат состоит в повышении степени блеска гальванических цинковых покрытий и увеличении рассеивающей способности электролита по току.

Сущность изобретения в том, что в электролит блестящего цинкования, содержащий семиводный кристаллогидрат сульфата цинка, десятиводный кристаллогидрат сульфата натрия, клей костный, вводят в качестве блескообразующей добавки настой сухих особей колорадского жука при следующем соотношении компонентов (мас.%):

ZnSO ₄·7H₂O - 15,0-25,0;

Na ₂SO₄·10H₂ O - 10,0-11,0;

Костный клей - 0,20-0,25;

Настой сухих особей колорадского жука

(в пересчете на сухую массу) - 0,5-1,0.

Выбор настоя сухих особей колорадского жука в качестве блескообразующей добавки был обоснован результатами предварительных испытаний на присутствие в его составе веществ, обладающих поверхностной активностью. Под влиянием ПАВ изменяется кинетика электроосаждения металлов, структура и свойства осадков (коррозионная стойкость, пористость, внутренние напряжения, твердость, блеск) (Кабанов Б.Н. Электрохимия металлов и адсорбция. М.: Наука. 1996. С.56-61).

Сведений о наличии ПАВ в биомассе колорадского жука в литературных источниках не найдено. Поэтому методом вольтамперных кривых изучено действие настоя высушенных и измельченных особей колорадского жука на процесс осаждения цинка из электролита вышеуказанного состава (фиг.1). Смещение вольтамперной кривой 2 в область больших значений напряжения относительно кривой 1 однозначно свидетельствует о присутствии ПАВ в настое добавки. Снижение полярографического максимума на полярограмме кислорода, снятой на фоне 0,1 М KCl в пределах потенциалов - 0,7-1,8 В (фиг.2), также свидетельствует о присутствии ПАВ в биомассе колорадского жука.

Электролит блестящего цинкования готовится простым смешиванием исходных растворов сульфатов цинка и натрия, полученных полным растворением рассчитанных навесок в дистиллированной воде. Настой клея и добавки вносят в электролит непосредственно перед началом эксперимента. Затем общий объем электролита доводят до заданного объема дистиллированной водой.

Процесс цинкования в предлагаемом электролите проводится при температуре 20-35°С, катодной плотности тока 0,5-19 А/дм², умеренном перемешивании раствора электролита. Внешний вид покрытия оценивался визуально. Определение отражательной способности проводили в сравнении с отражательной способностью серебряного зеркала. Прочность сцепления покрытия с основой проводили методом нанесения сетки царапин. Рассеивающую способность электролита по току определяли по методу Филда в гальванической ванне емкостью 2 л при соотношении расстояния между анодом и дальним катодом, анодом и ближним катодом, равном 5:1. Катодом служили стальные пластины с рабочей поверхностью 0,04-0,08 дм², анодом - цинковая пластина с рабочей поверхностью 0,80 дм².

Пористость покрытия определялась путем наложения на опытную поверхность фильтровальной бумаги, смоченной раствором красной кровяной соли с последующим подсчетом числа точек турнбулевой сини, приходящихся на 1 см².

В результате испытаний установлено, что:

1) предлагаемый электролит позволяет получать светлые, равномерные, беспористые, мелкокристаллические покрытия с высокой степенью блеска (99-96% в пределах катодной плотности тока 0,5-19 А/дм²) при выходе цинка по току 99-97%, что говорит об интенсификации процесса. Известный электролит работает в диапазоне 1-18 А/дм ²; при этом получаются покрытия со степенью блеска 95-93%;

2) предлагаемый электролит характеризуется более высокой рассеивающей способностью по току (75-78% против 72-73% известного электролита), что позволяет наносить качественные покрытия на детали более сложного профиля;

3) предлагаемый электролит рекомендуется эксплуатировать в менее кислой среде, чем известный электролит (рН 4,5-5,8 против рН 2,9-3,5 известного электролита), что не требует дополнительных затрат реактивов и, следовательно, экономических затрат для нейтрализации кислотности среды при сбросе отработанного электролита;

4) используемая в предлагаемом электролите блескообразующая добавка - неординарна, страшный вредитель овощных культур приносит пользу человечеству.

Отработанный предлагаемый электролит не требует очистки по добавке.

Таблица 1
Состав электролитов цинкования
Компоненты	Содержание компонентов в составе
	предлагаемого электролита, %			прототипа, %	аналога, г/л
	1	2	3
ZnSO4·7Н 2O	15,0	20,0	25,0	1,0-1,3 (в пересчете на металл)	200-250
Na2S04·10Н 2O	10,0	10,5	11,0	3,0-3,5	30-40
Аминоуксусная кислота	-	-	-	-	10-20
Клей костный	0,20	0,22	0,25	-	-
Клей мездровый	-	-	-	0,20-0,25	-
1-оксиэтил-3,4,6-триметил-1,2-дигидро-2-оксопиримидиний йодид	-	-	-	-	0,7-2,0
Настой корневищ амброзии полыннолистной	-	-	-	0,5-0,7	-
Настой сухих особей колорадского жука	0,5	0,7	1,0	-	-
Вода	ост.	ост.	ост.	ост.	ост.

Таблица 2
Технологические параметры процесса и полученные результаты
Компоненты	Содержание компонентов в составе
	предлагаемого электролита, %			прототипа, %	аналога, г/л
	1	2	3
рН	4,5	5,1	5,8	2,9-3,5	2,0-4,0
Температура, С°	20	30	35	18-35	-
Катодная плотность тока, А/дм 2	0,5	10	19	1-18	10-15
Рассеивающая способность электролита по току (метод Филда), %	78	76	75	72-73	-
Выход по току, %	99	98	97	98-99	90-70
Степень блеска, %	99	96	96	93-95	55-85
Визуальная оценка качества покрытий	Светлое, равномерное, беспористое, мелкокристаллическое				-
Адгезия	удовл.	удовл.	удовл.	-	-