электролит для осаждения сплава цинк - марганец

Формула изобретения

Электролит для осаждения сплава цинк - марганец, содержащий сернокислые соли цинка и марганца и комплексен, отличающийся тем, что он дополнительно содержит сернокислый алюминий и органическую добавку - сорбит, а в качестве комплексона - трилон Б - динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты при следующем соотношении компонентов, г/л:

сернокислый цинк	40-50
сернокислый марганец	30-40
трилон Б	50-60
сернокислый алюминий	30-40
сорбит	2-4
вода	до рабочего объема

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению сплава цинк - марганец.

Известен электролит для осаждения цинк - марганец, содержащий сернокислые соли цинка, марганца и цитрат натрия [TSUCHIYA Y., HOSHIMOTO S., ISHBASHI Y. // ISIG International. 2000. V.40. № 10, p.1024-1028]. Рассеивающая способность этого электролита, измеренная в ячейке Фильда, составляет 53-56%, а скорость коррозии полученных покрытий в 0,1н. растворе серной кислоты 7,8-8,8 г/м ²·ч.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка состава электролита с улучшенными свойствами.

При осуществлении технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении рассеивающей способности электролита и повышении коррозионной стойкости получаемых осадков.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном электролите для осаждения сплава цинк - марганец, содержащем сернокислые соли цинка и марганца и комплексон, особенностью является то, что он дополнительно содержит сернокислый алюминий и органическую добавку - сорбит, а в качестве комплексона трилон Б - динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты и воду, при следующем соотношении компонентов, г/л: сернокислый цинк - 40-50, сернокислый марганец - 30-40, трилон Б - 50-60, сернокислый алюминий - 30-40, сорбит - 2-4, вода - до рабочего объема.

В предлагаемом электролите ионы цинка и марганца связаны в очень прочные трилонатные комплексы (lg_{Zn ЭДТА}=16,50 и lg_{Zn ЭДТА}=14,04), что препятствует гидролизу солей и улучшает стабильность электролита.

Добавление сернокислого алюминия в электролит повышает электропроводность раствора и его буферных свойств, а также улучшает равномерность распределения металла на катоде. Сорбит, адсорбируясь на растущем осадке, увеличивает поляризацию катода, измельчает структуру и улучшает качество покрытий.

Электролит готовят последовательным растворением в отдельных порциях дистиллированной воды соли цинка, соли марганца и трилона Б. Часть раствора трилона Б добавляют при перемешивании в раствор соли цинка, а вторую половину комплексона - в раствор соли марганца. Смеси растворов оставляют на 10-15 мин для полного комплексообразования, а затем медленно (при интенсивном перемешивании) к раствору комплексоната цинка добавляют раствор комплексоната марганца. К полученной смеси добавляют сернокислый алюминий и органическую добавку - сорбит и доводят объем электролита до рабочего водой.

Электроосаждение покрытий ведут при катодной плотности тока 1-5 А/дм², температуре 20-25°С, рН 3-4,0 при перемешивании с использованием цинкового анода.

Конкретные примеры использования электролита и некоторые свойства покрытий приведены в таблице.

Концентрации компонентов электролита определены экспериментально. При выходе концентрации соли цинка за нижнюю границу наблюдается слегка заметное ухудшение качества покрытий. Электролиз при высоких концентрациях соли цинка нецелесообразен из-за высоких энергозатрат и расхода реактивов. Понижение концентрации соли марганца приводит к слишком малому включению в осадок легирующего элемента - марганца. Повышение содержания соли легирующего элемента в электролите отрицательно влияет на качество покрытий - они темнеют, шелушатся, становятся шероховатыми. Понижение концентрации сернокислого алюминия приводит к ускоренному защелачиванию раствора и появлению в нем нерастворимых гидроксидных соединений соосаждаемых металлов. При высокой концентрации этого компонента падает выход сплава по току. При низком содержании сорбита формируются шероховатые крупнокристаллические осадки, при высоком - осадки темнеют.

Рассеивающая способность предлагаемого электролита увеличивается на 20-25% по сравнению с известным электролитом. Скорость коррозии покрытий, полученных из предлагаемого электролита, на 35-40% меньше, чем покрытий, осажденных из известного электролита. Использование предлагаемого электролита позволяет осаждать прочносцепленные со стальной подложкой покрытия, которые не отслаиваются от основы после нагрева при 250°С в течение 1 ч и последующего резкого охлаждения.

Таблица
Компонент электролита г/л и результаты исследования	Состав по примерам
1	2	3
Сернокислый цинк, г/л	40	45	50
Сернокислый марганец, г/л	30	35	40
Трилон Б, г/л	50	55	60
Сернокислый алюминий, г/л	30	35	40
Сорбит, г/л	2	3	4
Плотность тока, А/дм2	1	3	5
Температура, °С	20	22,5	25
рН	3,5	4,0	4,5
Перемешивание, об/мин	60	60	60
Выход по току, %	78	82	87
Рассеивающая способность, %	61	65	68
Содержание марганца в сплаве, %	5,2	6,5	8,1
Скорость коррозии, г/м2·ч	6,2	6,0	5,8
Внешний вид покрытий	серые	серые	темно-серые