ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ЦИНК-ГАЛЛИЙ
ELECTROLYTE FOR DEPOSITING ZINC-GALLIUM ALLOY

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению сплава цинк-галлий.
Известен электролит для осаждения сплава цинк-галлий содержащий цинк, галлий, гидроокись калия и желатин [Хамудханова Ш.Э. и др. // Докл. АН УзССР, 1969. №7. с.39-40].
2
Однако из указанного электролита получаются темные порошкообразные осадки с низкими твердостью (60-80 МПа) и коррозионной стойкостью (7,4-7,9 г/м·ч) в 0,1н. растворе серной кислоты.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка состава электролита с улучшенными свойствами.
При осуществлении заявляемого технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении качества получаемых покрытий, а именно повышении их твердости и коррозионной стойкости.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном электролите для осаждения сплава цинк-галлий, содержащем хлористые соли цинка, галлия, комплексообразователь и поверхностно-активное вещество (ПАВ), особенностью является то, что он дополнительно содержит хлористый алюминий, при этом в качестве комплексообразователя содержит трилон Б - этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевую соль, а в качестве ПАВ-сорбит, при следующем соотношении компонентов, г/л: хлористый цинк - 40-50; хлористый галлий - 5-10; хлористый алюминий - 30-40; трилон Б - 50-60; сорбит - 2-4, воду - до рабочего объема.
Трилон Б связывает ионы цинка и галлия в прочные трилонатные комплексы (lg β Zn - ЭДТА=16,50 и lg β Ga - ЭДТА=20,27), что препятствует гидролизу солей и улучшает стабильность электролита.
Добавление хлористого алюминия в электролит повышает электропроводность раствора и его буферных свойств, а также улучшает равномерность распределения металла на катоде.
Сорбит, адсорбируясь на поверхности растущего осадка, увеличивает поляризацию катода, измельчает структуру и улучшает качество получаемых покрытий.
Электролит готовят последовательным растворением в отдельных порциях дистиллированной воды соли цинка, соли галлия и трилона Б. Часть раствора трилона Б добавляют при перемешивании в раствор соли цинка, а вторую половину комплексона - в раствор соли галлия. Смеси растворов оставляют на 10-15 мин для полного комплексообразования, а затем медленно (при интенсивном перемешивании) к раствору комплексоната цинка добавляют раствор комплексоната галлия. К полученной смеси добавляют хлористый алюминий и сорбит и доводят объем электролита до рабочего водой.
2
Электроосаждение покрытий ведут при катодной плотности тока 1-5 А/дм, комнатной температуре 20-25°С, рН 3,5-5,5 при перемешивании и использовании цинковых анодов.
Конкретные примеры использования электролита и некоторые свойства получаемых покрытий представлены в таблице.
Концентрации компонентов электролита определены экспериментально. При выходе концентрации соли цинка за нижнюю границу наблюдается заметное ухудшение качества покрытий. Электролиз при высоких концентрациях соли цинка нецелесообразен из-за высоких энергозатрат и расхода реагентов. Понижение концентрации соли галлия приводит к слишком малому включению в осадок легирующего элемента (галлия) и незначительному изменению свойств. Повышение содержания соли легирующего компонента в электролите не приводит к увеличению его в сплаве и отрицательно влияет на качество покрытий (твердость начинает снижаться, покрытия шелушатся и осыпаются). Понижение концентрации хлористого алюминия приводит к ускоренному защелачиванию раствора и появлению в нем нерастворимых гидроксидных соединений соосаждаемых металлов. При высокой концентрации этого компонента падает выход по току сплава. При низком содержании сорбита формируются шероховатые крупнокристаллические осадки, при высоком осадки темнеют.
Скорость коррозии покрытий, полученных из предлагаемого электролита, на 25-40% меньше, чем покрытий, осажденных из известного электролита. Кроме того, использование разработанного электролита на 25-30% упрочняет получаемые покрытия по сравнению с осадками, получаемыми из известного раствора.
Использование предлагаемого электролита позволяет осаждать светлые блестящие и беспористые покрытия, имеющие хорошее сцепление с медной основой.
Таблица
Компоненты и свойства электролита
Компоненты электролита (г/л) и результаты исследования
Состав по примерам
1
2
3
Хлористый цинк
40
45
50
Хлористый галлий
5
7,5
10
Трилон Б
50
55
60
Хлористый алюминий
30
35
40
Сорбит
2
3
4
Плотность тока, А/дм<sup>2</sup>
1
3
5
Температура, °С
20
22,5
25
рН
3,5
4,5
5,5
Перемешивание, об/мин
60
60
60
Выход по току, %
76
80
83
Рассеивающая способность, %
55
62
65
Содержание галлия в сплаве, %
0,3
1,2
2,1
Скорость коррозии, г/м<sup>2</sup>·ч
5,7
6,3
6,5
Микротвердость, МПа
92
97
103
Внешний вид покрытий
серые
серые, полублестящие
светлые, блестящие