ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ЦИНК - МАРГАНЕЦ
ELECTROLYTE FOR SEDIMENTATION OF ALLOY ZINC-MANGANESE

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению сплава цинк - марганец.
2
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·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.
Zn ЭДТА
Zn ЭДТА
В предлагаемом электролите ионы цинка и марганца связаны в очень прочные трилонатные комплексы (lg=16,50 и lg=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.
2
Электроосаждение покрытий ведут при катодной плотности тока 1-5 А/дм, 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/дм<sup>2</sup>
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/м<sup>2</sup>·ч
6,2
6,0
5,8
Внешний вид покрытий
серые
серые
темно-серые