Электролит для осаждения ртути на по-верхность металлов

Союз Советсиик Социалистичесиик РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ оц 840206(51)М. Кл. С 25 О 3/54 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 23. 06. 81(72) Авторы изобретения А.А. Ланге, С.П. Бухман и А.С. Мусина Институт химических наук АН Казахской ССР(54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАХ(ДЕНИЯ РТУТИ НА ПОВЕРХНОСТЬМЕТАЛЛОВ Изобретение относится к осаждению гальванических покрытий, в частности к электрохимическому осаждению ртути на металлы и сплавы группы железа, и может быть использовано при изготовлении герметизированных ртутных контактов и в процессах промышленного электролиза для приготовления катодов.Известен способ амальгамирования железа; стали, никеля и других не смачивающихся металлов и сплавов при обработке их металлической ртутью в кислых или щелочных средах, заключающийся в обработке поверхности металлической ртутью в водном растворе соляной кислоты с добавкой металлического магния и хлорного железа (1).Однако по этому способу процесс протекает небезопасно, так как растворение в ртути щелочноземельного металла - магния сопровождается выделением тепла и может вызвать разбрызгивание раствора. Кроме того, реакционную смесь для обработки металла можно испольэовать только однократно.Известен также способ, перед обработкой поверхности ртутью включающий предварительное нанесение на поверхность слоя металла, хорошо30 смачиваемого ртутью, например олова 2) .Однако этот способ, включающий предварительное лужение металлической поверхности, мало пригоден в тех случаях, когда требуется получение ртутного покрытия без примесей каких-либо других металлов. С другой стороны, для растворения олова необходима многократная обработка детали металлической ртутью, что требует соблюдения определенных мер по технике безопасности, Кроме того, при использовании данного способа возникает необходимость проводить регенерацию использованной для промывки ртути.Известен также способ нанесения ртутной пленки на металлы, в частности нержавеющую сталь и сплавы, содержащие алюминий, путем обработки ртутью в процессе катодной поляризации в спиртовой ванне с предварительным злектрополированием, который предусматривает использование неводного растворителя - этилового спирта (94) раствор), что мало экономично. Кроме того, из-за низкой электропроводности раствора требуется поддерживать на ванне срав 840206нительно высокое напряжение до 45 В3.Известен также способ полученияртутной пленки, заключающийся в том,что образец из стали или никеля по,мещают в ванну с раствором гидроокиСи натрия и цианида ртути и подключают в цепь в качестве катода, Припропускании тока плотностью 330 мА/смв течение 1-2 мин, на поверхностиобразца образуется слой мелких капелек ртути, Затем образец помещают вводу или раствор разбавленной кислоты для удаления из ртути натрия перешедшего в нее при электролизе,Послепромывки образец вновь подвергаютэлектролизу. Промывку катода и электролиз повторяют до получения сплошного ртутного покрытия на образце с 41,Недостатком способа является трудоемкость и нетехнологичность, таккак для получения устойчивой ртут Оной пленки на поверхности образца необходимо многократно повторять операции электролиза и промывки, использование достаточно высокого напряжения на ванне (10-12 В).25Кроме того, используемый электролит содержит значительное количествотоксичного вещества - цианидов ртутии щелочного металла. Это требует соб.-людения особых мер по технике безопасности и,естественно, затрудняет применение электролита в промышленности.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому изобретению является способ электрохимического осаждения ртути на поверхность металлов,например стальных или никелевых электродов, заключающийся в том, что берутэлектролит, содержащий кремнефтористоводородную соль ртути и кремнефторис- "0товодородную кислоту, и процесс электролиза ведут при температуре от35 С до +80 С и плотности тока до200 мА/см 5,Однако из данного электролита осаж дается пленка ртути, которая не имеет прочного сцепления с основой, т,е.процесс взаимодействия ртути с металлами группы железа не происходит.Цель изобретения - получениепленки ртути, прочно сцепленной сосновой из металлов группы железа,Эта цель достигается тем, чтоэлектролит дополнительно содержит сернокислую соль щелочного или щелочноземельного металла, а в качествесоли ртути и кислоты - сернокислуюсоль двухвалентной ртути и сернуюкислоту при следующем соотношениикомпонентов, г/л:Сернокислая соль 6 Одвухвалентной ртути 14-30Серная кислота 50-190Сернокислая соль щелочного или щелочноземельного металла 100-150 Процесс амальгирования ."еталлов из электролита проводят следующим образом,Образец металла или сплава после обезжиривания и травления помецают ,в электролит и подключают в цепь юстоянного тока в качестве катода. Анодом может служить платина или другие благородные металлы такие, какзолото, серебро. Время электролиза 40-60 мин плотность тока 100 - 200 мА/см , напряжение - 4 В. Увеличение плотности тока нецелесообраз -но, так как это не приводи. к ускорению процесса и не влияет на ,стсйчивость покрытия, При осуцсстьланииэлектролиза предусматривается, чтобы осаждение ртути на металл и сплав сопровождалось параллельным проще . - сом выделения газообразного в:дородаВыделяющимся водородом происходит обработка металлическои поверхности и тем самым улучшаются условия сцепления осаждающейся ртути с поверхностью, повышается качество рт, гной пленки. После электро 1-иза образец вынимают из электролита, промывают дистиллированной водой, сушат и для сохранения ртутного покрытия помещают в ртуть, Устойчивость ртутного покрытия проверяют це;:.триу-.ированием амальгамированн:".:х об ов с использованием известных режимов оценки качества. ртутной пленки (600, 1500 об/мин),П р и м е р ., Амальгамированию подвергают цилиндр из стали Х 18810 Т диаметром 4 мм, длиной 9 м. Образец обезжиривают и подвергают травлению известным способом, промывают дистиллированной водой, затем помещают в сосуд объемом 50-60 см"- с электролитом содержащим 14 г/л сер.окислой соли двухвалентной ртути, 100 и/л сернокислого натрия и 5 С г/л се.ой кислоты при комнатной температура и подключают в качестве катода Процесс электролиза йедут при тсие 200 мА в течение 60 мин, Ртутное покрытие на образце ровное, гладко. После центриугирования образца ри 1500 об/мин толщина покрытия 6 10 смП р и м е р 2. Амальгамированию подвергают проволоку из сплава 29 Н 18 К диаметром 1 ью длиной 30- 40 мм. Образец обезжиривают, подвергают травлению и х;-.мическо;: полировке известным способом, промывают дистиллированной водой. Загем по- мещают в сосуд с элактрсли=ам, "одержащим 30 г/л сернокислой соли ртути, " 20 г/л сернокислого магния и 100 г/л серной кислоты при комнатной температуре и подключают в качестве катода. Процесс элек-.ролза ведут при токе "20 мА в течение 40 мин, Ртутное покрытие на образце ровное,на воздухе уотс.:чивое з течение 2 ч. После центриугировання840206 Составитель Р Техред А. Ач Редактор С. Патрушева Заказ 4675/38 Тираж 704 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент",.г. Ужгород, ул. Проектная,4 при и = 600 об/мин в течение б минтолщина покрытия 0,6 10 " см,П р и м е р 3. Амальгамированиюподвергают проволоку из сплава 52 Ндиаметром 1 мм, длиной 30-40 мм,Образец обрабатывают и подвергаютэлектролизу как описано в примере 1.Ртутное покрытие ровное, на воздухеустойчиво в течение 2-3 час.Послецентрифугирования при и = 1500 об/минтолщина покрытия (0,7-1) 10 4 см.П р и м е р 4. Амальгамированиюподвергают образец из никеля НП диаметром 0,5 мм, длиной 25 мм, Образец обезжиривают, подвергают травлению и химической полировке известным способом, промывают дистиллированной нодой. Затем помещают всосуд с электролитом, содержащим30 г/л сернокислой соли ртути,120 г/л сернокислого лития и100 г/л серной кислоты при комнатной температуре и подключаютв качестве катода. Процесс электролиза ведут при токе 120 мАвтечение 50 мин. Ртутное покрытиена образце ровное, на воздухе устойчиво в течение 1 ч. После центрифугирования при и = 600 об/мин в течение б мин,толщина покрытия 1 10 см,П р и м е р 5. Амальгамированиюподвергают образец из сплава 20М, 60 Со, 20 Ге, диаметром 0,7 мм, З 0длиной 20 мм; Образец обрабатываюти подвергают электролизу как описано в примере 2, Ртутное покрытие наобразце ровное, устойчиво на воздухев течение 1,5 ч, После центрифугирования при и = 600 об/мин в течение6 мин толщина покрытия 3-4 10 см.4 П р и м е р б. Амальгамированию подвергают образец из сплава 93 Со, 40 5 Ге, 2 М 1, диаметром 0,7 мм, длиной 20 мм. Образец обрабатынают и подвергают электролизу, как описано в примере 2. Ртутное покрытие ровное, гладкое, на ноздухе устойчиво в тече ние 1,5 ч. После центрифугирования при и = 600 об/мин толщина покрытия 4-5 10-4 см. Предлагаемый электролит пригоден 50 для амальгамации стали, железа, никеля, кобальта и сплавов на их основе. Образующееся ртутное покрытие устойчиво, после центрифугирования образцов при и = 600 об/мин сохраня ется уокрытие толщиной 0,6.10 4 - 1.10 см. Амальгамирование указанных метал"лов и сплавов может быть использовано в технологии изготовления ртутныхконтактронов, в исследованиях коррозионной стойкости контактных материалов в ртути. Способ амальгамированияпрост в осуществлении, не требуетбольших затрат электроэнергии напряжение не более 4 В), использованиядорогостоящих реактивов. Не требуетсоблюдения специальных мер по техни"ке безопасности, так как электролитне является агрессивной средой и нетнеобходимости работать со значительными количествами металлическойртути соответственно проводить еерегенерацию. Кроме того, способ экономичен, так как позволяет многократно использовать электролит (одна ита же порция может быть использована25-30 раз) и обрабатывать за одинцикл большие поверхности металлов.Способ с использованием предлагаемого электролита обеспечивает нанесение равномерного устойчивого ртутного покрытия на поверхности металлов и сплавов, не смачивающихсяртутью без применения дополнительногопокрытия каким-либо другим металлом.Формула изобретенияЭлектролит для осаждения ртути наповерхность металлов, содержащий сольртути и кислоту, анион которой одноименен с анионом соли ртути, о т л ич а ю щ и й с я тем,что,с целью получения пленки ртутипрочно сцепленнойс основой, он дополнительно содержитсернокислую соль щелочного или щелочноземельного металла, а в :ачествесоли ртути и кислоты - сернокислуюсоль двухвалентной ртути и сернуюкислоту при следующем соотношениикомпонентов, г/л:Сернокислая сольдвухналентной ртути 14-30Серная кислота 50-100Сернокислая соль щелочного или щелочноземельного металла 100-150Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельстно СССРМ 316740, кл. С 22 С 7/00, 1969.2. Авторское свидетельство СССРМ 326235, кл. С 22 С 7/00, 1969.3. Патент СМА У 3672963,кл. 204-14, 1970.4 Патент ВеликобританииР 1049810, кл. С 7 В,1966.5. Авторское свидетельство СССРР 276677, кл., С 25 0 3/54, 1969.УхлиноваКорректор В.Синицкая