Комплексная добавка в кислые электролиты для получения композиционных покрытий на основе никеля и сплава никель кобальт

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН п 1 1 544 Ц 9 51)5 С 25 Р 15/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Б 1 БГ С 1 1 еи по й ве не,ОЗИЦИЛЯ И чению 1 таб содержаметил цел тансул КЭП про А/ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГНКТ СССР(71 ) Институт химии и химическойтехнологии АН ЛитССР(56) Авторское свидетельство СССРУ 478873, кл. С 25 Е 3/18, 1972.Патент ФРГ В 3313871,кл, С 25 0 15/00, 1984.(54) КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА В КИСЛЫЕЭЛЕКТРОЛИТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ НИКЕПЛАВА НИКЕЛЬ-КОБАЛЬТ(57) Изобретение относится к гальваностегии, в частности, к полукомпозиционных покрытий на основе нкеля и его сплавов с кобальтом, и мс Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению композиционных электрохимических покрытий, и может найти применение в автомобильной, инструментальной, машиностроительной и других отраслях промьппленности, где необходимы твердыеи износостойкие защитно-декоративныепокрытия,Цель изобретения - повышение твердости композиционных покрытий,Покрытие получают в электролитах,х комплексную добавку в видеюлозы и бетаин 2-(4-пиридилокислоты. Процесс получениядят при плотности тока 5 температуре 45-50 С.о жет быть использовано в различныхобластях техники, где требуется нансение износостойких покрытий, Цельизобретения - повышение твердострытий, Процесс нанесения покрытидут в электролитах никелирования, содержащих в качестве органической добавки, г/л: метйлцеллюлоза О, 15-2,0и бетаин 2(4-пирадип)-этансульфокислоть 1 общей формулы СНЕБО-СНМ-СН ВВ, где В -Н или -ОН; В-ОН 1 --СН ОН-СООН-СНЙ(СН СНОз) С 1, Введение укаэанной добавки в электролитповышает седиментационную устойчивость микропорошка в растворе, повышает количество дисперсной фазы в покрытии и соответственно твердость,Кроме того, она способствует сохранению качества толстослойных покрытий,Совместное использование бетаин 2(4-пиридил)-этансульфокислоты и метип-целлюлозы способствует получению хоро,шего качества толстослойных КЭП с вы сокими микро твердостью ( 700-850 кгс/мм"), рри содержанием неметаллических ьщкропорошков (6-20 об,7), включая предельные концентрации вводимых добавок,Добавка оказывает двойной эффект; нетолько повышает твердость КЭП, стимулирует соосажденге порошков с металлом, но и способствует получению ка ааЗвчественных толстослойных покрытий,Она модифицирует поверхностные свойства порошка и влияет на зернистостьструктуры металла, поэтому получаются твердые покрытия с высоким содерраннем порошка, Добавка также повыша-ет седиментационную устойчивость по -рошка в электролит,П р и м е р.1, 20,92 г 2-(4-пиридил)-этансульфокислоты и 4 г гидрокснда натрия растворяют в 100 мп воды,Прибавляют 8,04 г этиленхлоргццринаН кипятят с обратным холодильником втечение 16 ч, Затем раствор выпаривают в вакууме, сухой остаток растворяют в 100 мл холодной концентрированной НС 1, Нерастворившийся хлорид натрияотфильтровывают через стеклянныйфильтр, фильтрат упаривают в вакууме, 15Остаток перекристаллизовывают из сме;си этанола с водой ( 3 1), Получают18,77 г продукта, выход 81,2 Х, т.пл,218 С (разл,),Вычислено, Ж: С 46,74; Н 5,66;Б 13,86.С,Н НОБ.Найденов: С 46,89, 46,76; Н 5,66,5,83 Б 13,89; 13,66,П р и м е р 2Аналогично из5,10,46 г 2-(4-пиридил) -этансульфокислоты, 2 г гидроксида натрия в 50 мл во-:ды и 5,52 г Ы -монохлоргидрина глицерина получают 12,13 г продукта, выход 92,9 Х, перекристаллизовывают изсмеси этанола с водой (2:1); т,пл,239 С (разл.).,Вычислено, М: С 45,96; Н 5,8;Б 12,27.СН 15 яо,Б.Найдено, мас.й: С 45, 63; 45, 60;Н 5,8815,71; Б 13,02, 11,69,Н р и м е р 3, К раствору 9,36 г2-(4-пиридил)-этансульфокислоты в50 мл воды прибавляют 3,6 г акрило,вой кислоты и 0,1 мл триэтилами 40йа, Полученную реакционную смесь кипятят в течение 16 ч, затем выпаривают в вакууме, Остаток перекристаллиэовывают из этипового спирта, Получают 9,9 г продукта, выход 76,43,45т,пл, -254 С (разл.) .Вычислено,7.; С 46,32; Н 5,05;Б 12,36.СН ВО,йНайдено, Я: С 46,03; 46,37; Н 5,12;55,031 Б 12,03; 12,45.П р и м е р 4. 10,46 г натриевойсоли 2-(4-пиридил) этансульфокислотырастворяют в 50 мл воды прибавляютйесколько капель спиртового растворафенолфталеина и 4,63 г зпихлоргидрина,Интенсивно перемешивают при комнатнойтемпературе и при появлении краснофиолетовой окраски постепенно прибавляют разбавленную (-2 Б) соляную кислоту, Прибавление кислоты ведут с такойскоростью, чтобы реакционная смесьне приобретала интенсивной окраски.Когда реакция замедляется, температуру поднимают до 40-50 С. После оконочания реакции прибавляют 7,46 г триэтаноламина и кипятят с обратным холодильником в течение 1 б ч. Затем водуупаривают досуха с роторным испарителем и остаток экстрагируют кипящимэтиловым спиртом ( 3 200 мл), Образовавшиеся при охлаждении кристаллыотфильтровывают и сушат в вакуумэксикаторе, Получают 15,75 г, выход 73,43,перекристаллизовывают из этиловогоспирта,Вычислено,Ж: Б 6,53,Н С 11 ОНайдено, Х: % 6,92, 7,10,Структура синтезированных соединений подтверждена данными ИК- и Уфспектров, Иетилцеллюлоза выпускается промьппленностью, Добавку в электролит вводят следующим образом.Вначале готовят сернокислый или сульфаминовокислый электролит никелирования или электролит для осаждения сплава И-СО .известного состава (примеры приведены в таблице), Проводят его очистку активированным углем и селективную очистку . В отдельной емкости взвешивают требуемое количество микропорошка, который смешивают с небольшим количеством очищенного электролита, В полученную кашеобразную .массу вводят необходимое количество раствора метилцеллюлозы и бетанна 2- (4-пиридил)-этансульфокнслоты, хоро" шо перемешивают и после 20-минутного Гперерыва дайную смесь переносят в ванну, содержащую нужное количество электролита, Перемешивание электролитасуспензии, осуществляют сжатым воздухом,Используют промьпппенные микропорошки: карбид кремния зеленый (КЗ) дисперсностью М 5 (основная фракция 35 мкм), электрокорунд белый ЭБ ИЗ (основная фракция 1-3 мкм), электрокорунд М 10, нитрид бора( эльбор) ИЗ,Размер частиц применяемого мнкропорошка не должен превышать 20 мкм, егоконцентрация в электролите может быть50-300 г/л,Состав электролитаг/л, резин осввденияи свойстве ЮБ 1 2 (Бвэо- (Нэвевый) етний) Г Сернокислый никель(гидрат) 320 300 ЗОО 240 240 зоо 100 100 Зоо ЬОО Сульфаниновокнслыйникель 45 ао 25 45 ао 45 Хлорно тый никель(гидра т) ао аэ Сернокнслый кобальт(гндрат зо зо ао ао зо ао зо зо зо зо 30 Барная кислота йврбнд кренния Ю М 5 Эпектрокорунд ЭБ М 10 ЗО 150 100 100 100. ОО ОО Электрокорунд ЭБ Мзнитрнд боре 4(14 нкн) 50 Эльбор ИЗйиорфный бор Иетиповый фиолетовый 50 0,2 Ввтаин 2-(4 анрнднл)- -этансульфокислоты О,5 0,8 0,6 0,6 1,5 0,7 1,0 0,6 0,5 0,4 2,0 0,5 2,5 0,6 0,8 0,15 0,5 1,2 0,4 0,3 Иетнлделлюпоэа Плотность катоднэготОКа, 47 дич 3,6 3,6 рН электролита Тенпература электролите, еС 45 50 50 50 45 50 45 45 5 О 50 50250 50 50 50 50 150 50 5 п 50 Толиннв покрытия, мкн Содеркание включенийинкропороикв, об,2 4,5 20,8 2,8 13,5 16 юо 13 ьо 12,7 13,7 10,5 6,3 15,0 13,2 5 15Конкретные примеры, иллюстрирующиеиспользование добавки, приведены втаблице,Как вицно из таблицы, добавка имеет воэможность получить КЭП с разными неметаллическими микропорошками.карбидами, оксидами, нитрицами и бором. Добавка может быть использованадля получения самосмаэывающихся композиционных покрытий. Например, смикропорошком графита получаются качественные покрытия, содержащие12 об 7. включений,Анализ приведенных примеров покаэываетэ что концентрацию бетаина 2(4-пиридил)-этансульфокислоты можно.увеличить до 1,5 г/л (пример 12) безущерба на качество получаемого КЭП,Полученные покрьггия имеют высокийпроцент включений и высокую микротвердость (соответственно 20,8 об,% и890 кгс/мм ), Однако повышение концентрации добавки свыше укаэанногопредела может привести к растрескиванию КЭП, Предельйая концентрация метилцеллюлоэы ограничивается тем, чтовысокие ее количества отрицательновлияют на соосаждение порошка (пример 1,), хотя при этом образуется самая стабильная суспензия.При введении бетаина 2-(4-пиридил)этансульфокислоты меньше О, 25 г/л 448476получаются КЭП,микротвердость которыхневысокая, Таким образом, для получения твердых КЭП концентрацию добавки необходимо поддерживать в интервале О, 3-1, 2 г/л, Лирокий интервал рабочих концентраций добавки - важноесвойство электролита при получениитолстых слоев. 10Формула изобретенияКомплексная добавка в кислые элек"тролиты для получения композиционныхпокрьггий на основе никеля и сплаваникель-кобальт, содержащая азотсодержащее гетероциклическое соединение,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения твердости покрытий,она дополнительно содержит меткпцелЮ люлозу, а в качестве аэотсодержащегогетероциклического соединения бетаин2-(4-пиридил)-этансульфокислоты общей формулыН Б,СН-СН - йС,Н,-СН -СН ЯО ,25 где В( -Н или -ОН;В -ОН -СН ОН,СООН 1 СНф 1(СНСНф 0 ) С 1 9при следующем соотношении компонентов,.г/л;ЗО Метипцеллюлоза О, 15-2,0Бетаин 2-(4-пиРидил)-этансульфокислота 093-1951544847 Продолжение таблицы Никротверпость кгсlммУстойчивость суспенэ 1 п, 3 см), мни 580 800 280 630 570 725 780 690 680 700 490 690 890 13 3125 350 16 30 19 250 127 16Внутренние напрлвенил,кгс/смя 790 660 1400 1420 1160 1040 1125 12007,7 12 1150 1520050 4,2 4,2 2,4 4,2 7,7 Пластичность, 2 э 2,5 2,4 и р и н е ч а н и а Выход по току во всех случадх составляет 94-982 скорость осаидения прн 5 А/дм порядка 1 мкм/эянцярассеивлыщад способность ло метояу Херигя-Вплыл 24-262 покрытия могут пгноснться толиноя 000 мкни более,Редактор Н.Яцола Корректор А,Обручар Заказ 473 Тираж 544 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 Состав электролита,г 7 л, ревим осавлвмняи свойства 1 Г)И 1 2 18 аэо- (Иэвевыя) стиыб) 17 Составитель В.ИгнатьевТехред Л.Олийнык 450 980 4 е 2 717