CC BY
14
УДК 546.47: 546.562
Демчишина Н.В., Химина А.В., Серов А.Н., Григорян Н. С., Ваграмян Т.А.
СОВМЕСТНОЕ ОСАЖДЕНИЕ МЕДИ И ЦИНКА ИЗ ЩЕЛОЧНЫХ БЕСЦИАНИСТЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
Демчишина Наталья Вадимовна, магистрант кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; Химина Анна Владимировна, аспирант кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; Серов Александр Николаевич, к.х.н., главный технолог АО «Евроэкопласт», Москва, ул. Дербеневская, д. 20; Григорян Неля Сетраковна, к.х.н., доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; Ваграмян Тигран Ашотович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой инновационных материалов и защиты от коррозии;
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, ул. Миусская площадь, д. 9
В последние годы вопрос о решении экологических проблем в гальваническом производстве становится все более актуальным. В сточных водах содержатся ионы тяжелых металлов, неорганические кислоты, щелочи и токсичные вещества, которые негативно воздействуют на почву, растения и живые организмы. Особенно актуальна эта проблема для цианидных электролитов, в том числе цианидного электролита латунирования. На данный момент он является одним из основных электролитов латунирования, используемых в промышленности. В качестве альтернативы цианидным электролитам могут использоваться щелочные электролиты на основе фосфорорганических соединений.
Ключевые слова: Щелочные электролиты латунирования, фосфорорганические соединения.
CODEPOSITION OF COOPER AND ZINC FROM CYANIDE-FREE ALKALINE ELECTROLYTES
Demchishina N.V., Khimina A.V., Serov A.N.*, Grigoryan N. S., Vagramyan T. A.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia *AO "Evroekoplast", Moscow, Russia
In recent years, the issue of solving environmental problems in the electroplating industry has been increasingly raised. Waste and wastewater contain heavy metal ions, inorganic acids, alkalis and toxic substances that have a negative impact on the soil, plants and living organisms. This problem is particularly relevant for cyanide electrolytes, including the cyanide electrolyte of brass. Nowadays it is one of the main electrolytes of brass used in industry. As environmentally friendly alternatives to cyanide complexes are the complexes based on organophosphorus compounds.
Key words: Alkaline brass plating, organophosphorus compounds.
Гальваническое латунное покрытие часто применяют для защиты изделий от коррозии, придания их поверхности декоративного вида, а также для обеспечения прочного сцепления деталей из стали и алюминия с резиной. Основными компонентами латуни являются медь и цинк в различных процентных соотношениях. Сплав, содержащий от 67% до 73% меди, чаще всего используется в качестве адгезионного слоя на стали при обрезинивании. [1, 2].
В настоящее время для нанесения латунных покрытий наиболее широко применяются цианидные электролиты. Несмотря на хорошие технологические характеристики, цианидные электролиты латунирования весьма токсичны. Бесцианидные электролиты не получили широкого распространения в связи с низкой стабильностью, плохой воспроизводимостью результатов, сильной зависимостью состава сплава от катодной плотности тока.
Анализ научно-технической литературы и патентных данных показал, что перспективной альтернативой цианидным комплексам являются коплексы на основе фосфорорганических лигандов. Преимуществом таких технологий является их экологичность по сравнению с цианидными электролитами латунирования. Настоящая работа посвящена изучению закономерностей совместного осаждения цинка и меди из электролитов на основе фосфорорганических лигандов.
В качестве базы для исследования был взят щелочной электролит меднения [3]. С целью изучения совместного осаждения в данный электролит вводились ионы цинка. Осаждение покрытия производилось в угловой ячейке Хулла объемом 250 мл в течение 15 минут при силе тока 0,5А. Перемешивание электролита осуществлялось сжатым воздухом.
В ходе предварительных исследований было установлено, что независимо от концентрации ионов цинка в электролите, формирующиеся осадки
содержат 98-99% меди во всем исследованном диапазоне плотностей тока при рН электролита ниже 14.
При исследовании концентраций металлов на состав формирующихся покрытий удавалось осаждать осадки, близкие по составу к желтой латуни, при соотношении ионов цинка и меди в растворе равном 7:1. Осаждение велось при комнатной температуре. Следует отметить, что при использовании в качестве лиганда ЛФО-2, покрытие, соответствующее по составу желтой латуни, формировалось при плотностях тока выше 0,5 А/дм2. При более низких плотностях тока покрытие не осаждалось.
С целью расширения диапазона плотностей тока было исследовано введение в электролит второго лиганда - ЛФО-3. При соотношении ЛФО-2:ЛФО-3 = 0,85:0,15 удалось добиться осаждения покрытия во всем исследованном диапазоне плотностей тока. Формирующиеся покрытия содержали примерно 50% меди в составе и в основном имели светло-желтый цвет, но на отдельных участках цвет покрытия соответствовал цинковому.
С ростом температуры электролита возрастает
содержание меди в покрытии. Так, из ранее исследованного электролита при температуре 30-50С осаждаются покрытия, содержащие 97-98% меди. В этих условиях получение покрытий, содержащих 50-70% меди, возможно при соотношении ионов меди и цинка в растворе равном 3:1. При этом покрытия желтого цвета осаждаются в диапазоне 0,05 - 0,5 А/дм2. При более высоких плотностях тока формирующиеся покрытия содержат около 25% меди и по внешнему виду соответствуют цинковым
Список литературы
1. Синдеев Ю.Г., Гальванические покрытия. Феникс,2000 - 256 с.
2. Монография / Н.Б. Березин, Н.В. Гудин, А.Г. Филиппова, В.В. Чевела, Ж.В. Межевич, Э.Д. Яхьяев, К.А. Сагдеев. Электроосаждение металлов и сплавов из водных растворов комплексных соединений— Казань, КГТУ, 2006. — 276 с.
3. Патент RU 2652328 С1. Электролит для электролитического осаждения меди. Приоритет 06.07.2017. Опубликовано 25.04.2018
