ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ДОБАВОК НА СОВМЕСТНОЕ ОСАЖДЕНИЕ МЕДИ И ЦИНКА ИЗ ЩЕЛОЧНЫХ БЕСЦИАНИСТЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXXVI. 2022. № 10 УДК 544.6.018.4

Холодкова А.Г., Серов А.Н., Ваграмян Т.А.

ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ДОБАВОК НА СОВМЕСТНОЕ ОСАЖДЕНИЕ МЕДИ И

ЦИНКА ИЗ ЩЕЛОЧНЫХ БЕСЦИАНИСТЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Холодкова Анна Григорьевна, аспирант кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии;

Серов Александр Николаевич, кандидат химических наук, доцент кафедры инновационных материалов и защиты

от коррозии;

Табакаева Мария Андреевна, бакалавр кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; Порошин Александр Александрович, магистр кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; Ваграмян Тигран Ашотович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой инновационных материалов и защиты от коррозии;

ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.

В данной работе изучено влияние органических добавок (полиэтиленгликолей с различной молекулярной массой) на качество покрытий медь-цинк.

Ключевые слова: щелочные электролиты латунирования, органические добавки, полиэтиленгликоль THE EFFECT OF ORGANIC ADDITIVES ON THE CO-DEPOSITION OF COPPER AND ZINC FROM ALKALINE CYANIDE-FREE ELECTROLYTES

Kholodkova A.G., Serov A.N., Tabakaeva M,A., Poroshin A.A., Vagramyan T.A. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

The thesis describes the influence of organic additives (polyethylene glycols with different molecular weights) on the quality of copper-zinc coatings

Key words: alkaline brass plating, organic additives, polyethylene glycol

Введение

Для электрохимического осаждения сплава необходимым условием является равенство потенциалов металлов, входящих в состав сплава.

Известно, что значительное влияние на катодную поляризацию оказывают поверхностно-активные вещества. Органические добавки могут оказывать положительное влияние на качество и состав получаемых покрытий, замедляя разряд более электроположительного металла, не оказывая влияния на менее электроположительный [1].

В данной работе предпринята попытка улучшения качества покрытия, получаемого из разработанного ранее щелочного бесцианистого электролита медь-цинк [2].

Экспериментальная часть

Ранее был предложен электролит латунирования, содержащий 0,05 М Си2+, 0,05 М Zn2+, 0,4 М оксиэтилендифосфоновой кислоты (ОЭДФ) [2]. Электролит позволяет получать покрытия сплавом

медь-цинк, содержащие 20-40% цинка в диапазоне плотностей тока 0,5-2 А/дм2. С целью дальнейшего совершенствования электролита было исследовано влияние органических добавок на качество и состав осаждающихся покрытий. Состав исследованных растворов приведен в табл.1. Электроосаждение проводилось при механическом перемешивании. Температура во всех экспериментах составляла 200С.

Из представленных данных (рис. 1-4) видно, что существенного влияния добавки ПЭГ с различной молекулярной массой на состав покрытия не оказывают. Однако в случае введения в электролит 0,01 г/л ПЭГ 1500 (рис.3, кр.3) наблюдается стабилизация состава осаждающегося сплава в области высоких плотностей тока. В присутствии ПЭГ 4000 также наблюдается область, в которой состав сплава мало зависит от катодной плотности тока (рис.4, кр.4), однако, качество формирующихся покрытий было хуже, чем в электролите без использования ПЭГ. Таблица 1. Состав исследуемых электролитов медь-цинк

№ Cu2+, моль/л Zn2+, моль/л ОЭДФ, моль/л ПЭГ 400, г/л ПЭГ 1000, г/л ПЭГ 1500, г/л ПЭГ 1000, г/л

1 0,001 - - -

2 0,01 - - -

3 0,05 - - -

4 - 0,001 - -

5 - 0,01 - -

6 0,05 0,05 0,4 - 0,05 - -

7 - - 0,001 -

8 - - 0,01 -

9 - - 0,05 -

10 - - - 0,001

11 - - - 0,01

12 - - - 0,05

Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXXVI. 2022. № 10

100 90 80 70 60 =, 50 "40 30 20 10 0

1 1, А/дм2 2

Рис. 1 Зависимость состава сплава от катодной плотности тока 0,05МСи2+; 0,05М2п2+; 0,4МОЭДФ; рН 14; перемешивание; 20 0С; 1 - ПЭГ 400 - 0 г/л; 2 - ПЭГ 400 - 0,001 г/л; 3 - ПЭГ 400 - 0,01 г/л; 4 - ПЭГ 400 - 0,05 г/л

100 90 80 70

г60

о-

= 50 °40 30 20 10 о

0 1 1,А/дм! 2 3

Рис.2 Зависимость состава сплава от катодной плотности тока 0,05 М Си2+; 0,05 М 1п2+; 0,4 М ОЭДФ;

рН 14; перемешивание; 20 0С; 1 - ПЭГ 1000 - 0 г/л; 2 - ПЭГ 1000 - 0,001 г/л; 3 - ПЭГ 1000 - 0,01 г/л; 4 - ПЭГ 1000 - 0,05 г/л

V 3

/

/ ^ /

Т

4

100 90 80 70 60

О"-

==50 40

30 20 10

о

1 3 /

2

4

1

А/дм3

Рис.3 Зависимость состава сплава от катодной плотности тока 0,05МСи2+; 0,05М 1п2+; 0,4МОЭДФ; рН 14; перемешивание; 20 0С; 1 - ПЭГ 1500 - 0 г/л; 2 - ПЭГ 1500 - 0,001 г/л; 3 - ПЭГ 1500 - 0,01 г/л; 4 - ПЭГ 1500 - 0,05 г/л

100 90 ЯП

/2

ои 70 хс60 О4 "40 / 4

3 /

/

1

30

20

10

0

0 12 1, А/дм2 3

Рис.4 Зависимость состава сплава от катодной плотности тока 0,05 М Си2+; 0,05 М 1п2+; 0,4 М ОЭДФ;

рН 14; перемешивание; 20 0С; 1 - ПЭГ 4000 - 0 г/л; 2 - ПЭГ 4000 - 0,001 г/л; 3 - ПЭГ 4000 - 0,01 г/л; 4 - ПЭГ 4000 - 0,05 г/л

На основании полученных результатов для дальнейших исследований был выбран электролит, содержащий 0,05 М ^2+, 0,05 М Zn2+, 0,4 М ОЭДФ, ПЭГ 1500 0,01 г/л.Выбранный электролит модифицировался добавкой №2+ с целью определения совместного влияния ПЭГ 1500 и №2+ на качество и состав получаемого сплава. Как видно из представленных результатов (рис. 5, кривая 3), совместное влияние органической добавки и №2+ существенно снижает зависимость состава сплава от катодной плотности тока, позволяя осаждать покрытия, содержащие в своем составе 20-30% цинка в интервале 0,5-3,0 А/дм2. Внешний вид покрытий, получаемых при разных плотностях тока, представлен на рисунке 6. Во всем изученном диапазоне плотностей тока осаждаются гладкие, компактные, прочно сцепленные со стальной основой латунные покрытия. Тем не менее светло-золотистые покрытия удается получить только в диапазоне 0,5-1,5 А/дм2. При более высоких плотностях тока осаждаются покрытия более темных

тонов, однако, сохраняется желтый цвет, характерный для латуней с содержанием цинка от 20 до 40%.

100

90

80

70

60 £ =, 50 ° 40

30

20

10

0

0

1 1, А/дм2 2

3

4

Рис.5 Зависимость состава сплава от катодной плотности тока 0,05МСи2+; 0,05М 1п2+; 0,4МОЭДФ;рН 14; перемешивание; 200С; 1 - ПЭГ 1500 - 0 г/л, М2+ - 0,1 г/л;

2 - ПЭГ 1500 - 0,01 г/л, М2+ - 0 г/л;

3 - ПЭГ 1500 - 0,01 г/л, М2+ - 0,1 г/л

0

3

Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXXVI. 2022. № 10

Плотность тока, А/дм2

1,0

.......

Рис.6 Внешний вид покрытий, полученных электроосаждением 1 - 0,05 М Си2+, 0,05 М 1п2+, 0,04 М ОЭДФ, 0,01 г/л ПЭГ 1500, 0,1 г/л М2+

Заключение

Показана принципиальная возможность получения латунных покрытий постоянного состава (20-30% цинка в составе) в диапазоне плотностей тока 0,5-3,0 А/дм2. Установлено положительное влияние добавок ПЭГ-1500 и ионов никеля на диапазон осаждения покрытий латунью.

Список литературы

1. А. Т. Ваграмян. Закономерности совместного восстановления ионов металлов. -Электролитическое осаждение сплавов./под ред. Аверкин В.А. 1961

2. Холодкова А.Г., Серов А.Н., Ваграмян Т.А. Электролит для получения покрытий желтой латунью, Инновационные материалы и технологии -2022