ES2237003T3 - Procedimiento para la deposicion galvanica de precipitados de cinc y/o de precipitados de aleaciones de cinc. - Google Patents
Procedimiento para la deposicion galvanica de precipitados de cinc y/o de precipitados de aleaciones de cinc.Info
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Abstract
Procedimiento de electrodeposición para revestimientos de zinc de gran brillo sobre metal consiste en utilizar un electrolito de ácido acuoso que contiene una sal de zinc y un compuesto aromático heterocíclico especialmente N-alquil-piridina, como compuestos aromáticos heterocíclicos abrillantadores con al menos un nitrógeno alquilado como heteroátomo (I) se utilizan como agentes abrillantadores en un procedimiento para la electrodeposición de superficies metálicas con zinc y/o aleación de zinc a partir de un electrolito de ácido acuoso que contiene sal(es) de zinc y un abrillantador o abrillantadores.
Description
Procedimiento para la deposición galvánica de
precipitados de cinc y/o de precipitados de aleaciones de cinc.
La invención se refiere a un procedimiento para
la deposición galvánica de precipitados de cinc y/o de precipitados
de aleación de cinc sobre una superficie metálica, en el que se
trabaja con un electrolito ácido acuoso que contiene al menos una
sal de cinc, así como al menos un agente abrillantador.
En la práctica, se conocen distintos
procedimientos para deposición galvánica de precipitados de cinc o
precipitados de aleación de cinc. Al respecto, son también conocidos
los correspondientes electrolitos de cinc o electrolitos de aleación
de cinc ácidos. El recubrimiento de superficies metálicas se realiza
generalmente a causa de la buena actividad protectora de la
corrosión de las capas de cinc o de aleación de cinc. A menudo, es
además deseable que las capas de cinc o de aleación de cinc
presenten una superficie brillante y, por tanto, cumplan también
fines decorativos. Para ello, se añaden a los electrolitos agentes
abrillantadores que, dado el caso interaccionando con otros
componentes electrolíticos, producen el brillo de las capas de cinc
o de aleación de cinc. En los procedimientos conocidos en la
práctica del tipo mencionado al comienzo, se utilizan como agentes
abrillantadores compuestos carbonílicos aromáticos, especialmente
benzalacetona o benzofenona, así como o-clorobenzaldehído.
Los agentes abrillantadores se usan convencionalmente en solución
alcohólica, especialmente metanólica. A causa de la fácil
inflamabilidad y también toxicidad de estas soluciones, son
necesarias medidas de precaución especiales en la preparación,
transporte y almacenamiento de las soluciones. Esto es
desventajosamente complicado. Además, los agentes abrillantadores se
utilizan también en disolventes de alto punto de ebullición, como
por ejemplo butilglicol, que sin embargo son desventajosos
fisiológicamente. Puesto que la solubilidad en agua de los agentes
abrillantadores conocidos mencionados es muy baja, estos agentes
abrillantadores deben solubilizarse con ayuda de altas
concentraciones de reticulantes en los electrolitos acuosos. También
esto es complicado y
costoso.
costoso.
En cambio, la invención se basa en el problema
técnico de proporcionar un procedimiento del tipo mencionado al
comienzo que trabaje con agentes abrillantadores solubles en agua, y
que produzca de modo sencillo y funcional un brillo óptimo de las
capas de cinc y aleación de cinc.
Para resolver este problema técnico, la invención
muestra un procedimiento para deposición galvánica de precipitados
de cinc y/o precipitados de aleación de cinc sobre una superficie
metálica, en el que se trabaja con un electrolito ácido acuoso que
contiene al menos una sal de cinc, así como al menos un agente
abrillantador, en el que se añade al electrolito como agente
abrillantador al menos un compuesto aromático heterocíclico con al
menos un átomo de nitrógeno alquilado como heteroátomo, en el que al
menos se añade un tensioactivo no ionógeno del grupo de
"alcoxilato de alquilo, alcoxilato de arilo, alcoxilato de
alquilarilo" y/o en el que se añade al menos un tensioactivo
aniónico del grupo de "alcoxilato de alquilo sulfatado y/o
sulfonado, alcoxilato de arilo sulfatado y/o sulfonado, alcoxilato
de alquilarilo sulfatado y/o sulfonado". Los compuestos
aromáticos heterocíclicos se denominan también heteroaromáticos.
Según la invención, el compuesto aromático heterocíclico utilizado
presenta al menos un átomo de nitrógeno como heteroátomo, al que
está unido un grupo alquilo. Al respecto, se trata de compuestos
aromáticos heterocíclicos N-alquilados. Los usados como
agentes abrillantadores pueden también presentar varios átomos de
nitrógeno alquilados como heteroátomos. Se encuentra dentro del
marco de la invención que los grupos alquilo unidos al átomo de
nitrógeno puedan ser de cadena lineal, ramificada o cíclica. Los
grupos alquilo pueden contener también dobles enlaces y/o triples
enlaces. Según una forma de realización de la invención, los átomos
de hidrógeno de los grupos alquilo están sustituidos por grupos
funcionales. Así, los átomos de hidrógeno de los grupos alquilo
pueden estar sustituidos por grupos hidroxilo y/o grupos éter y/o
grupos carboxilo y/o grupos éster y/o átomos de halógeno y/o grupos
sulfonato y/o anillos aromáticos y/o grupos
amino.
amino.
Se encuentra dentro del marco de la invención que
el compuesto aromático heterocíclico utilizado como agente
abrillantador presente otros heteroátomos además de uno o varios
átomos de nitrógeno alquilados. A este respecto, puede tratarse de
átomos de nitrógeno no alquilados a los que puede unirse también un
átomo de hidrógeno, según las relaciones de enlace. A este respecto,
puede tratarse también, sin embargo, de otros heteroátomos, como
átomos de oxígeno o azufre. Según una forma de realización de la
invención, el compuesto aromático heterocíclico puede presentar al
menos otro átomo de nitrógeno como heteroátomo, al que no está unido
ningún grupo alquilo. Se encuentra dentro del marco de la invención
que a los átomos de carbono del compuesto aromático heterocíclico
estén unidos otros sustituyentes en lugar de átomos de hidrógeno.
Por ejemplo, pueden estar unidos a estos átomos de carbono grupos
alquilo y/o grupos éter y/o grupos carboxilo y/o átomos de halógeno
y/o grupos sulfonato y/o grupos amino y/o grupos hidroxilo. Según
una forma de realización de la invención, se utiliza como compuesto
aromático heterocíclico un sistema de anillo condensado que contiene
anillos aromáticos y/o no aromáticos. En esta forma de realización,
puede presentar únicamente un anillo o pueden presentar varios
anillos o pueden presentar todos los anillos, respectivamente, al
menos un
heteroátomo.
heteroátomo.
Preferiblemente, se añade al electrolito como
compuesto aromático heterocíclico al menos un heteroaromático
N-alquilado de 5 miembros de anillo y/o al menos un
heteroaromático N-alquilado de 6 miembros de anillo. Estos
heteroaromáticos de 5 miembros de anillo y/o heteroaromáticos de 6
miembros de anillo son especialmente adecuados como agentes
abrillantadores para precipitados de cinc y/o de aleación de cinc.
Según una forma de realización preferida, que tiene una especial
importancia en el marco de la invención, se añade como compuesto
aromático heterocíclico al menos una piridina N-alquilada. Se
prefiere la adición de cloruro de N-hexadecilpiridinio como
agente abrillantador. Se prefiere además el uso de cloruro de
dodecilpiridinio y/o 3-carboxilato de
N-bencilpiridinio. A este respecto, ha de indicarse que se
encuentra dentro del marco de la invención que el compuesto
aromático heterocíclico pueda utilizarse en forma de una sal
cuaternaria como agente abrillantador. Entonces, el electrolito
presenta un anión inorgánico u orgánico coordinado que es
convenientemente compatible con los componentes electrolíticos
convencionales. Preferiblemente, se trata a este respecto de iones
halogenuro, iones sulfato, iones hidrogenosulfato, iones
tetrafluoroborato o iones acetato. Generalmente, se encuentran
también dentro del marco de la invención, por ejemplo, pirroles
N-alquilados y/o pirazoles N-alquilados y/o imidazoles
N-alquilados y/o quinolinas N-alquiladas como agentes
abrillantadores.
Según una forma de realización preferida de la
invención, se utiliza el compuesto aromático heterocíclico a una
concentración de 0,001 g/l a 100 g/l, preferiblemente de 0,005 g/l a
10 g/l, referida al electrolito. Se encuentra dentro del marco de
la invención utilizar, además del compuesto aromático heterocíclico,
otros agentes abrillantadores conocidos. La concentración total de
agente abrillantador añadida al electrolito asciende en este caso de
0,001 g/l a 100 g/l, preferiblemente de 0,005 g/l a 10 g/l, referida
al electrolito.
Para la deposición de precipitados de cinc y/o
precipitados de aleación de cinc, son conocidos diferentes tipos de
electrolito. Para la deposición de precipitados de cinc se utiliza
preferiblemente un electrolito de cinc basado en cloruro de cinc. El
electrolito de cinc contiene de 5 g/l a 500 g/l de sal de cinc,
preferiblemente de 50 g/l a 150 g/l de sal de cinc, preferiblemente
cloruro de cinc. Para la deposición de aleaciones de
cinc-cobalto, el electrolito contiene una sal de
cinc, preferiblemente cloruro de cinc, así como una sal de cobalto,
preferiblemente cloruro de cobalto. A este respecto, la sal de cinc
se utiliza en una cantidad de 5 g/l a 500 g/l, preferiblemente de 50
g/l a 150 g/l, y la sal de cobalto en una cantidad preferiblemente
de 0,01 g/l a 150 g/l, preferiblemente de 1 g/l a 50 g/l. Para la
deposición de aleaciones de cinc-níquel, se utiliza
una sal de cinc, preferiblemente cloruro de cinc, así como una sal
de níquel, preferiblemente cloruro de níquel, en el electrolito. La
concentración de sal de cinc en el electrolito asciende a este
respecto de 5 g/l a 500 g/l, preferiblemente de 50 g/l a 150 g/l, y
la concentración de sal de níquel en el electrolito asciende de 0,01
g/l a 150 g/l, preferiblemente de 1 g/l a 50 g/l. El electrolito se
ajusta preferiblemente a acidez débil. El electrolito presenta
convenientemente un valor de pH de 4 a 6. Se encuentra dentro del
marco de la invención que el electrolito contenga una sal conductora
adecuada. Como sal conductora se utilizan preferiblemente cloruro de
amonio y/o cloruro de potasio y/o cloruro de sodio. El electrolito
contiene la sal conductora convenientemente en una cantidad de 5 g/l
a 250 g/l.
Según una forma de realización preferida de la
invención, se añade al electrolito al menos un tensioactivo.
Preferiblemente, se selecciona una concentración de tensioactivo de
0,001 g/l a 100 g/l, preferiblemente de 0,5 g/l a 20 g/l, referida
respectivamente al electrolito. Según una forma de realización de la
invención, se añade al electrolito al menos un tensioactivo no
ionógeno del grupo de "alcoxilato de alquilo, alcoxilato de arilo,
alcoxilato de alquilarilo". Según otra forma de realización de la
invención, se añade al electrolito al menos un tensioactivo aniónico
del grupo de "alcoxilato de alquilo sulfatado y/o sulfonado,
alcoxilato de arilo sulfatado y/o sulfonado, alcoxilato de
alquilarilo sulfatado y/o sulfonado". El al menos un tensioactivo
añadido al electrolito funciona también como los denominados agentes
abrillantadores. Preferiblemente, el electrolito contiene además al
menos un poliglicol, que preferiblemente se utiliza junto con al
menos un tensioactivo en el electrolito.
Se encuentra dentro del marco de la invención que
se añada al electrolito al menos una sustancia del grupo de
"ácidos carboxílicos aromáticos, ácidos hidroxicarboxílicos y
derivados de los ácidos anteriormente mencionados". Derivado de
los ácidos significa aquí también una sal de los ácidos.
Preferiblemente, se añaden al electrolito ácido benzoico y/o ácido
nicotínico y/o ácido salicílico, o al menos un derivado de los
ácidos anteriormente mencionados. Los ácidos y/o derivados
mencionados anteriormente están convenientemente contenidos a una
concentración de 1 g/l a 50 g/l en el electrolito. Las sustancias
mencionadas sirven para mejorar la deposición en un intervalo de
densidad de corriente lo más amplio posible.
Se encuentra dentro del marco de la invención que
para la mejora de la deposición puedan utilizarse alcoholes
aromáticos polihidroxílicos, a cuyos átomos de carbono pueden estar
unidos, en lugar de hidrógeno, grupos éter, sulfonato o formilo, así
como ácidos carboxílicos alifáticos que pueden portar como
sustituyentes grupos hidroxi, mercapto, amino o halógeno, así como
los alcoxilatos de estos compuestos.
La invención se basa en el reconocimiento de que
en los compuestos aromáticos heterocíclicos utilizados según la
invención se trata de sustancias que son notablemente adecuadas como
agentes abrillantadores para la deposición galvánica de precipitados
de cinc y/o precipitados de aleación de cinc. Estos compuestos son
convencionalmente agentes abrillantadores totalmente solubles en
agua, de modo que pueden evitarse las desventajas descritas con
respecto a las medidas conocidas anteriormente. Especialmente, no
son necesarias para los compuestos aromáticos heterocíclicos según
la invención las altas concentraciones de humectantes en el
electrolito necesarias para los agentes abrillantadores conocidos.
Al respecto, los agentes abrillantadores según la invención pueden
introducirse de manera sencilla en la solución de electrolito y
efectuar no obstante una deposición funcional de capas de cinc o
capas de aleación de cinc brillantes. Como resultado, se caracteriza
el procedimiento según la invención por sus medidas poco complicadas
y poco costosas.
A continuación, se ilustrará la invención
mediante ejemplos de realización. El ejemplo de realización 1 se
refiere a un procedimiento según el estado de la técnica. Los
ejemplos de realización 2 a 4 se refieren al procedimiento según la
invención.
Ejemplo de realización
1
Se añadió a una celda envolvente un electrolito
de la siguiente composición: Zn^{2+} 35 g/l (como ZnCl_{2}), KCl
235 g/l, H_{3}BO_{3} 25 g/l, benzoato de sodio 4 g/l, Lutensol
ON 110 (BASF) 6 g/l y Lutensit AP 14 (BASF) 2 g/l. A un valor de pH
de 5,6, se recubrió a una temperatura de entre 20 y 30ºC con
aireación una chapa de acero con una densidad de corriente de 2 A
durante 10 minutos. El precipitado era claro, aunque sin brillo.
Ejemplo de realización
2
Se añadió adicionalmente
1-(3-sulfopropil)piridiniobetaína 0,5 g/l a
un electrolito correspondiente al ejemplo de realización 1. El
precipitado depositado en las mismas condiciones que el ejemplo de
realización 1 mostró brillo en el intervalo de altas densidades de
corriente.
Ejemplo de realización
3
Se añadió cloruro de dodecilpiridinio 0,05 g/l a
un electrolito según el ejemplo de realización 1. Se comprobó un
intervalo de brillo ampliado respecto al ejemplo de realización
2.
Ejemplo de realización
4
Se añadió 3-carboxilato de
N-bencilpiridinio 0,1 g/l a un electrolito correspondiente al
ejemplo de realización 1. Después del recubrimiento, la chapa de
acero completa muestra, excepto en pequeños intervalos de densidad
de corriente muy alta o muy baja, un brillo óptimo.
Claims (7)
1. Procedimiento para la deposición galvánica de
precipitados de cinc y/o precipitados de aleación de cinc sobre una
superficie metálica,
en el que se trabaja con un electrolito ácido
acuoso que contiene al menos una sal de cinc, así como al menos un
agente abrillantador,
en el que se añade al electrolito como agente
abrillantador al menos un compuesto aromático heterocíclico con al
menos un átomo de nitrógeno alquilado como heteroátomo,
en el que se añade al menos un tensioactivo no
ionógeno del grupo de "alcoxilato de alquilo, alcoxilato de arilo,
alcoxilato de alquilarilo", y/o
en el que se añade al menos un tensioactivo
aniónico del grupo de "alcoxilato de alquilo sulfatado y/o
sulfonado, alcoxilato de arilo sulfatado y/o sulfonado, alcoxilato
de alquilarilo sulfatado y/o sulfonado".
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se añade como compuesto aromático
heterocíclico al menos un heteroaromático de 5 miembros de anillo
y/o al menos un heteroaromático de 6 miembros de anillo.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque se añade como compuesto aromático
heterocíclico al menos una piridina N-alquilada.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el compuesto
aromático heterocíclico se utiliza a una concentración de 0,001 g/l
a 100 g/l, preferiblemente de 0,005 g/l a 10 g/l, referida al
electrolito.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se añade al
electrolito al menos un tensioactivo.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque se selecciona una concentración de
tensioactivo de 0,001 g/l a 100 g/l, preferiblemente de 0,5 g/l a 20
g/l, referida al electrolito.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se añade al
electrolito un poliglicol.
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