PL163805B1

PL163805B1 - Alkaliczna kąpiel bezcyjankowa do galwanicznego cynkowania z połyskiem

Info

Publication number: PL163805B1
Application number: PL28497790A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Weber; Piotr Tomassi; Danuta Lipinska; Edward Budny; Prancziskus R Dobrowolskis; Alfonsas Czejka; Wioleta Rezajte; Ona R Miglinajte; Rasa Gazjonite
Original assignee: Inst Mech Precyz
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1994-05-31
Also published as: PL284977A1

Abstract

Alkaliczna kąpiel bezcyjankowa do galwanicznego cynkowania z połyskiem, stanowiąca silnie alkaliczny roztwór wodny wodorotlenku sodowego lub potasowego lub ich mieszaniny w ilości od 100 do 140 g/dcm3, zawierająca ponadto nośniki cynku w postaci jonów cynkanowych, najkorzystniej Zn(OH)4 , Zn(OHb’, Zn(OHh i Zn(OH)+ w łącznej ilości w przeliczeniu na cynk od 9 do 15 g/dcm3 jak również zawierająca substancję blaskotwórczą w postaci wysokocząsteczkowych polimerów, znamienna tym, że w charakterze substancji blaskotwórczej zawierakopolimerpolisulfonowy o wzorze podanym na rysunku, w którym n oznacza liczbę naturalną od 5 do 100 w ilości od 0,1 do 10 g/dcm3.

Description

Wynalazek dotyczy alkalicznej kąpieli bezcyjankowej do galwanicznego cynkowania z połyskiem. Kąpiel ma zastosowanie do wytwarzania błyszczących powłok cynkowych w urządzeniach galwanicznych stacjonarnych a także w urządzeniach obrotowych, zwłaszcza do błyszczącego cynkowania drobnych przedmiotów stalowych.

Alkaliczne kąpiele bezcyjankowe nie są agresywne korozyjnie, cechuje się dobrą wgłębnością, umożliwiając cynkowanie przedmiotów o złożonych kształtach a ścieki z tych kąpieli są łatwe do unieszkodliwiania.

Znane są alkaliczne kąpiele bezcyjankowe, które stanowię wodny roztwór jonów cynkowych Zn²⁺ i wodorotlenku sodowego i zawierają ponadto substancje wybłyszczająco-wygładzaJące. Znane są z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 4166778, 4071419 1 opisów patentowych RFN nr nr 2608644 i 2710008 alkaliczne kąpiele bezcyjankowe zawierające jako substancje blaskotwórczę pochodne organiczne związków heterocyklicznych.

Powłoki cynkowe wytwarzane w tych kąpielach alkalicznych cechują się zbyt małą plastycznością, kruchością lub słabą przyczepnością do podłoża.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr 109855 alkaliczna i bezcyjankowa kąpiel 2+ 3 do galwanicznego cynkowania z połyskiem. Kąpiel zawiera Jonów cynku Zn od 5 g/dm do 3 3 g/dm, , wodorotlenku sodowego od 60 do 150 g/dm orez jako dodatek wybłyszczający mieszaninę związku o budowie hydroksylowanej polietylanopsliaminy i związku o strukturze polimetylenotiomocznikj w stosunku molowym od 2 : 1 do 10 : 1 i łącznym stężeniu mieszaniny 3 3 w kąpieli od 0,1 g/dm do 6 g/dm .

Znane substancje dodatkowe stosowane Jako dodatki wybłyszczająco-wygłedzające cechują się w alkalicznych bezcyjankowych kąpielach do cynkowania zbyt małą trwałością w silnie alkalicznym środowisku i bardzo wysokim zużyciem w procesie cynkowania.

W znanych kąpielach alkalicznych dodatki Dlaskotwórcze ulegeją silnemu wbudowywaniu w wytwarzaną powłokę cynkową. Zawartość węgla w powłokach wytwarzanych w znanych kąpielach alkalicznych przekracza 0,5%, co Jest powodem obniżenia plastyczności powłok cynkowych.

Znane są z opisów patentowych, polskiego nr 149452 i USA nr 4188271 alkaliczne kąpiele do galwanicznego cynkowania z połyskiem, stanowiące wodne roztwory zawierające Jony Zn2* “ 3 3 3 3 w ilości od 5 g/dm do 30 g/dm , wodorotlenek sodowy od 50 g/dm do 200 g/dm i dodatki określane zwykle jako wybłyszczające. Dodatki te są wysokocząsteczkowymi związkami polimerowymi zawierającymi w swej strukturze azot i są wprowadzane do kąpieli w ilości

3

0,1. g/drn do 10 g/dm ,

Powłoki cynkowe wytwarzane w tych znanych kąpielach cechuje wysoka plastyczność. Są one błyszczące, dobrze przyczepne do podłoża i o wysokiej odporności korozyjnej. Te zalety

163 805 powłok cynkowych uzyskuje się ze znanych kąpieli w zakresie katodowych gęstości prądu od 2 bardzo małych do 6 A/dm .

Przy wyższych gęstościach prędu, powłoki wytwarzana w tych kęplelacn tracę wyeokę Jakość·

Znana są z opisów patentowych USA nr nr 4030987 1 4062742 alkaliczna bezcyjankowe kąpiele do wytwarzania błyszczących powłok cynkowych. Kąpiele stanowią silnie alkaliczne wodna roztwory jonów cynku, natomiast jako substancje dodatkowe zawierają produkty kopoll' meryzacji dwualkilodwumetyioaminy, bezwodnika kwasu siarkowego i bezwodnika kwasu maleino· wego. W tych znanych kąpielach wytwarza się błyszczące powłoki cynkowe o dobrej Jakości 2 2 w zakresie katodowych gęstości prądu od 0,3 A/dm do 10 A/dm .

Wadą najlepszych znanych kąpieli Jest niewysoka trwałość, na skutek której po przepraO cowaniu około 15 Ah/dm jakość wytwarzanych powłok pogarsza się.

Celem wynalazku było opracowanie kąpieli o wyższej trwałości od znanych.

Zadaniem wynalazku Jest opracowanie składu roztworu wodnego kąpieli, która umożliwiała by wytwarzania powłok cynkowych o takiej Jakości Jak z najlepszych kąpieli znanych lecz przy wyższej trwałości kąpieli i mniejszym zużyciu składników.

Istota kąpieli według wynalazku stanowiącej silnie alkaliczny roztwór wodny wodorotlen ku sodowego lub potasowego lub ich mieszaniny w ilości od 100 do 140 g/dcm , zawierającej 2ponadto nośniki cynku w postaci Jonów cynkanowych, najkorzystniej Zn/OH/., Zn/0H/_ 1 • ♦ * 3 ^J

Zn/OH/g, Zn/0H/ w łącznej ilości w przeliczaniu na cynk od 9 do 15 g/dcm Jak również zawierającej substancją blaskotwórczą w postaci wysokocząeteczkowych polimerów, polega na tym, że w charakterze substancji blaskotwórczej zawiera ona kopolimer polisulfonowy o wzorze podanym na rysunku, w którym n oznacza liczbę naturalną od 5 do 100 stosowany w kąpia3 li w ilości od 0,1 do 10 g/dcm . Zakres gęstości prądu, przy którym w kąpieli tej są wytwa¹2 rżane powłoki błyszczące o dobrej Jakości wynosi od 0,01 do 15 A/dcm .

Powłoki wytwarzane w takiej kąpieli mają bardzo dobrą odporność na korozję, wysoką plastyczność i dobrą przyczepność do podłoża. Ponadto trwałość kąpieli według wynalazku Jest ponad dwukrotnie większa niż kąpieli znanych, świadczą o tym zamieszczone w załączonej tabeli ilości ładunków przepuszczanych przez kąpiel do momentu, w którym konieczna staje się korektę Jej składu.

Przedmiot wynalazku przedstawiono bliżej w poniższych przykłedach wykonania. Przykład I. Sporządzono kąpiel będącą roztworem wodnym o składzie:

- Jony cynkanowe: Zn/OH/², Zn/OH/g, Zn/0H/₂, i Zn/OH/*	w ilości	13,6	g/dcm³,
- wodorotlenek sodowy w ilości		137,5	g/dcm³.
- kopolimer polisulfonowy o wzorze podanym na rysunku, w	którym n
wynosi średnio 18, w ilości		2.0	g/dcm³.

- reszta woda.

Przykład II. Sporządzono kąpiel będącą roztworem wodnym o składzie:

2- - - jony cynkanowe: Zn/0H/₄, Zn/0H/₃, Zn/0H/₂ - wodorotlenek 6odowy w ilości	i Zn/OH/*	w ilości	9.0 100,0	3 g/dcm , 3 g/dcm ,
- kopolimer polisulfonowy o wzorze podanym na	rysunku, w	którym n
wynosi średnio 100, w ilości			0,3	3 g/dcm ,

- reszta woda.

Przykład III. Sporządzono kąpiel będącą roztworem wodnym o składzie:

- Jony cynkanowe: Zn/OH/², Zn/0H/₃, Zn/0H/₂ i Zn/OH/* w ilości 12,4 g/dcm³,

- wodorotlenek potasowy w ilości 114,0 g/dcm³,

- kopolimer polisulfonowy o wzorze podanym na rysunku, w którym n wynosi średnio 40, w ilości 3,4 g/dcm ,

- reszta woda.

Przykład IV. Sporządzono kąpiel będącą roztworem wodnym o składzie:

- jony cynkanowe: Zn/OH/²? Zn/OH/, Zn/OH/, i Zn/OH/* w ilości 12,1 g/dcm3,

- wodorotlenek litowy w ilości 140,0 g/dcm³.

163 805

- kopolimer polisulfonowy o wzorze podanym na rysunku, w którym n średnio 55, w ilości 4,4 g/dcm3,

- reszta woda.

Przykład V, Sporządzono kąpiel będącą roztworem wodnym o składzie:

- Jony cynkanowei Zn/OH/4- Zn/OH/3, Zn/OH/2 i Zn/OH/* w ilości 10,5 g/dcm3,

- wodorotlenek sodowy w ilości 100,0 g/dci»3,

- kopolimer polisulfonowy o wzorze podanym na rysunku, w którym n

Q wynosi średnio 90, w ilości 1,5 g/dci^,

- reszta woda.

Przykład VI. Sporządzono kąpiel będącą roztworem wodnym o składzie:

- Jony cynkanowe: Zn/OH/4? Zn/OH/3, Zn/OH/^ i Zn/OH/⁺ w ilości 15,0 g/dcm^,

- wodorotlenek potasowy w ilości 122,0 g/dcm3,

- kopolimer polisulfonowy o wzorze podanym na rysunku, w którym n wynosi średnio 5, w ilości 0,9 g/dcm ,

- reszta woda.

We wszystkich wymienionych przykładach wykonania Jony cynkanowe wytworzono w kąpieli przez wprowadzenie do niej tlenku cynku. Prowadzono badania kąpieli według wynalazku dla różnych zakresów gęstości prądu, przy których wytwarzane powłoki wykazuję wysoki połysk.

Badania wykonano w komórce Hulla na stalowych płytach o powierzchni 1 dm przy natężeniu prądu 1A w czasie 15 min. Odczytany z płyty w komorze Hulla zakres gęstości prądu, przy którym osadzają się powłoki cynkowe o wysokiej Jakości podano w kolumnie 3 wierszu 4 tabeli. Ola porównania w kolumnie 3 wierszach 1,2 i 3 podano zakresy gęstości prędu, przy których wytwarza się powłoki cynkowe o bardzo dobrej Jakości w znanych kąpielach alkalicznych w tych samych warunkach technologicznych. Nestępnie prowadzono w wannie elektrolitycznej badania trwałości kąpieli i zużycia substancji dodatkowych przy pokrywaniu stalowych przedmiotów o małych rozmiarach przy średniej gęstości prądu 2A/dm . Cynkowanie prowadzono nieprzerwanie do momentu aż osadzane powłoki traciły poprawny wygląd zewnętrzny. Oceny wyglądu dokonano wizualnie bez powiększenia a następnie przy powiększeniu x100.

Dla porównania analogiczne badanie trwałości kąpieli i zużycia dodatku wykonano dla dwóch znanych kąpieli alkalicznych. Wyniki badań przedstawione są w tabeli.

Tabela

Wyniki	badań
Zakres gęstoś- [	Zużycie	1 1	T rwałość
ci prądu pow- 1	substancji	1	kąpieli
łok o wysokiej 1	dodatkowych	1	Ah/d3^J
jakości „ j		1 1

A/dm

Lp

Rodzaj kępieli g/Ah

1	-n- 1	2	1 _ 3	3	1 -I-.	4	1 4-	5
i	i 1 1 1	Kąpiel znana z opisu patentowego USA nr 4188271	1 1 1 1	0,5-6*/	1 1 1 1	0,301/	n 1 1 1 . 1 ..	101/
2	1 1 1 1 1	Kąpiel znane z polskiego opisu patentowego nr 149452	1 1 1 1 1 - L_	0,01-6	1 1 1 1 1 __J __	0,23	1 1 1 1 1 1 .	12
3	1 1 1 1	Kąpiel znana z opisu patentowego USA nr 4062742	t 1 1 1 - — — U-.-	0,3-10	1 1 1 1 __ J _	0,21	---- 1 1 1 _ 1___	15
4	i 1 1 1 1 - J-	Kąpiel według wynalazku - wyniki średnie z przykładów I, III i IV	1 1 1 1 1 1	0,01-15	1 1 ł 1 1 1	0,10	1 1 1 1 1 1	30	—--i

Dla kąpieli znanej z opisu patentowego USA nr 4188271 podane w tabeli wyniki nie zostały przebadane przez zgłaszającego lecz są znane z publikacji.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Alkaliczna kąpiel bezcyjankowa do galwanicznego cynkowania z połyskiem, stanowiąca silnie alkaliczny roztwór wodny wodorotlenku sodowego lub potasowego lub ich mieszaniny 3 w ilości od 100 do 140 g/dcm , zawierająca ponadto nośniki cynku w postaci Jonów cynkanowych, najkorzystniej Zn/OH/², Zn/OH/^, Zn/OH/g, i Zn/OH/* w łącznej ilości w przeliczeniu na cynk od 9 do 15 g/dcm^ jak również zawierająca substancję blaskotwórczą w postaci wysokoczęstaczkowych polimerów, znamienna tym, że w charakterze substancji blaskotwórczej zawiera kopolimer polisulfonowy o wzorze podanym na rysunku, w którym n oznacza liczbę naturalny od 5 do 100 w Ilości od 0,1 do 10 g/dcm .