Регистрация / Вход
Прислать материал

Экологически безопасные электролиты для осаждения и пассивации комплексных защитных покрытий из цветных металлов

Сведения об участнике
ФИО
Беляева Елена Викторовна
Вуз
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Электротехника
Тема
Экологически безопасные электролиты для осаждения и пассивации комплексных защитных покрытий из цветных металлов
Резюме
Для антикоррозионной защиты черных металлов нами патентуются, как антикоррозионные составы, так и гальванические покрытия сплавами металлов. Во всех предложениях в качестве эффективного комплексообразователя применяется экологически безопасный комплексон этилендиаминдиянтарная кислота, которая в условиях сбросов в окружающую среду быстро разлагается на составляющие аминокислоты. Предложены рецептуры никель-цинковых и медь-таллиевых гальванических покрытий с увеличенной в 1,5 раза коррозионной стойкостью.
Ключевые слова
Электролиты, совместное осаждение металлов, экологически безопасные комплексоны
Цели и задачи
Цель. Разработка, на основе полиаминных экологически безопасных комплексонов, стабильных малоагресивных нетоксичных и производительных электролитов для получения качественных покрытий.
Задачи.
1. Подбор полиаминных экологически безопасных комплексонов для создания рецептур электролитов.
2. Создание оптимальных стабильных малоагресивных нетоксичных и производительных электролитов для получения качественных покрытий.
Введение

 

Применение в гальваническом производстве процессов обработки металлических и неметаллических поверхностей изделий связано с использованием большого количества разнообразных химических веществ. 

Теория совместного осаждения двух или нескольких металлов в процессе электрокристаллизации является предметом особого интереса.

Электроосаждение сплавов является в техническом отношении более сложным процессом по сравнению с осаждением индивидуальных металлов.

Области применения гальванопокрытий сплавами чрезвычайно разнообразны: защитно-декоративные, коррозионно-защитные, под пайку, антифрикционные, электроконтактные

 

Методы и материалы

На основе отечественных и мировых достижений разработаны рецептуры электролитов, направленные на повышение эффективности и химической безопасности гальванического производства.

Электролитические сплавы, например, меди с никелем благодаря высокой химической стойкости и декоративным свойствам нашли широкое применение в качестве защитных и декоративных покрытий, а сплав меди и таллия повышает не только антикоррозионные функции, но и обеспечивает снижение шероховатости и пористости покрытия.

Электролиты на основе полиаминных комплексонов уже много лег являются перспективными при разработках новых высокоэффективных технологий гальванического меднения. Выбор в качестве лиганда трилона Б (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты) обусловлен его ярко выраженными комплексообразующими свойствами. Этот комплексон загрязняет окружающую среду, т.к. практически не поддается разложению в живой природе.

Накопление заметных количеств ЭДТА в окружающей среде создает серьезные экологические проблемы. 

Нами созданы рецептуры с использованием экологически безопасных комплексонов. Преимущество применяемых комплексонов заключается в том, что в условиях природных сбросов разлагаются на составляющие аминокислоты и не загрязняют окружающую среду, например, этилендиаминдиянтарная кислота (ЭДДЯК). 

Описание и обсуждение результатов

Нами предложены рецептуры гальванических ванн с использованием экологически безопасных комплексонов, например, для создания цинк-никелевого покрытия, обеспечивающего снижение скорости коррозии за счет увеличения содержания никеля в сплаве при одновременном снижении экологической нагрузки на очистку сточных вод.

В состав электролита входят компоненты, г/л: оксид цинка 12-15; едкий натр 100-120; никель сернокислый 7-17; триэтаноламин 20-30; этилендиаминдиянтарная кислота 0,5-2,0; диглицин 1-3; вода до 1 литра; pH 13-14; температура, °C 20; катодная плотность тока, А/дм2 0,5-5,0.

Входящая в рецептуру ЭДДЯК образует устойчивые комплексы с никелем и цинком (lgKNiL=16,80; lgKZnL=13,21), а разница в устойчивости комплексов конкурентов (никеля и цинка) ∆lgK=16,80-13,21=3,59.

Предлагаемый электролит позволяет получать цинк-никелевые покрытия с содержанием никеля 20%, обладающие скоростью коррозии, в 1,5 раза меньшей, чем в традиционных трилонатных электролитах.

Другим преимуществом заявляемого электролита является то, что в электролите снижены концентрации основных компонентов, поэтому он имеет более низкую стоимость, а сильный комплексообразователь-ЭДДЯК, является экологически безопасным комплексоном и его использование с экологической точки зрения более рационально.

Новый электролит для осаждения сплава медь-таллий, в качестве комплексообразователя также содержит экологически безопасный комплексон ЭДДЯК. Этот сплав обеспечивает дополнительную антикоррозионной защиту углеродистых сталей крупногабаритных узлов, деталей, труб и других сооружений благодаря тому, что снижает шероховатость покрытия и его пористость.

Предлагаемый электролит, содержит сульфаты меди, таллия и алюминия, которые могут быть растворены в водном растворе динатриевой соли этилендиаминдиянтарной кислоты в воде при следующем соотношении компонентов, г/л: сульфат меди - 20 – 30; сульфат таллия - 10 – 20; сульфат алюминия - 25 – 35; раствор динатриевой соли этилендиаминдиянтарной кислоты в воде - 40 – 50.

Новые цинк-никелевый и медь-таллиевый электролиты увеличивают коррозионную стойкость соответствующих покрытий практически в 1,5 раза.

Используемые источники
А.Ф. Губин, В.И. Ильин, В.А. Колесников, В.А. Бродский // Химическая и биологическая безопасность, 2015, №1-2, С. 83-86.
S.Metsarinae, T.Tuhkanen, R.Aksela // Chemosphere. 45 (2001). P. 949-955.
V. M. Nikolskiy, L. N. Tolkacheva, A. A. Yakovlev, Y. M. Khalyapina, T. I. Smirnova // European Researcher, 2013, Vol. (63), № 11-2, P. 2675 - 2680.
Е.Н. Капаруллина, Н.В. Доронина, В.А. Ежов и др. // Прикладная биохимия и микробиология, 2012, 48, №4, 437.
T. Kemmei, S. Kodama, H. Fujihima et all. // Analit. Chim. Acta, 2012, 709, 54.
Патент РФ №2565170, опубл.15.09.2015.
Патент РФ №2577888, опубл.20.03.2016.
Лыткин А.И., Чернявская Н.В., Никольский В.М., Лыткина Н.И. // Журнал неорганической химии. 2004. Т. 49. № 2. С. 341-344.
Исмагилова А. В. /Автореф. дисс. канд. хим. наук, Тюмень, 2013, 16 с.
Заявка на изобретение № 2015151433 от 01.12.2015.
Information about the project
Surname Name
Belyaeva Elena
Project title
Environmentally friendly electrolytes for deposition and passivation coatings integrated non-ferrous metal
Summary of the project
For corrosion protection of ferrous metals by us are patented as anti-corrosive compositions and electroplating metal alloys . All proposals as an effective complexing agent used environmentally friendly chelating etilendiamindiyantarnaya acid, which in the conditions of discharge into the environment is rapidly decomposed into its constituent amino acids . Proposed formulation nickel - zinc and copper - thallium Electroplating with increased 1.5-fold resistance to corrosion .
Keywords
Electrolytes , co- deposition of metals , environmentally friendly chelating