RU2237757C1

RU2237757C1 - Electrolyte for simultaneous etching and plating of aluminum and its alloys

Info

Publication number: RU2237757C1
Application number: RU2003132896/02A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Новиков (RU); А.Н. Новиков; Н.В. Бакаева (RU); Н.В. Бакаева
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2004-10-10

Abstract

FIELD: electrodeposition, in particular plating of aluminum and its alloy-based articles.

SUBSTANCE: Claimed electrolyte contains (g/l) zinc sulfate 200-220, nickel sulfate 50-70, sodium sulfate 40-60, boric acid 20-30, sodium fluoride 15-20. Present electrolyte makes it possible to increase both bond resistance and microhardness of coating by 10-20 % and decrease etching time by 25 %.

EFFECT: electroplated coatings of high quality and reduced etching time.

1 tbl

Description

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электроосаждению гальванопокрытий на поверхности деталей из алюминия и его сплавов.The invention relates to the field of electroplating, in particular to the electrodeposition of electroplating on the surface of parts made of aluminum and its alloys.

Известен электролит для одновременного травления и осаждения покрытий путем двухстадийной электрохимической обработки деталей в цинковом электролите сначала в катодном режиме, а затем в анодном режиме /1/.Known electrolyte for simultaneous etching and deposition of coatings by two-stage electrochemical processing of parts in a zinc electrolyte, first in the cathode mode, and then in the anode mode / 1 /.

Однако покрытия, получаемые из этого электролита при подготовке поверхности данным способом, имеют сцепляемость с основой σ_в=60...70 МПа и микротвердость 600 МПа, хотя можно получать покрытия и с более высокой сцепляемостью и микротвердостью.However, the coatings produced from this electrolyte when preparing the surface in this manner have adhesion to the substrate σ _s = 60 ... 70 MPa and the microhardness of 600 MPa, although it is possible to obtain coatings with higher adhesion and microhardness.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электролит, позволяющий осаждать Zn-Ni покрытия, в состав которого вводится фтористый натрий /2/. Однако покрытия, получаемые из этого электролита, имеют недостаточное сцепление с основой и микротвердость.The closest in technical essence to the proposed invention is an electrolyte that allows you to precipitate Zn-Ni coating, which is introduced into the composition of sodium fluoride / 2 /. However, coatings obtained from this electrolyte have insufficient adhesion to the base and microhardness.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, что предлагаемый электролит позволяет повысить прочность сцепления гальванопокрытий с поверхностью деталей из алюминия и его сплавов и их микротвердость, а также сократить время травления при подготовке поверхности непосредственно в электролите осаждения.The problem to which the invention is directed, is that the proposed electrolyte can increase the adhesion strength of electroplating to the surface of aluminum parts and its alloys and their microhardness, as well as reduce the etching time when preparing the surface directly in the deposition electrolyte.

Это достигается тем, что известный состав электролита, содержащий сернокислый цинк, сернокислый никель, сернокислый натрий, борную кислоту, согласно изобретению, включает дополнительно фтористый натрий при следующем соотношении компонентов, г/л: цинк сернокислый - 200...220, никель сернокислый - 50...70, натрий сернокислый - 40...60, борная кислота - 20...30, натрий фтористый - 15...20.This is achieved by the fact that the known electrolyte composition containing zinc sulfate, nickel sulfate, sodium sulfate, boric acid, according to the invention, additionally includes sodium fluoride in the following ratio of components, g / l: zinc sulfate - 200 ... 220, nickel sulfate - 50 ... 70, sodium sulfate - 40 ... 60, boric acid - 20 ... 30, sodium fluoride - 15 ... 20.

Электрохимическое травление проводят в катодно-анодном режиме в том же электролите, какой применяется и для нанесения покрытий, при этом электрохимическую обработку осуществляют сначала в катодном режиме, продолжительность которого равна времени образования шлама на поверхности детали, а затем в анодном режиме, продолжительность которого равна времени удаления шлама. Затем деталь вновь переключают на катод, и идет процесс осаждения гальванопокрытий на подготовленную поверхность.Electrochemical etching is carried out in the cathode-anode mode in the same electrolyte that is used for coating, while the electrochemical treatment is carried out first in the cathode mode, the duration of which is equal to the time of formation of sludge on the surface of the part, and then in the anode mode, the duration of which is equal to time sludge removal. Then the part is again switched to the cathode, and the process of deposition of electroplating on the prepared surface.

Предлагаемый электролит позволяет получить высокую сцепляемость и микротвердость покрытий, удалить с поверхности оксидную пленку и сократить время подготовки поверхности перед нанесением покрытия. По сравнению с электролитами без фтористого натрия сокращение времени травления происходит на 25%, а увеличение сцепляемости и микротвердости - от 10 до 20%.The proposed electrolyte allows to obtain high adhesion and microhardness of the coatings, remove oxide film from the surface and reduce the time of surface preparation before coating. Compared to electrolytes without sodium fluoride, the etching time is reduced by 25%, and the adhesion and microhardness increase from 10 to 20%.

Наличие в электролите ионов фтористого натрия способствует получению максимальной сцепляемости осаждаемых покрытий. Ионы фтора вытесняют кислород из оксидной пленки, растворяют ее и связывают ионы алюминия во фтороалюминатный комплекс, что препятствует образованию гидроокиси алюминия, и активируют поверхность алюминиевых сплавов. Активирование поверхности увеличивает микропористость поверхности, а это естественно не может не сказаться положительным образом на сцепляемости покрытия с основным металлом.The presence of sodium fluoride ions in the electrolyte helps to maximize the adhesion of the deposited coatings. Fluorine ions displace oxygen from the oxide film, dissolve it and bind aluminum ions to the fluoroaluminate complex, which prevents the formation of aluminum hydroxide, and activate the surface of aluminum alloys. Activation of the surface increases the microporosity of the surface, and this naturally cannot but have a positive effect on the adhesion of the coating to the base metal.

Кроме того, добавка фтористого натрия способствует осаждению покрытий мелкозернистой структуры, что необходимо для повышения микротвердости покрытий.In addition, the addition of sodium fluoride contributes to the deposition of fine-grained coatings, which is necessary to increase the microhardness of the coatings.

Содержание фтористого натрия в электролите сокращает время травления алюминиевых сплавов и улучшает качество подготовки поверхности. В электролите, содержащем фтористый натрий, отмечается разница в характере растравливания поверхности по сравнению с электролитом без фтористого натрия. Так, удаление травильного шлама и оксидной пленки в анодном полупериоде происходит с образованием на поверхности исследуемых алюминиевых сплавов питтинга.The content of sodium fluoride in the electrolyte reduces the etching time of aluminum alloys and improves the quality of surface preparation. In an electrolyte containing sodium fluoride, there is a difference in the nature of surface etching compared with an electrolyte without sodium fluoride. Thus, the removal of etching sludge and oxide film in the anode half-cycle occurs with the formation of pitting on the surface of the studied aluminum alloys.

Изобретение может быть проиллюстрировано несколькими примерами, приведенными в таблице.The invention can be illustrated by several examples shown in the table.

Таким образом, содержание в электролите фтористого натрия позволяет получать осаждаемые покрытия с максимальной сцепляемостью и микротвердостью.Thus, the content of sodium fluoride in the electrolyte allows one to obtain deposited coatings with maximum adhesion and microhardness.

Применение рабочего электролита в качестве электролита для электрохимического травления позволяет резко сократить число операций и создать малоотходную технологию нанесения гальванопокрытий (исключаются операции химического травления, осветления в кислотных растворах, промежуточные операции промывки) в ремонтном производстве при восстановлении деталей машин из алюминия и его сплавов.The use of a working electrolyte as an electrolyte for electrochemical etching can drastically reduce the number of operations and create a low-waste technology for applying electroplating (excluding operations of chemical etching, clarification in acidic solutions, intermediate washing operations) in the repair process during the restoration of machine parts from aluminum and its alloys.

Источники информацииSources of information

1. Патент РФ 2082837, C 25 D 5/44, опубл. в БИ №18, 1997.1. RF patent 2082837, C 25 D 5/44, publ. in BI No. 18, 1997.

2. А.с. №755897. Электролит для осаждения покрытий из сплава на основе цинка / А.Н.Заикина. М.А.Масико; заявлено 15.02.78 г.; опублик. 15.08.80 г. Бюл. №30-3 с.2. A.S. No. 755897. Electrolyte for the deposition of coatings from an alloy based on zinc / A.N. Zaikin. M.A. Masiko; claimed 02.15.78 g .; published. 08/15/80, Bull. No. 30-3 p.

Claims

An electrolyte for simultaneous etching and deposition of coatings on aluminum and its alloys containing zinc sulfate, nickel sulfate, sodium sulfate, boric acid, characterized in that it additionally contains sodium fluoride in the following ratio of components, g / l:

Zinc sulfate 200 ... 220

Nickel sulfate 50 ... 70

Sodium sulfate 40 ... 60

Boric acid 20 ... 30

Sodium fluoride 15 ... 20