RU2175690C2 - Electrolyte of bright nickel plating - Google Patents
Electrolyte of bright nickel plating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2175690C2 RU2175690C2 RU99114565A RU99114565A RU2175690C2 RU 2175690 C2 RU2175690 C2 RU 2175690C2 RU 99114565 A RU99114565 A RU 99114565A RU 99114565 A RU99114565 A RU 99114565A RU 2175690 C2 RU2175690 C2 RU 2175690C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- electrolyte
- pyrophosphate
- ammonium chloride
- coatings
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению никелевых покрытий из пирофосфатных электролитов и найдет применение в машиностроении и приборостроении, где важно получать качественные гальванические осадки с минимальным наводороживанием стальной основы. The invention relates to electroplating, in particular to the deposition of nickel coatings from pyrophosphate electrolytes and will find application in mechanical engineering and instrumentation, where it is important to obtain high-quality galvanic precipitation with minimal hydrogenation of the steel base.
Известен электролит для никелирования, содержащий никель сернокислый, калий парофосфорнокислый, аммоний хлористый, буру [1], из которого получаются мелкокристаллические беспористые покрытия. Недостатком указанного электролита - низкий выход по току (65-75%), небольшая рассеивающая способность (28-30%), узкий интервал плотности тока (1-1,5 А/дм2).Known electrolyte for Nickel plating, containing Nickel sulfate, potassium phosphate, ammonium chloride, borax [1], from which are obtained crystalline non-porous coatings. The disadvantage of this electrolyte is a low current efficiency (65-75%), a small scattering power (28-30%), a narrow range of current density (1-1.5 A / dm 2 ).
Известны электролиты никелирования [2-5] на основе пирофосфатных солей с органическими добавками. Недостатками указанных электролитов является невозможность получения качественных гальванических осадков без наводороживания стальной основы. Nickel plating electrolytes [2-5] based on pyrophosphate salts with organic additives are known. The disadvantages of these electrolytes is the inability to obtain high-quality galvanic precipitation without hydrogenation of the steel base.
Наиболее близким по техническому решению и составу компонентов является электролит никелирования [2], из которого получаются качественные осадки с мелкокристаллической структурой, блестящей и зеркальной поверхностью, высокой пластичностью стальных образцов. Недостатком указанного электролита является высокая пористость никелевых покрытий (4-13 пор на 1 см2 при δ = 10 мкм). Задачей данного изобретения является получение качественных беспористых никелевых покрытий в широком интервале плотностей тока с минимальным наводороживанием стальной основы.The closest in technical solution and composition of the components is nickel electrolyte [2], from which high-quality precipitates with a fine-crystalline structure, a shiny and mirror surface, and high ductility of steel samples are obtained. The disadvantage of this electrolyte is the high porosity of nickel coatings (4-13 pores per 1 cm 2 at δ = 10 μm). The objective of the invention is to obtain high-quality non-porous nickel coatings in a wide range of current densities with minimal hydrogenation of the steel base.
Она достигается тем, что электролит блестящего никелирования содержит сернокислый никель, пирофосфорнокислый калий, хлористый аммоний, блескообразующие добавки, воду и дополнительно буру, при этом в качестве блескообразователей он содержит 2,4-динитрофенилгидразин (M.M.198)
и метиловый красный (n'-диметиламиноазобензол - 2 - карбоновая кислота, М.М. 269)
при следующем соотношении компонентов:
Никель сернокислый, г - 40-60
Калий пирофосфорнокислый, г - 60-200
Аммoний хлористый, г - 3-5
Бура, г - 3-5
2,4-динитрофенилгидразин, ммоль/л - 1-3
Метиловый красный, ммоль/л - 1-5
Вода, л - До 1
Метиловый красный - фиолетовые кристаллы, плохо растворимы в воде, хорошо растворимы в спирте [7].It is achieved by the fact that the brilliant nickel electrolyte contains nickel sulfate, potassium pyrophosphate, ammonium chloride, brighteners, water and additionally borax, while it contains 2,4-dinitrophenylhydrazine (MM198) as brighteners
and methyl red (n'-dimethylaminoazobenzene - 2 - carboxylic acid, M.M. 269)
in the following ratio of components:
Nickel sulfate, g - 40-60
Potassium pyrophosphate, g - 60-200
Ammonium chloride, g - 3-5
Borax, g - 3-5
2,4-dinitrophenylhydrazine, mmol / l - 1-3
Methyl red, mmol / l - 1-5
Water, l - Up to 1
Methyl red - violet crystals, poorly soluble in water, well soluble in alcohol [7].
Для получения пирофосфатного электролита блестящего никелирования были подготовлены три смеси компонентов (см. табл. 1). To obtain the pyrophosphate electrolyte of brilliant nickel plating, three mixtures of components were prepared (see Table 1).
Электролит готовят следующим образом: растворяют отдельно при температуре 40-50oC никель сернокислый, калий пирофосфорнокислый, аммоний хлористый и буру. К раствору сернокислого никеля добавляют раствор пирофосфата калия. Осадок пирофосфата никеля, образующийся в начале растворяется при перемешивании. Затем к смеси прибавляют растворы хлористого аммония и буры. Электролит прорабатывают в течение 4-6 часов при Дк = 1 А/дм2 с целью удаления примесей, отфильтровывают и прибавляют блескообразующие добавки. Для приготовления растворов использовали реактивы марки ч.д.а.The electrolyte is prepared as follows: separately dissolved at a temperature of 40-50 o C Nickel sulfate, potassium pyrophosphate, ammonium chloride and borax. A solution of potassium pyrophosphate is added to the nickel sulfate solution. The precipitate of nickel pyrophosphate formed at the beginning dissolves with stirring. Then, ammonium chloride and borax solutions are added to the mixture. The electrolyte is worked out for 4-6 hours at DK = 1 A / dm 2 in order to remove impurities, filtered and brightening additives are added. For the preparation of solutions, reagent grade grade reagents were used.
Электроосаждение никеля проводили на пластинках 44х40х2 мм из стали 20. Внешний вид покрытий описывался с помощью микроскопа. Потенциал катода измеряли на потенциометре Р-375 относительно хлорсеребряного электрода с пересчетом на стандартную водородную шкалу. Блеск покрытий измеряли на блескомере ФБ-2 (с фотоэлементом) по отношению к увиолевому стеклу, блеск которого 65 отн.ед. Область значений 10-50 соответствует полублестящей, 50-90 - блестящей и 90-100 зеркальной поверхности. Выход по току определяли с помощью медного кулонометра. Наводороживание стали определяли по измерению пластичности пружинной проволоки из углеродистой стали У8А ⌀ 1 мм (длина образца 100 мм, растягивающая нагрузка 1,5 кг), измеряемой числом оборотов до разрушения при скручивании на машине К-5. Пластичность (N) стальных образцов определяли по формуле
N = (a/a0)•100,
где a и a0 - число оборотов проволочного образца до разрушения покрытого и непокрытого никелем. Пористость никелевых покрытий определяли по ГОСТу 9.302-79. Коррозионную устойчивость проводили в камере солевого тумана [8]. Защитный эффект определяли по формуле
где Ккор.I - скорость коррозии без покрытия,
Ккор.II - скорость коррозии с покрытием
где Δm - изменение массы покрытий пластины;
S - площадь пластины;
τ - время опыта.Electrodeposition of nickel was carried out on 44 x 40 x 2 mm plates of steel 20. The appearance of the coatings was described using a microscope. The cathode potential was measured on a R-375 potentiometer relative to a silver chloride electrode, calculated on a standard hydrogen scale. The gloss of the coatings was measured on an FB-2 gloss meter (with photocell) in relation to uviole glass, the gloss of which is 65 rel. The range of values 10-50 corresponds to a semi-brilliant, 50-90 to a brilliant and 90-100 mirror surface. The current efficiency was determined using a copper coulometer. Steel hydrogenation was determined by measuring the ductility of U8A carbon steel spring wire ⌀ 1 mm (
N = (a / a 0 ) • 100,
where a and a 0 - the number of revolutions of the wire sample to the destruction of the coated and uncoated with Nickel. The porosity of nickel coatings was determined according to GOST 9.302-79. Corrosion resistance was carried out in a salt spray chamber [8]. The protective effect was determined by the formula
where Kcor.I - corrosion rate without coating,
Cor. II - Coated corrosion rate
where Δm is the change in the mass of the coating of the plate;
S is the area of the plate;
τ is the time of the experiment.
В остальном методика не отличалась от ранее описанной [9]. Otherwise, the technique did not differ from the previously described [9].
Результаты экспериментального анализа приведены в табл. 2 и 3. The results of the experimental analysis are given in table. 2 and 3.
Высокая эффективность блескообразующего и ингибирующего действия органических добавок связана со строением их молекул. Так, адсорбционную способность добавки 2,4-динитрофенилгидразина, по-видимому, обуславливает четыре адсорбционных центра - атомы азота, способные вступать во взаимодействие с поверхностью стального катода. Ингибирующий наводороживание эффект составляет 86-97% при Дк = 1-4 А/дм2, что согласуется с качеством покрытия и его пористостью (табл. 2 и 3, N 1-3).The high efficiency of the bright-forming and inhibitory effect of organic additives is associated with the structure of their molecules. Thus, the adsorption capacity of the 2,4-dinitrophenylhydrazine additive seems to be determined by four adsorption centers — nitrogen atoms, which can interact with the surface of the steel cathode. The hydrogen-inhibiting effect is 86-97% at DK = 1-4 A / dm 2 , which is consistent with the quality of the coating and its porosity (Tables 2 and 3, N 1-3).
Наличие в молекуле метилового красного азогруппы - N = N-, гетероатома азота, содержащего при себе две электронодонородные метильные группы, обуславливает весьма прочную хемосорбционную связь молекул данного ингибитора с поверхностью катода. Кроме того, атомы азота содержат два неспаренных электрона, которые могут переходить на незаполненные d - орбитали атома железа, вследствие этого молекулы добавки могут задерживаться на поверхности катода. Молекула этого красителя имеет линейное строение, бензольные кольца хорошо ложатся на поверхности катода. Пластичность стальных образцов равна 91-100%, осадки мелкокристаллические, хорошо сцепленные с основой, блестящей поверхностью, практически беспористые (табл. 2 и 3, N 4-7). The presence in the molecule of the methyl red azo group, N = N, of a nitrogen heteroatom containing two electron-homogeneous methyl groups, causes a very strong chemisorption bond between the molecules of this inhibitor and the cathode surface. In addition, the nitrogen atoms contain two unpaired electrons, which can go over to the unfilled d - orbitals of the iron atom, as a result of which the additive molecules can linger on the surface of the cathode. The molecule of this dye has a linear structure, benzene rings fit well on the surface of the cathode. The ductility of steel samples is 91-100%, the precipitates are fine crystalline, well adhered to the base, shiny surface, practically non-porous (Tables 2 and 3, N 4-7).
Введение в пирофосфатный электролит добавки 2,4-динитрофенилгидразина совместно с добавкой метилового красного усиливает эффективность блескообразуюшего и ингибирующего действия, т.е. проявляется синергизм (табл. 2 и 3, N 8). The addition of 2,4-dinitrophenylhydrazine to the pyrophosphate electrolyte together with methyl red enhances the effectiveness of the brightening and inhibitory effects, i.e. synergism is shown (tab. 2 and 3, N 8).
Пример 1. Для осаждения никеля из пирофосфатного электролит применяли состав III (табл. 1) при концентрации добавок N 1 = 3 и N 2 = 5 ммоль/л при Дк = 4 А/дм2 (табл. 2 и 3, N 8). Сильно понижая потенциал катода (Е = - 1,101 В) органические добавки существенно влияют на структуру осаждаемого металла. Осадки мелкокристаллические, хорошо сцепленные с основой, плотные, гладкие, равномерные, беспористые (при δ = 7 - 10 мкм число пор 1-0 на 1 см2), их повышенная текстурированность усиливает блеск (γ = 90 отн.ед.). Диффузия водорода через такие плотные покрытия затруднена и пластичность стальных образцов составляет 95-97%. Выход по току равен 85%. Микротвердость осадков никеля достигает 483 кгс/мм2. Электролит обладает высокой рассеивающей способностью (РС = 80%), что позволяет равномерно покрывать изделия по всей поверхности образца. Гальванопокрытия очень устойчивы к коррозии, степень коррозионного поражения равна 1, т.е. на поверхности наблюдается лишь слабое потемнение, защитный эффект достигает 94%.Example 1. For the deposition of Nickel from pyrophosphate electrolyte was used composition III (table. 1) at a concentration of
Пример 2. Никелирование проводили из состава III (табл. 1) при таких же концентрациях Дк = 1 А/дм2.Example 2. Nickel plating was carried out from composition III (table. 1) at the same concentrations Dk = 1 A / dm 2 .
Высокий катодный потенциал (Е = 1,043 В) способствует получению качественных гальваноосадков с мелкозернистой структурой, зеркальной поверхностью (100 отн. ед.), хорошей адгезией, беспористых (при δ = 7-10 мм поры отсутствуют). Практически отсутствует наводороживание (99-100%). Выход по току достаточно высок - 93%. Электролит имеет высокую рассеивающую способность (92%). Микротвердость осадков никеля равна 450 кгс/мм2, а осадки устойчивы к коррозии, степень коррозийного поражения - I и защитный эффект - 87%.High cathodic potential (E = 1.043 V) contributes to the production of high-quality galvanic deposits with a fine-grained structure, a mirror surface (100 rel. Units), good adhesion, and non-porous (at δ = 7-10 mm pores). Almost no hydrogenation (99-100%). The current efficiency is quite high - 93%. The electrolyte has a high dissipation ability (92%). The microhardness of nickel precipitation is 450 kgf / mm 2 , and the precipitation is corrosion resistant, the degree of corrosion damage is I and the protective effect is 87%.
Как можно видеть из приведенных примеров, введение в электролит никелирования блескообразователей 2,4-динитрофенилгидразин в сочетании с метиловым красным сильно понижает катодный потенциал (Е = - 1,043 - 1,101 В), позволяет расширить интервал рабочих плотностей тока до 4 А/дм2, получать качественные гальваноосадки с мелкокристаллической структурой, плотные, гладкие, хорошо сцепленные с основой, зеркальной поверхностью (γ = 90-100 отн. ед.), практически беспористых (при δ = 7-10 мкм число пор 1-0). Наводороживание стальной основы практически исключено (95-100%). Выход по току составляет 85-93%. Микротвердость никелевых образцов равна 450-582 кгс/мм2. Никелевые покрытия устойчивы к коррозии, защитный эффект достаточно высок 87-94%, а степень коррозионного поражения равна 1. Электролит обладает высокой PC - 80-92, что позволяет равномерно покрывать детали сложной конфигурации.As can be seen from the above examples, the introduction of 2,4-dinitrophenylhydrazine in combination with methyl red into the nickel-plating electrolysis of brighteners strongly reduces the cathode potential (E = - 1.043 - 1.101 V), allows us to extend the range of working current densities to 4 A / dm 2 , to obtain high-quality galvanic deposits with a fine crystalline structure, dense, smooth, well adhered to the substrate, a mirror surface (γ = 90-100 rel. units), practically non-porous (at δ = 7-10 μm, the number of pores is 1-0). Hydrogenation of the steel base is practically excluded (95-100%). The current efficiency is 85-93%. The microhardness of nickel samples is 450-582 kgf / mm 2 . Nickel coatings are resistant to corrosion, the protective effect is quite high 87-94%, and the degree of corrosion damage is 1. The electrolyte has a high PC - 80-92, which allows you to evenly cover parts with complex configurations.
Источники информации
1. А.с. 234810, СССР Б.И. 1969, N 4.Sources of information
1. A.S. 234810, USSR B.I. 1969,
2. А.с. 430189, СССР Б.И. 1974, N 20. 2. A.S. 430189, USSR B.I. 1974, N 20.
3. А.с. 198875, СССР Б.И. 1967, N 14. 3. A.S. 198875, USSR B.I. 1967, N 14.
4. А.с. 210599, СССР Б.И. 1968, N 6. 4. A.S. 210599, USSR B.I. 1968,
5. А.с. 1629355, СССР Б.И. 1991, N 7. 5. A.S. 1629355, USSR B.I. 1991,
6. Милушкин А.С., Урбонас А.А. Арилиденгидразиновые производные хиназолино как блескообразователи и ингибиторы электрокристаллизации при никелировании. Защита металлов, 1997, т. 33, N 1, с. 65 - 69. 6. Milushkin A.S., Urbonas A.A. Quinazolino arylidenehydrazine derivatives as brighteners and electrocrystallization inhibitors in nickel plating. Metal Protection, 1997, v. 33, No. 1, p. 65 to 69.
7. Химический энциклопед. словарь, М.: Сов. энцикл. 1983, с. 334. 7. Chemical encyclopedia. Dictionary, M.: Sov. encyclical. 1983, p. 334.
8. Лошкарев Ю.М. Дис. на соискание ученой степени д-ра хим. наук. Днепропетровск, гос. университета, 1973. 8. Loshkarev Yu.M. Dis. for the degree of Dr. Chem. sciences. Dnepropetrovsk, state University, 1973.
9. Милушкин А.С., Белоглазов С.М. Ингибиторы наводороживания и электрокристаллизации при меднении и никелировании. Л.: ЛГУ, 1986, 168 с. 9. Milushkin A.S., Beloglazov S.M. Hydrogenation and electrocrystallization inhibitors during copper plating and nickel plating. L .: Leningrad State University, 1986, 168 p.
Claims (1)
и метиловый красный, М.М.269
при следующем соотношении компонентов:
Никель сернокислый, г - 40 - 60
Калий пирофосфорнокислый, г - 160 - 200
Аммоний хлористый, г - 3 - 5
Бура, г - 3 - 5
2,4-Динитрофенилгидразин, ммоль/л - 1 - 3
Метиловый красный, ммоль/л - 1 - 5
Вода, л - До 1Brilliant nickel electrolyte containing nickel sulfate, potassium pyrophosphate, ammonium chloride, brightening agents and water, characterized in that it additionally contains borax, and 2,4-dinitrophenylhydrazine, M.M.198 as brighteners
and methyl red, M.M. 269
in the following ratio of components:
Nickel sulfate, g - 40 - 60
Potassium pyrophosphate, g - 160 - 200
Ammonium chloride, g - 3 - 5
Bura, g - 3 - 5
2,4-dinitrophenylhydrazine, mmol / l - 1 - 3
Methyl red, mmol / l - 1 - 5
Water, l - Up to 1
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99114565A RU2175690C2 (en) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | Electrolyte of bright nickel plating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99114565A RU2175690C2 (en) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | Electrolyte of bright nickel plating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99114565A RU99114565A (en) | 2001-05-20 |
| RU2175690C2 true RU2175690C2 (en) | 2001-11-10 |
Family
ID=20222266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99114565A RU2175690C2 (en) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | Electrolyte of bright nickel plating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2175690C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU430189A1 (en) * | 1972-04-27 | 1974-05-30 | А. А. Герасименко | ELECTROLYTE NICKELING |
| GB1583216A (en) * | 1976-10-04 | 1981-01-21 | M & T Chemicals Inc | Electrodeposition of nickel cobalt and alloys thereof |
| US4376018A (en) * | 1979-12-31 | 1983-03-08 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Electrodeposition of nickel |
-
1999
- 1999-07-02 RU RU99114565A patent/RU2175690C2/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU430189A1 (en) * | 1972-04-27 | 1974-05-30 | А. А. Герасименко | ELECTROLYTE NICKELING |
| GB1583216A (en) * | 1976-10-04 | 1981-01-21 | M & T Chemicals Inc | Electrodeposition of nickel cobalt and alloys thereof |
| US4376018A (en) * | 1979-12-31 | 1983-03-08 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Electrodeposition of nickel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7196221B2 (en) | Ionic liquids and their use | |
| Nayana et al. | Effect of ethyl vanillin on ZnNi alloy electrodeposition and its properties | |
| SE465517B (en) | PROCEDURES FOR CONTINUOUS ELECTRO-PLATING OF CHROME METAL AND TERRIFIED CHROMOXIDE ON METALYTOR | |
| JP2015212417A (en) | Electrolytic bath for the deposition of bright nickel layers, or a mixture for use in an electrolytic bath for the deposition of bright nickel layers, and a method for producing articles having a bright nickel layer | |
| US6117301A (en) | Electrolyte for the galvanic deposition of low-stress, crack-resistant ruthenium layers | |
| Näther et al. | Electrochemical deposition of iridium and iridium-nickel-alloys | |
| Naik et al. | Electrodeposition of zinc from chloride solution | |
| RU2175690C2 (en) | Electrolyte of bright nickel plating | |
| Rajendran et al. | Electroplating using environmental friendly garlic extract: A case study | |
| Halmdienst et al. | Pulse plating of nickel: influence of electrochemical parameters and composition of electrolyte | |
| RU2194097C1 (en) | Electrolyte for brightened copper plating | |
| RU2237755C2 (en) | Electrolyte for copper plating of steel parts | |
| RU2194803C2 (en) | Electrolyte for bright nickel plating | |
| RU2175999C2 (en) | Aqueous bright copper plating electrolyte for | |
| RU2210638C2 (en) | Electrolyte for bright nickel-plating | |
| RU2215829C1 (en) | Bright copper plating electrolyte | |
| Fouladvari et al. | Electrodeposition of zinc-nickel alloys from ethylene glycol-based electrolytes in presence of additives for corrosion protection | |
| RU2179203C2 (en) | Bright copper plating electrolyte | |
| SU857304A1 (en) | Copper-plating electrolyte | |
| RU2237756C2 (en) | Electrolyte for nickel-iron-based allow plating | |
| RU2176292C2 (en) | Electrolyte for bright nickel plating | |
| RU2124072C1 (en) | Electrolyte for electrochemical deposition of functional nickel-boron coatings | |
| SU1315525A1 (en) | Coppering electrolyte for steel backing | |
| RU2314366C2 (en) | Electrolyte for precipitation of nickel-iron alloy coats on steel substrates | |
| RU2361969C2 (en) | Aqueous electrolyte for bright copper coating of steel backplates |