Электроосаждение сплава цинк-никель из щелочного аминосодержащего электролита

В работе предложена методика синтеза аминосодержащего соединения из полиамина (ПА-10) и соединения оксиранового ряда (М-10), способного образовывать с ионами Ni²⁺ прочные, стабильные в щелочной среде комплексы.

Исследовано влияние соотношения исходных мономеров для синтеза комплексообразующего компонента щелочного электролита для процесса электроосаждения сплава цинк-никель, а также мольного соотношения Ni²⁺ и комплексообразующего компонента (ПА-10М1,5) в растворе на содержание Ni в сплаве и внешний вид получаемых покрытий.

Установлено, что оптимальным для синтеза комплексообразующего компонента электролита ПА-10_М1,5 является мольное соотношение исходных мономеров ([ПА-10]:[М-10]), равное 1,5:1, а наиболее перспективным с технологической точки зрения является раствор на основе ПА-10М_1,5 с мольным соотношением ионов никеля к комплексообразующему компоненту в электролите 1:2.

Разработан щелочной электролит для электроосаждения защитных покрытий сплавом цинк-никель, содержащий (г/л): Zn²⁺ – 9; Ni²⁺ – 3,5; NaOH – 112,5; ПА-10_М1,5 – 31,3, позволяющий осаждать на стальную поверхность покрытия сплавом цинк-никель, содержащие 12…14 %_масс. никеля, при катодной плотности тока 0,5…5,0 А/дм², t = 22…40 °С и механическом перемешивании. Определена коррозионная стойкость и защитная способность полученных покрытий.

1. Баптишта Э., Прайкшат П., Рёш М., Серов А.Н. Защитные покрытия сплавом цинк-никель // Гальванотехника и обработка поверхности. – 2012. – № 1. – С. 29-31.

2. Brenner A. // Electrodeposition of Alloys. Principle and Practice. – 1963. – V. II. – P. 267-407.

3. Zech N., Podlaha E.J., Landolt D. Anomalous codeposition of Iron group metals. Mathematical model // Journal of the Electrochemical Society. – 1999. – Vol. 146, № 8. – P. 2892- 2900. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.04.043

4. Харламов В.И., Вакка А.В., Азарченко Т.Л., Ваграмян Т.А. К вопросу об аномальном осаждении сплава цинк-никель из сульфатно-хлоридных электролитов // Электрохимия. – 1991. – Т. 27, № 8. – С. 1062-1065.

5. Шестаков М.А., Жихарева И.Г., Щипанов В.П. Прогнозирование условий образования интерметаллидов // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. – 2006. – Т. 49, № 12. – С. 62-66.

6. Краус Ральф. Кислый или щелочной цинк−никель? Системное сравнение // Гальванотехника и обработка поверхности. – 2013. – Т. 21, № 4. – С. 24-29.

7. Anwar S., Khan F., Zhang Y., Caines S. Optimization of zinc–nickel film electrodeposition for better corrosion resistant characterisetics // The Canadian Journal of Chemical Engineering. – 2019. – V. 97, № 9. – P. 2426-2439. https://doi.org/10.1002/cjce.23521

8. Conde A., Arenas M.A., de Damborenea J.J., Electrodeposition of Zn-Ni coatings as Cd replacement for corrosion protection of high strength steel // Corrosion science. – 2011. – V. 53, № 4. − P. 1489-1497. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.01.021

9. Fedi B., Gigandet M.P., Hihn J.Y., Mierzejewski S. Structure determination of electrodeposited zinc-nickel alloys: thermal stability and quantification using XRD and potentiodynamic. // Electrochimica Acta. – 2016. – V. 215. – P. 652-666. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.08.141

10. Maizelis A., Bairachny B. Voltammetric Analysis of phase composition of Zn-Ni alloy thin films electrodeposited from weak alkaline polyligand electrolyte // Journal of Nano- and Electronic Physics. – 2017. – V.9, № 5. – P. 1-7. https://doi.org/10.21272/jnep.9(5).05010

11. Blejan D., Muresan L.M. Corrosion behavior of Zn-Ni-Al2O3 nanocomposite coatings obtained by electrodeposition from alkaline electrolytes // Materials and Corrosion. – 2013. – V. 64, № 5. – P. 433-438. https://doi.org/10.1002/maco.201206522

12. Zech N., Podlaha E.J., Landolt D., Anomalous codeposition of Iron group metals. Experimental Results // Journal of the Electrochemical Society. – 1999. – V. 146, № 8. – P. 2886-2891. https://doi.org/10.1149/1.1392024

13. Гусев М.С. Кинетические закономерности электроосаждения сплавов и композиционных электрохимических покрытий на основе цинка, полученных из малоконцентрированных кислых электролитов: дис. канд. хим. наук. – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. – 56 с.

14. Адудин И.А., Солопчук М.С., Григорян Н.С., Серов А.Н., Аснис Н.А., Ваграмян Т.А. Обезвреживание сточных вод ванны улавливания процесса электроосаждения сплава цинк-никель // Гальванотехника и обработка поверхности. – 2020. – Т. 28, № 3. – С. 57-62. https://doi.10.47188/0869-5326_2020_28_3_57

15. ГОСТ 9.305-84 Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий.

16. Шалдаев В.С., Малофеева А.Н., Давыдов А.Д. Определение скорости коррозии молибдена, рения и их сплавов в растворе хлорида натрия методом тафелевской экстраполяции // Электрохимия. – 2014. – Т. 50, № 10. – С. 1106-1110.

17. McCafferty E. Validation of corrosion rates measured by the Tafel extrapolation method // Corrosion Science. – 2005. – V. 47. – Р. 3202-3215. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2005.05.046

18. Adudin I.A., Grigoryan N.S., Serov A.N., Vagramyan T.A., Orlova K.A., Shelukhin M.A. and Aleshina V.Kh. A study of zinc–nickel alloy electrodeposition from an alkaline electrolyte // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. – 2021 – V. 10, № 2. – P. 580-591. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2021-10-2-6

19. Окулов В.В, под ред. проф. В.Н. Кудрявцева. Цинкование. Техника и технология // Приложение к журналу «Гальванотехника и обработка поверхности». − М.: Глобус, 2008. – С. 84-89.