(57) czących pow łok mosiężnych, zwłaszcza na przedm (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 PL B1

Transkrypt

1 R Z E C Z P O S P O L IT A PO LSK A (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 U rząd Patentow y R zeczypospolitej Polskiej (2 1) N um er zgłoszenia: (22) D ata zgłoszenia: (51) IntCl5: C25D 3/56 Sposób elektrolitycznego wytwarzania błyszczących powłok mosiężnych, zwłaszcza na (54) przedmiotach metalowych o małych rozmiarach, zwłaszcza w urządzeniach obrotowych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 22/91 (73)Uprawniony z patentu: Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa, PL (4 5 ) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/94 ( 7 2 ) Twórcy wynalazku: Teresa Biestek, Warszawa, PL Mieczysław Kamieński, Warszawa, PL Wanda Pietruszewska, Warszawa, PL PL B1 Sposób elektrolitycznego w ytw arzania błysz- (57) czących pow łok mosiężnych, zwłaszcza na przedm iotach m etalow ych o małych rozm iarach, zw łaszcza w urządzeniach obrotow ych, polegający na nakładaniu mosiądzu na podwarstwie miedzi lub niklu lub miedzi z niklem w kąpieli będącej roztw o- rem w odnym zawierającym cyjanek miedzi, cyjanek cynku, cyjanek sodu, związki alkaliczne i substancje blaskotw órcze, znamienny tym, ze podwarstwę miedzi i/lu b niklu nakłada się na pow ierzchniach metalowych niewypolerowanych, pow łokę mosiężną nakłada się w kąpieli przy param etrach stężenia g /d m 3 C uc N, g /d m 3 Zn(C N )2, g /d m 3 N ac N, jako związki alkaliczne stosuje się w kąpieli NH4OH w ilości 1-10 cm 3/d m 3 20% roztw oru wodnego i N a2c O 3 w ilości g /d m 3, jako substancję blaskotw órczą stosuje się w ilości od 0, 08 g /d m do 2, 5 g /d m 3 związek o wzorze przedstawionym na rysunku, w którym R oznacza grupę alkilową C nh 2 n+1, gdzie n jest liczbą naturalną od 4 do 12, a Me jest m etalem alkalicznym, a pozostałe param etry procesu galw anicznego korzystnie wynoszą: tem p eratu ra C, katodow a gęstość prądu 0, 2-0, 8 A /d m 2 i prędkość obrotow a obrotów na m inutę.

2 Sposób elektrolitycznego wytwarzania błyszczących powłok mosiężnych, zwłaszcza na przedmiotach metalowych o małych rozmiarach, zwłaszcza w urządzeniach obrotowych Zastrzeżenie patentowe Sposób elektrolitycznego wytwarzania błyszczących powłok mosiężnych, zwłaszcza na przedmiotach metalowych o małych rozmiarach, zwłaszcza w urządzeniach obrotowych, polegający na nakładaniu mosiądzu na podwarstwie miedzi lub niklu lub miedzi z niklem w kąpieli będącej roztworem wodnym zawierającym cyjanek miedzi, cyjanek cynku, cyjanek sodu, związki alkaliczne i substancje blaskotwórcze, znamienny tym, że podwarstwę miedzi i/lub niklu nakłada się na powierzchniach metalowych niewypolerowanych, powłokę mosiężną nakłada się w kąpieli przy parametrach stężenia g/dm 3 CuCN, g/dm 3 Zn(CN)2, g/dm 3 NaCN, jako związki alkaliczne stosuje się w kąpieli NH4OH w ilości 1-10cm 3/d m 3 20% roztworu wodnego i Na2CO3 w ilości g/dm 3, jako substancję blaskotwórczą stosuje się w ilości od 0,08 g/dm 3 do 2,5 g/dm 3 związek o wzorze przedstawionym na rysunku, w którym R oznacza grupę alkilową CnH 2n+1, gdzie n jest liczbą naturalną od 4 do 12, a Me jest metalem alkalicznym, a pozostałe param etry procesu galwanicznego korzystnie wynoszą: tem peratura C, katodowa gęstość prądu 0,2-0,8 A /dm 2 i prędkość obrotowa obrotów na minutę. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób elektrolitycznego wytwarzania błyszczących powłok mosiężnych, zwłaszcza na przedm iotach metalowych o małych rozmiarach, zwłaszcza w urządzeniach obrotowych. Sposób stosuje się do dekoracyjnego mosiądzowania użytkowego powłokami o grubościach kilku mikrometrów. Sposób oparty jest na procesie galwanicznym prowadzonym w kąpieli zawierającej cyjanki miedzi i cynku. Znany jest z polskiego opisu patentowego nr sposób otrzymywania błyszczących powłok mosiężnych przez elektrolizę. Sposób prowadzi się w kąpieli galwanicznej zawierającej w roztworze wodnym g/dm 3 cyjanku miedzi, 7-10 g/dm 3 cyjanku cynku, 4-15 g/dm 3 cyjanku sodu, 1-3 g/dm 3 30% roztworu wody amoniakalnej i 0,1-0,5 g/dm 3 trójtlenku arsenu jako wybłyszczacza. Szybkość nakładania powłok tym sposobem nawet przy wysokich gęstościach prądu jest niska i wynosi około 4 m ikrom etry na godzinę. D rugą wadą tej znanej kąpieli jest konieczność stosowania silnie trującego arszeniku AS2O3. Znana jest z polskiego opisu patentowego nr kąpiel do mosiądzowania z połyskiem powierzchni stalowych. Kąpiel stanowi roztwór wodny cyjanku miedzi CuCn, cyjanku cynku Zn(CN)2, cyjanku sodowego lub potasowego, wodorotlenku sodowego lub potasowego oraz wybłyszczacza. Jako wybłyszczacz w tej kąpieli stosuje się związek z grupy sześciowodoro-1,3,5- trój(alkilo)-s-triazyn w ilości do 10g/cm 3 kąpieli. Błyszczące powłoki uzyskuje się ze znanych kąpieli dla małych grubości osadzanych warstw, jednak pod warunkiem, że podłoże jest wypolerowane lub na wypolerowane podłoże jest nałożona błyszcząca podwarstwa. Przy nakładaniu grubych powłok mosiężnych, uzyskanie powierzchni powłoki o bardzo wysokim połysku jest tym trudniejsze im powłoka jest grubsza. Ponadto znany jest z polskiego zgłoszenia patentowego nr P (BUP 6/90) sposób wytwarzania błyszczących powłok mosiężnych w wodnym roztworze kąpieli, opartym na cyjanku miedzi, cyjankowych związkach cynku, cyjanku metalu alkalicznego, zwłaszcza sodowym lub potasowym i ewentualnie wodorotlenku lub węglanie metalu alkalicznego oraz zawierającym odpowiednie substancje blaskotwórcze. Ten znany sposób może być prowadzony w kąpieli zawierającej ponadto sól amonową kwasu nieorganicznego, zwłaszcza siarczan amonowy, rodanek lub chlorek, w ilości 3-14 g/dm 3 i ewentualnie I rzędową aminę alifatyczną w ilości 5-50 g/dm 3.

3 Za pomocą tego sposobu można wytwarzać powłoki mosiężne o wysokim połysku przy grubościach większych od 50 mikrometrów i prędkościach pokrywania ponad 0, 5 mikrometrów na minutę. Znanymi spos ó b uzyskuje się powłoki o połysku wysokim lub bardzo wysokim jednak nie jest to połysk lustrzany. Grubsze powłoki mosiężne nałożone galwanicznie mają zawsze gorszy połysk od powłok cienkich. Celem rozwiązania według wynalazku jest opracowanie sposobu nakładania powłok mosiężnych o lustrzanym połysku na podłożu powierzchni stali niepolerowanej do wysokiego połysku, zarówno przy małych jak i przy średnich grubościach powłok. Sposób elektrolitycznego wytwarzania błyszczących powłok mosiężnych, w szczególności na przedm iotach metalowych o małych rozmiarach, zwłaszcza w urządzeniach obrotowych polegający na nakładaniu mosiądzu na podwarstwie Cu błyszczącej lub Ni błyszczącego lub miedzi z niklem z kąpieli będącej roztworem wodnym zawierającym cyjanek miedzi, cyjanek cynku, cyjanek sodu, związki alkaliczne i substancje blaskotwórcze charakteryzuje się tym, że podwarstwę Cu i/lub Ni nakłada się na powierzchniach metalowych niewypolerowanych, powłokę mosiężną nakłada się w kąpieli przy parametrach stężenia g/dm 3 CuCN, 10,8-27 g/dm 3 Zn(CN)2, g/dm 3 NaCN, jako związki alkaliczne stosuje się w kąpieli NH4OH w ilości 1-10 cm3/dm 3 20% roztworu wodnego i Na2CO 3 w ilości g/dm 3, jako substancję blaskotwórczą stosuje w ilości od 0,08 g/dm 3 do 2,5 g/dm 3 związek o wzorze przedstawionym na rysunku, w którym R oznacza CnH 2n+1, gdzie n jest liczbą naturalną od 4 do 12, a Me jest metalem alkalicznym, a pozostałe parametry procesu galwanicznego korzystnie wynoszą: temperatura C, katodowa gęstość prądu 0,2-0,8 A /dm 2 i prędkość obrotowa obrotów na minutę. Sposobem według wynalazku wytwarza się powłoki mosiężne o lustrzanym połysku, zarówno przy małych grubościach powłok 2-5 mikrometrów, jak i przy grubościach średnich wynoszących około mikrometrów. Pozostałe param etry jakościowe powłok mosiężnych, takie jak przyczepność, plastycznoość i własności ochronne są bez zarzutu. Sposób według wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania. Przykład I. Mosiądzowano stalowe suwadełka z uchwytami do zamków błyskawicznych. Przeznaczone do obróbki przedmioty były gładkie lecz niewypolerowane. Detale pomiedziowano galwanicznie w typowej kąpieli do miedziowania elektrolitycznego z połyskiem. Przygotowano roztwór wodny kąpieli do mosiądzowania o składzie: - CuCn 30 g/dm 3 - Zn(CN)2 10,9 g/dm 3 -N ac N 105 g/dm 3 - NH4OH o stężeniu 20% wagowych 5 cm3/d m 3 - Na2CO3 10 g/dm 3 w którym R oznacza C4H9, a Me oznacza potas 0,8 g/dm 3. Przedmioty mosiądzowano na podwarstwie miedzi w kielichu obrotowym przy prędkości 40 obrotów na minutę. Katodowa gęstość prądu wynosiła 0,6 A /dm 2, temperatura - 28 C, czas procesu - 29 min. Nałożono powłokę grubości 2,8 mikrometra o lustrzanym połysku. Skład powłoki: 68% Cu i 32% Zn. Przykład II. Mosiądzowano obudowy zamków meblowych nie poddawane uprzednio polerowaniu. Nałożono na przedmioty podwarstwę niklu błyszczącego. Przygotowano roztwór wodny kąpieli do mosiądzowania o składzie: - CuCN 63 g/dm 3 - Zn(CN)2 28 g/dm 3 -N ac N 55 g/dm 3 - NH4OH o stężeniu 20% wagowych 5cm3/d m 3 - Na2CO3 30 g/dm 3 w którym R oznacza C8H 17, a Me oznacza sód 1g/dm 3

4 Przedmioty mosiądzowano w urządzeniu obrotowym przy prędkości 20 obrotów na minutę, katodowej gęstości prądu 0,2 A /dm 3, temperaturze 45 C w czasie 120 min. Nałożono powłokę grubości 4 mikrometrów o lustrzanym połysku. Skład 69% Cu i 31% Zn. Przykład III. Mosiądzowano zawiasy meblowe nie poddawane uprzednio obróbce polerowniczej. Nałożono na przedmioty podwarstwę miedzi błyszczącej. Przygotowano roztwór wodny kąpieli do mosiądzowania o składzie: - CuCN 35 g/dm 3 - Zn(CN)2 13,2 g/dm 3 -N acn 95 g/dm 3 - NH4 o stężeniu 20% wagowych 1 cm3/d m 3 - Na2CO3 25 g/dm 3 w którym R oznacza C7H15, a Me oznacza wapń 0,2 g/dm 3. Przedmioty mosiądzowano w kielichu obrotowym przy prędkości 60 obrotów na minutę, katodowej gęstości prądu 0, 8 A /dm 2, temperaturze 20 C w czasie 25 min. Nałożono powłokę grubości 3, 5 mikrometra o lustrzanym połysku. Skład powłoki: 72% Ci i 28% Zn. Przykład IV. Mosiądzowano okucie meblowe w kształcie kątowników z otworami na wkręty. Nałożono na przedmioty podwarstwę niklu błyszczącego. Przygotowano roztwór wodny kąpieli do mosiądzowania o składzie: - CuCN 45 g/dm 3 -Zn(CN )2 27 g/dm 3 -NaCN 115 g/dm 3 - NH4OH o stężeniu 20% wagowych 10cm3/d m 3 - Na2CO3 45 g/dm 3 w którym R oznacza C9H 19, a Me oznacza lit 2 g/dm 3. Przedmioty mosiądzowano na zawieszkach w urządzeniu stacjonarnym, katodowej gęstości prądu 1 A /dm 2, temperaturze 30 C w czasie 20 min. Nałożono powłokę grubości 2 mikrometry o lustrzanym połysku. Skład powłoki: 63% Cu i 37% Zn. Przykład V. Mosiądzowano wkręty do drewna 55 X 5 mm niepolerowane. Nałożono na przedmioty podwarstwę miedzi błyszczącej. Mosiądzowano w roztworze wodnym kąpieli o składzie: - CuCN 50 g/dm 3 - Zn(CN)2 18 g/dm 3 -NaCN 80 g/dm 3 - NH4OH o stężeniu 20% wagowych 7 cm3/d m 3 - N a 2C O 3 15 g/dm 3 w którym R oznacza C12H 25, a Me oznacza sód 0,1 g/l. Przedmioty mosiądzowano w urządzeniu obrotowym przy prędkości 45 obrotów na minutę, katodowej gęstości prądu 0,4 A /dm 2, temperaturze 35 C w czasie 80 min. Nałożono powłokę grubości 6 mikrometrów o lustrzanym połysku. Skład powłoki: 75% Cu i 25% Zn. Przykład VI. Mosiądzowano obudowy zamków meblowych nie poddawanych uprzednio polerowaniu. Na przedmioty nałożono podwarstwę miedzi, a następnie niklu błyszczącego. Przygotowano wodny roztwór do mosiądzowania o składzie: - CuCN 49 g/dm 3 - Zn(CN)2 30 g/dm 3 - NaCN 50 g/dm 3 - NH4OH o stężeniu 20% wagowych 5 cm3/dm 3 - Na2CO3 2 0 g/dm 3 w którym R oznacza C6H 13, a Me oznacza sód 0,9 g/dm 3

5 Przedmioty mosiądzowano w urządzeniu obrotowym przy prędkości obrotów 30 na minutę, katodowej gęstości p rądu 0,5 A /dm 3, temperaturze 30 C w czasie 50 minut. Nałożono warstwę o lustrzanym połysku grubości 4 mikrometry. Skład powłoki 61% Cu i 38% Zn. Poddano badaniom na połysk powłoki mosiężne uzyskiwanie sposobem według wynalazku. Badania prowadzono za pomocą połyskościomierza Ericksona typu Porównywano połysk powłok mosiężnych z wypolerowanym wzorcem firmowym połyskościomierza. Połysk powłok mosiężnych wytwarzanych sposobem według wynalazku wynosił około 100% połysku firmowego wzorca ericksnonowskiego, praktycznie niezależnie od grubości powłok. W celu porównania rozwiązania technicznego według wynalazku ze znanymi rozwiązaniami, poddano badaniom na połysk powłoki mosiężne uzyskiwane znanymi sposobami. Badano połysk powłok o różnych grubościach, które nakładano na wypolerowane powierzchnie stali, a także badano połysk - także przy różnych grubościach - powłok mosiężnych nakładanych na podwarstwie Cu lub Ni, przy czym podwarstwy nakładano galwanicznie na powierzchnie gładkie lecz niewypolerowane. Tabela Połysk pow łok mosiężnych w procentach połysku wypolerowanego wzorca połyskościom ierza Ericksona Sposób nakładania powłok mosiężnych Grubość pow łoki na stali polerowanej (m ikrom etry) G rubość powłoki na podw arstw ie Cu lub Ni (m ikrom etry) Sposób znany z opisu polskiego zgłoszenia patentowego (zgłoszenie P ) 95% 90% 95% 96% 92% 87% Sposób znany z opisu polskiego opisu p aten to - wego nr % 85% 74% 95% 92% 88% Sposób znany z polskiego opisu patentow ego nr % 84% 80% 92% 84% 86% Sposób według projektu wynalazczego 100% 100% 99% 100% 100% 98%

6 D epartam ent Wydawnictw UP RP. N akład 90 egz. Cena zł