CC BY
5РАЗДЕЛ 2. ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, НАУКИ О МАТЕРИАЛАХ,
МЕТАЛЛУРГИЯ
Научная статья
2.6.1 - Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов (технические науки) УДК 621.357.7+669.738+661.745
doi: 10.25712/ASTU.2072-8921.2024.01.018 EDN: DTUGVJ
АМИНОАЦЕТАТНЫЕ, АМИНОДИАЦЕТАТНЫЕ, АМИНОТРИАЦЕТАТНЫЕ И ЭТИЛЕНДИАМИНТЕТРААЦЕТАТНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ КАДМИРОВАНИЯ
Евгений Геннадиевич Афонин
Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств, Калуга, Россия [email protected], https://orcid.org/0009-0005-5457-8646
Аннотация. Представлен обзор водных электролитов для получения покрытий кадмием, содержащих в качестве основных частиц комплексы кадмия(+2) с аминоуксусной, амино-диуксусной, аминотриуксусной и этилендиаминтетрауксусной кислотами, приведен их химический состав и даны некоторые технологические характеристики. Аминополикарбокси-латные электролиты позволяют получать мелкокристаллические, равномерные по толщине покрытия кадмием с высокой коррозионной стойкостью и хорошей адгезией к основе. Электролиты устойчивы в работе, обеспечивают высокий выход покрытия по току, обладают отличной рассеивающей способностью. В обзоре также обсуждаются способы приготовления этилендиаминтетраацетатных электролитов кадмирования, в которых используются оксид, гидроксид, карбонат, сульфат и других соли кадмия(+2), этилендиаминтет-рауксусная кислота и её соли со щелочными металлами или аммонием. Покрытия кадмием лучше покрытий цинком защищают детали из стали и цветных металлов, работающие в условиях морского и влажного тропического климата, применяются для покрытия электрических контактов и резьбовых соединений. Соли, комплексонаты и продукты коррозии кадмия токсичны, поэтому кадмирование следует заменять на покрытия сплавами менее опасных, чем кадмий, металлов (цинк-олово, цинк-молибден, цинк-кобальт, цинк-железо, цинк-никель, цинк-бор или других), которые обладают сходными с кадмием защитными и эксплуатационными свойствами.
Ключевые слова: гальваническое кадмирование, комплексообразование, строение комплексов, аминоацетатный электролит, аминодиацетатный электролит, аминотриаце-татный электролит, этилендиаминтетраацетатный электролит, технологическая характеристика электролита, приготовление электролита, токсичность электролита.
Для цитирования: Афонин Е. Г. Аминоацетатные, аминодиацетатные, аминотриацетатные и этилендиаминтетраацетатные электролиты кадмирования // Ползуновский вестник. 2024. № 1, С. 148-160. doi: 10.25712/ASTU.2072-8921.2024.01.018. EDN: https://elibrary.ru/DTUGVJ.
Original article
AMINOACETATE, AMINODIACETATE, AMINOTRIACETATE, AND ETHYLENEDIAMINETETRAACETATE SOLUTIONS FOR CADMIUM
ELECTRODEPOSITION
Evgeniy G. Afonin
Kaluga research institute of telemechanical devices, Kaluga, Russia [email protected], https://orcid.org/0009-0005-5457-8646
©Афонин Е. Г., 2024
Abstract. The chemical compositions and some technological characteristics of cadmium(+2) solutions with aminoacetic, aminodiacetic, aminotriacetic, ethylenediaminetetraacetic acids used for electrodeposition of cadmium coatings are reviewed. Literature data on complex formation in the aqueous solutions and on crystal structures of cadmium complexes with amino(poly)acetic acids and with ethylenediaminetetraacetic acid are presented and discussed. Cadmium coatings electrodeposit-ed on various metallic substrates from cadmium(+2)-amino(poly)acetateelectrolytes are fine grained, uniform, bright, adherent, and enough corrosion resistant. Methods for preparing of cadmium(+2)-ethylenediaminetetraacetate galvanic baths with cadmium(+2) oxide, hydroxide, carbonate, sulfate, acetate and from ethylenediaminetetraacetic acid or its alkali metals or ammonium salts as precursors are described in the review. Electrodeposited cadmium is widely used as protective coating for aerospace applications. Cadmium coatings forms the smaller amount of corrosion products than zinc in marine and tropical atmospheres and remains its initial appearance for a long time. Cadmium(+2) salts, cadmium(+2) complexesincluding cadmium(+2) complexonates in the electrolytes for cadmium electrodeposition, cadmium corrosion products are toxic. It is necessary to replace environmentally hazardous cadmium coatings with alloy coatings (Zn-Sn, Zn-Mo, Zn-Co, Zn-Fe, Zn-Ni, Zn-B or others) containing metals with low toxicity, adequate corrosion protection and mechanical properties.
Keywords: cadmium electrodeposition, complex formation, structure of complex, aminoacetate electrolyte, aminodiacetate electrolyte, aminotriacetate electrolyte, ethylenediaminetetraacetate electrolyte, technological characteristic of electrolyte, electrolyte preparing method, toxicityof electrolyte.
For citation: Afonin, E.G. (2024). Aminoacetate, aminodiacetate, aminotriacetate, and ethylenediaminetetraacetate solutionsfor cadmium electrodeposition. Polzunovskiy vestnik, (1), 148-160. (In Russ). doi: 10/25712/ASTU.2072-8921.2024.01.018. EDN: https://elibrary.ru/DTUGVJ._
ВВЕДЕНИЕ
Гальванические покрытия кадмием обеспечивают хорошую защиту стали и цветных металлов (лучшую, чем покрытия цинком) от коррозионного воздействия атмосферы или жидкой среды, содержащих хлориды (морских испарений, солевых туманов, морской воды), устойчивы к действию щелочей, но неустойчивы к действию сероводорода, кислот и диоксида серы, а также разрушаются при контакте с олифой, смазочными материалами, содержащими соединения серы. Кадмиевые покрытия легко подвергаются штамповке, развальцовке, изгибам, являются эластичными и пластичными, свежеосажденные покрытия кадмием хорошо паяются с бескислотными флюсами и сохраняют способность к пайке после хранения. Кадмий применяется в аэрокосмической, радиоэлектронной отраслях промышленности, ракетостроении, кораблестроении для защиты от солевой коррозии, для покрытия электрических контактов и резьбовых соединений, как антиискровое покрытие, для защиты деталей из стали и цветных металлов, контактирующих с алюминием или магнием, и в других целях [1-5].
Гальванические покрытия кадмием получают из простых кислых (сульфатных, хло-ридных, тетрафтороборатных, сульфаматных и некоторых других) [6, 7] и комплексных кислых, нейтральных или щелочных (цианидных, тиоцианатных, аммиакатных, этилендиами новых, полиэтиленполиаминовых, полиэти-
лениминовых, моноэтаноламиновых, триэта-ноламиновых, тартратных, цитратных, амино-карбоксилатных, дифосфатных, триполи-фосфатных, 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфонат-ных, аминотриметиленфосфонатных, эти-лендиаминтетраметиленфосфонатных и некоторых других) [8] электролитов.
В настоящей статье рассмотрены составы водных комплексных электролитов кадмиро-вания на основе аминокарбоновых кислот: аминоуксусной H2NCH2COOH (табл. 1), 2-ами-нопропионовой H2NCH2CH2COOH, аминоди-уксусной (иминодиуксусной) Н^СН2СООН)2 (табл. 1), аминотриуксусной (нитрилотриуксусной) ^СН2СООН)з (табл. 1) и этилендиаминтет-рауксусной
(НООССН2^СН2СН2^СН2СООН)2 (табл. 1), а также некоторые технологические характеристики электролитов и свойства получаемых из них кадмиевых покрытий.
КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ КАДМИЯ (+2) С АМИНОАЦЕТАТ-, АМИНОДИАЦЕТАТ-, АМИНОТРИАЦЕТАТ- И ЭТИЛЕНДИАМИН-ТЕТРААЦЕТАТ-ИОНАМИ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ
В системе Cd2+ - H2NCH2COOH - Н2О наблюдаются следующие равновесия ком-плексообразования:
Cd2+ + H2NCH2COOH + ОН-^ ^0"^СН2СОО)]+ +Н2О, 1д К1=4,28±0,18; Cd2+ + 2 H2NCH2COOH + 2 ОН-^ ^0"^СН2СОО)2]+2Н2О, 1д К1-2=7,72±0,25;
Cd2+ + 3 H2NCH2COOH + 3 OH-^ [Cd(H2NCH2COO)a]-+3H2O, lg Ki-3=9,93±0,34 (I = 0,1-0,5моль/дм3, t = 25-30 oC) [9, 10].
В водном растворе катион кадмия (+2) образует комплексы с аминодиуксусной кислотой HN(CH2COOH)2: [CdHN(CH2COO)2] (lg Ki = 5,55) и [Cd(HN(CH2COO)2)2 ]2- (lgKi-2 = 9,99) (I = 0,5 моль/дм3 NaClO4, t = 25 oC) [11], а также смешаннолигандные комплексы [CdHN(CH2COO)2L], где L = аминоацетат или анион другой аминокислоты [12].
Таблица 1 - Химические формулы веществ класса амино(поли)уксусных кислот, применяемых в качестве лигандов в электролитах гальванического кадмирования
Table 1 - Structural formulas of ami-no(poly)acetic acids used as ligands for cadmium electrodeposition
Аминотриуксусная кислота ^СН2СССН)3 даёт с катионом кадмия(+2) комплексы ^^СН2СОО)з]- (1дК1 = 9,80) и ^^(СН2СОО)з)2]4- (1дК1-2= 14,28) (I = 0,1 моль/дм3 KNOз, t = 20 °С) [13]. Кроме того, кад-мий(+2) образует в водном растворе смешаннолигандные комплексы ^^СН2ССС)3-], где L = аминоацетат, 1-аминопропионат, 2-аминобутират, глутамат, пеницилламин и некоторые другие лиганды [14-17].
Этилендиаминтетрауксусная кислота (НООССН2^СН2СН2^СН2СООН)2 (Н4ЭДТА) образует с кадмием(+2) в водном растворе при рН 1-4 протонированные комплексы ^(НзЭДТА)]+ (1дК = 3,72), ^(^ЭДТА)] (1дК = 4,72), [Cd(HЭДТА)]- (1дК = 8,78) и средний комплекс ^(ЭДТА)]2- (1дК = 14,25), который преобладает в растворе в интервале рН 4-10 (I = 1,0 моль/дм3 №СЮ4, t = 25 °С) [18, 19]. По дан-
ным [20], наиболее надежным значением 1д Куст. для комплекса ^(ЭДТА)]2- является 16,52±0,02 (I = 0,1 моль/дм3 ^Ю>3, t = 20 °С). При более высоких рН формируются гидроксо-комплексы [Cd(ЮH)n(ЭДТА)](2+n)-[19]. Обнаружено образование смешаннолигандных комплексов кадмия(+2) с этилендиаминтетраацетатом и этилендиаминомили 1,6-гексаметилен-диамином (-) [Cd(ЭДТА)L]2-, [Cd(ЭДТА)HL]-и некоторых других [21], а также комплекса ^(ЭДТА)0-^(СН2СЮЮ)2)]4- [22].
СТРОЕНИЕ АМИНО(ПОЛИ)АЦЕТАТНЫХ
КОМПЛЕКСОВ КАДМИЯ(+2) В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ И В ВОДНОМ РАСТВОРЕ
В кристаллической структуре комплекса [Cd(H2NCH2COO)2]■H2O [23] координационное число (к. ч.) Cd2+ равно 6, координационная сфера центрального атома образована двумя атомами азота, двумя атомами кислорода двух бидентатно-хелатных анионов ^N^2^0" и дополнена двумя атомами кислорода карбоксилатных групп соседних анионов, выполняющих мостиковую функцию.
В двухмерной полимерной структуре комплекса кадмия(+2) с анионом аминодиуксусной кислоты ^3(Н20)(Н^СН2ССЮ)2)3] 3Н20[24] кадмий(+2) проявляет к. ч. 6, а аминодиацетат(2-)-ион является ^С,С-тридентатно-хелатным и мо-стиковым лигандом.
Определены структуры кристаллических комплексов кадмия(+2) с анионами этиленди-аминтетрауксусной кислоты различного химического состава: ^(Н20)(Н2ЭДТА)]-2Н20 [25], ^3(Н2С)6(НЭДТА)2НН2С [26, 27], К2М(Н2С)4]М(Н2С)(ЭДТА)]22Н2С [28],
№2^(Н2С)4]М(Н2С)(ЭДТА)]22Н2С [28], ^2(Н20)(ЭДТА)]-Н20
[29],[Мд(Н2С)6]^(Н2С)(ЭДТА)]3Н2С[30],^( ЭДТА)МП(Н2С)4]2Н2С [31],
С6Н8№С2М(Н2С)(НЭДТА)]Н2С [32].
Во всех известных этилендиаминтетра-ацетатах катион кадмия(+2) проявляет к. ч. 7 [25-32] и лишь в трех случаях - 6 [26-28]. Типичная координационная сфера кадмия(+2) формируется за счет двух атомов азота и четырех атомов кислорода одного аниона эти-лендиаминтетрауксусной кислоты и дополняется одним атомом кислорода молекулы воды или соседнего этилендиаминтетраацета-тиона. Аналогичное строение
^(Н2С)(ЭДТА)]2- (к. ч. Cd2+ = 7) для комплекса в водном растворе считается наиболее вероятным [19, 33].
Аминоуксусная кислота Аминодиуксусная кислота
Аминотриуксусная кислота Этилендиаминтетрауксусная кислота
Таблица 2 - Химический состав и некоторые технологические характеристики аминомонокар-боксилатных электролитов кадмирования ^ - рабочая температура электролита, к - катодная плотность тока, Пк - катодный выход по току)
Table 2 - Chemical compositions and some technological characteristics of aminomonocarboxylate electrolytes for cadmium electrodeposition (t - temperature of operation, ¡k - cathode current density, n -cathode current efficiency)
№ Компоненты электролита Концентрации компонентов, г/дм3 рН t, °С Îk, А/дм2 Пк, % Свойства покрытия и технологические особенности электролита Литература
1 CdO H2NCH2COOH NaCl CS(NH2)2 Желатин 64 150 80 2,5 5-10 7,5 18-25 0,1-2,0 95-100 Равномерное по толщине, мелкокристаллическое покрытие кадмием с высокой коррозионной стойкостью [35]
2 CdO H2NCH2COOH NaCl CS(NH2)2 Столярный клей 40 10-120 55-60 2,0-2,5 1,0 7-8 20-35 0,7-1,0 97-100 [36, 37]
3 CdSO4-8/3H2O H2NCH2COOH NH3 305 170 до достижения рН 9-10 комнатная 0,27-2,7 Однородное покрытие кадмием, сцепленное с основой из железа, стали, меди и её сплавов [34]
4 CdSO4-8/3H2O H2NCH2CH2COOH NH3 465 320 до достижения рН 9-10 комнатная 0,27-2,7 Однородное покрытие кадмием, сцепленное с основой из железа, стали, меди и её сплавов [34]
Таблица 3 - Химический состав и некоторые технологические характеристики аминотриацетат-ных электролитов кадмирования ^ - рабочая температура электролита, и - катодная плотность тока, Пк - катодный выход по току, РС - рассеивающая способность электролита)
Table 3 - Chemical compositions and some technological characteristics of aminotriacetate electrolytes for cadmium electrodeposition (t - temperature of operation, ¡k - cathode current density, n -cathode current efficiency, PC - throwing power)
№ Компоненты электролита Концентрации компонентов, г/дм3 рН t, °С Îk, А/дм2 Пк, % РС, % Свойства покрытия и технологические особенности электролита Литература
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 Сульфат кадмия ^СН2СООН)3 NaOH 20-26 40-45 40-45 9-12 45-50 1-3 до 95 хорошая Мелкокристаллическое, плотное покрытие кадмием [40]
2 CdO ^СН2СООН)3 Декстрин Лаурилсульфат натрия Аммиак (25 %-ный раствор) 23-57 150-200 0,5-2,5 0,05-0,15 до достижения рН 7,5-8,5 комнатная до 2 [44]
3 CdO или CdSO4■8/3H2O ^СН2СООН)3 (N^^04 Желатин Диспергатор НФ Аммиак (25 %-ный раствор) 11,4-114 22,8-228 40-300 50-250 0,5-5 2-50 100-400 20-25 1-2,5 95-98 52-68 Блестящее, беспористое покрытие кадмием, хорошо сцепленное с основой. Скорость покрытия 0,6-0,9 мкм/мин. Микротвердость покрытия 275-373 МПа [43]
4 Cd0 ^СН2С00Н)3 NH4Cl 40 140 80 6,0 27 3,2 Блестящее покрытие кадмием с малым количеством [41]
П
родолжение таблицы 3 / Table 3 cont.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Изоникотиновая кислота Аммиак (25 %-ный раствор) 1,0 до pH 6,0 поверхностных дефектов. Скорость покрытия 0,68 мкм/мин
5 Сульфат кадмия ^СН2СООН)з Гидроксид калия Полиэтиленполиа-мин Молочная кислота 40-50 100-110 100-110 8-10 8-10 0,5-1,5 99,199,6 54-61 Качественное, малопористое покрытие кадмием с высокой коррозионной стойкостью. Микротвердость покрытия 147-151 МПа [42]
Таблица 4 - Химический состав и некоторые технологические характеристики этилендиамин-тетраацетатных электролитов кадмирования (t - рабочая температура электролита, к - катодная плотность тока, Пк — катодный выход по току, РС — рассеивающая способность электролита)
Table 4 — Chemical compositions and some technological characteristics of ethylenediaminetetraace-tate electrolytes for cadmium electrodeposition (t - temperature of operation, k - cathode current density, Пк - cathode current efficiency, РС - throwing power)
№ Компоненты электролита Концентрации компонентов, г/дм3 рН t, оС к А/дм2 Пк, % РС, % Свойства покрытия и технологические особенности электролита Лите-рату-ра
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 Сульфат кадмия Ма2Н2С1оН1208№-2Н20 КОН 42 75 20 комнат-ная 0,3-1,6 Светло-серебристое (после осветления), равномерное, мелкозернистое покрытие кадмием на стали [45]
2 CdSO4■8/3H2O №2Н2С10Н12О8№-2Н2О КОН 75-80 120-130 35-40 6,57,5 18-25 1-2,5 22-26 [51]
3 Сульфат кадмия №2Н2СюН12О8№-2Н2О КОН 75 120 35 12,5-100 Покрытие кадмием в режиме импульсного тока. Скорость покрытия 0,8-1,0 мкм/мин [57]
4 CdSO4■8/3H2O №2Н2СюН12О8№-2Н2О №ОН 64 112 40 11 18-25 1-10 45-87 39-43 [36]
5 Сульфат кадмия №2Н2СюН12О8№-2Н2О КОН Na2SO4 40-60 75-100 20-35 30-40 18-25 0,5-2,0 [56]
6 CdO №2Н2СюН12О8№2Н2О №ОН №С1 32 280 до достижения рН 58 11 18-25 1-10 45-87 39-43 [36]
7 Сульфат кадмия №2Н2СюН12О8№2Н2О КОН 75-80 120-130 25-40 18-22 2,5-3 63-84 68-72 Светлое, плотное, мелкокристаллическое покрытие [55]
Продолжение таблицы 4 / ТаЬ1е 4 соп1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Сульфат магния Полиакриламид 2-5 2-10 кадмием, хорошо сцепленное с основой. Скорость покрытия 0,77-1,2 мкм/мин. Микротвердость покрытия 235-506 МПа
8 Сульфат кадмия №2Н2С1ОН120В№-2Н20 №0Н или КОН Полиэтиленполиамин N2H6SO4 35-45 70-80 80-100 20-30 3-5 18-25 0,5-1,5 Высокая Светлое, мелкокристаллическое покрытие кадмием [49]
9 Сульфат кадмия №2Н2С1оН12Ов№-2Н2О №ОН (N—^04 Закрепитель ДЦУ Смачиватель «Прогресс» 40-100 45-112 15-32 15-35 100-120 1-2 0,2-0,5 3,8 0,5-2,0 81,299,2 59-78 Серебристо-белое, блестящее, равномерное, мелкокристаллическое покрытие кадмием [54]
10 Cd0 №2Н2С1ОН120В№-2Н20 Дифосфат натрия Тетраборат натрия №С1 25-40 100-140 25-30 25-30 18-23 10-12 18-40 0,5-8 98100 62-85 Светло-серое, мелкокристаллическое покрытие кадмием с хорошим сцеплением с основой [58]
11 Cd0 №2Н2С1ОН120В№-2Н20 Дифосфат натрия Тетраборат натрия NaCl 10-12 50-55 55-60 25-30 15-25 10-12 25-50 1-2 Скорость покрытия 0,50-0,60 мкм/мин [52]
12 CdS04■8/3H20 №2Н2СЮН120В№2Н20 Дифосфат калия Сульфат никеля Декстрин или диметилформамид 50 108 240 0,1-0,3 3-5 10-50 8-9 40-50 0,8-6,0 85-95 Светло-серое, мелкозернистое, равномерное по толщине, беспористое покрытие кадмием. Электролит устойчив во времени [1]
13 Cd0 H4C10H12OвN2 N(CH2C00H)з Лимонная кислота Никотиновая кислота Октилсульфат натрия Смесь аллилсульфа-тов натрия 40 32 157 30 80 3 0,3 0,075 6,5 38 2,7 Однородное, блестящее, хорошо сцепленное с основой покрытие кадмием без поверхностных дефектов. Скорость покрытия 0,85 мкм/мин [41]
СОСТАВЫ АМИНОАЦЕТАТНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО КАДМИРОВАНИЯ
Слабощелочные монолигандные амино-ацетатные электролиты для получения покрытий кадмием (1, 2) (табл. 2) содержат
кадмий(+2) и аминоацетат-ион в мольном соотношении от 1 : 4 до 1 : 5, поэтому основными частицами в них являются комплексы ^0"^СН2СОО)2] и ^0-ШСН2СОО)з]-.
Электролиты (3, 4) (табл. 2) [34] являются щелочными билигандными аминоацетатно
(или 3-аминопропионатно или 2-аминобутиратно или 2-аминоизобутиратно)-аммиакатными и содержат в основном комплексы С1^Нз)40"^СН2СОО)]+, [Cd(NHз)2(H2NCH2COO)2] или комплексы С1^Нз)40"^СН2СН2СОО)]+, [cd(NHз)2(H2NCH2CH2C00)2], или комплексы С1^Нз)4(СНзСН2СН^Н2)СОО)]+, ДО(Мз)2(СНзСН2СН^Н2)СОО)2].
Покрытия кадмием мелкокристаллические, равномерные по толщине и стойкие к коррозии (табл. 2). Высокое качество кадмиевых покрытий в аминоацетатных электролитах (1, 2) (табл. 2) обеспечивают добавки тио-карбамида и олигопептидов животного происхождения. В процессе электролиза не происходит выделение водорода и наводорожива-ние стальной основы.
АМИНОДИАЦЕТАТНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО КАДМИРОВАНИЯ
Исследованы электрохимические особенности осаждения кадмия из электролита состава: Cd(CЮ4)2 0,01 моль/дмз, Н^СН2СООН)2 0,01-1,0 моль/дмз (рН 6,258,56) [з8, з9].
СОСТАВЫ АМИНОТРИАЦЕТАТНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО КАДМИРОВАНИЯ
Слабощелочные электролиты (2, з) (табл. з) являются смешаннолигандными аминотриаце-татно-аммиакатными и содержат, по-видимому, в качестве основной частицы комплекс [Cd(NHз)2N(CH2COO)з]-, в то время как в электролитах (1, 4, 5) (табл. з) кадмий(+2) присутствует в основном в форме комплексов [CdN(CH2COO)з]- и ^^(СН2СОО)з)2]4-.
Из аминотриацетатных электролитов с добавками декстрина, желатина, молочной, никотиновой, изоникотиновой кислот, полиэтиленпо-лиамина и других веществ с высоким выходом по току формируются блестящие, мелкокристаллические покрытия кадмием.
СОСТАВЫ ЭТИЛЕНДИАМИНТЕТРААЦЕ-ТАТНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО КАДМИРОВАНИЯ
В табл. 4 представлены характеристики слабокислых (9, 1з), нейтральных (2) и слабощелочных (1, з, 4, 6-8, 10-12) электролитов кадмирования, содержащих анион эти-лендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА)4- [1, з6, з7, 41, 45-58].
Электролиты (1-7) (табл. 4) содержат кадмий(+2) только в форме комплекса ^(ЭДТА)]2-, электролиты (8 и 10-12) (табл. 4) являются билигандными и включают комплексы [CdOUTA)L], где L = полиэтиленполи-амин и дифосфат соответственно, а электролит (13) (табл. 4) является сложной композицией одно- и билигандных комплексов кад-мия(+2) с анионами этилендиаминтетраук-сусной, аминотриуксусной и лимонной кислот.
Представленные в табл. 4 электролиты кадмирования работают в основном при комнатной температуре, характеризуются отличной рассеивающей способностью, высоким выходом по току и обеспечивают получение светлых, мелкокристаллических покрытий кадмием.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЭТИЛЕНДИАМИНТЕТ-
РААЦЕТАТНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО КАДМИРОВАНИЯ
Для приготовления электролитов кадми-рования можно использовать производимые промышленностью соединения кадмия (+2): CdO, CdCOs, CdSO4-8/3H2O, CdCh-2,5H2O, Cd(ClO4)2-6H2O, CdBr2-4H2O, Cd(NOa)2-4H2O, Cd(BF4)2-6H2O, CdSiF6-6H2O,
Cd(SCN)2,Cd(H2PO4)2-2H2O, Cd(HCOO)2-2H2O,Cd(CHaCOO)2-2H2O и некоторые другие.
В качестве источника лиганда в этилен-диаминтетраацетатных электролитах кадми-рования удобно применять этилендиамин-тетрауксусную кислоту H4C10H12O8N2 (ком-плексон II) (табл. 4) и её производимые промышленностью соли: Na2H2C1oH12O8№-2H2O (трилон Б, комплексон III) (табл. 4), Na4C1oH12O8№-2H2O, Na4C1oH12O8№-4H2O, K2H2C1oH12O8№-2H2O, K3HC10H12O8N22H2O. (NH4)2H2C10H12O8N2-H2O.
Этилендиаминтетраацетатные электролиты кадмирования можно приготовить несколькими способами.
В нагретом водном растворе трилона Б небольшими порциями при перемешивании растворяют оксид кадмия до образования бесцветной прозрачной жидкости [58]: CdO+ Na2H2(ЭДТА) ^Na2Cd^TA) + H2O.
Действием щелочи на раствор сульфата кадмия осаждают гидроксид кадмия и после фильтрования и промывания водой растворяют осадок в растворе трилона Б [45] или этилендиаминтетраацетата(2-) калия: Cd(OH)2+ №2Н2(ЭДТА) ^№2Сй(ЭДТА) + 2H2O
Cd(OH)2+K2H2^TA) ^ K2Cd(ЭДТА) + 2 H2O.
Водную суспензию карбоната кадмия и этилендиаминтетрауксусной кислоты нагревают до полного растворения веществ: CdC0з + Н4(ЭДТА) ^ CdH2(ЭДТА) + Н2О+ СО2, после чего добавляют растворы №0Н, КОН, Na2C0з, К2СО3, N-40- или другие до достижения заданного значения рН: CdH2(ЭДТА) + 2 Cs0H ^ Cs2Cd(ЭДТА) + 2-20.
Можно растворить в воде производимый промышленностью кристаллический комплекс Na2Cd(ЭДТА)■4H20.
Этими способами готовят электролиты кадмирования, не содержащие иных анионов, кроме этилендиаминтетраацетата.
При добавлении раствора соли кадмия(+2) (сульфата, хлорида, нитрата, тетрафторобора-та, формиата, ацетата или другой) к водному раствору этилендиаминтетраацетата натрия (или калия) получается электролит, содержащий второй анион (хлорид, сульфат, ацетат или другой):
CdS04 + №4(ЭДТА) ^ Na2Cd(ЭДТА) + Na2S04 Cd(CHзC00)2 + К4(ЭДТА) ^ K2Cd(ЭДТА) + 2 С-3С00К.
Для приготовления полилигандных электролитов кадмирования сначала растворяют Cd0 в нагретом растворе №2^(эДтА), затем полученный раствор этилендиаминтетраацета-та кадмия(+2) смешивают с водным раствором К4Р2О7 и вводят другие необходимые компоненты [58] или добавляют раствор CdS04 к раствору, содержащему №2-2(ЭДТА), №0- (КО-) и полиэтиленполиамин [49].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Аминокарбоновые кислоты и, особенно аминополикарбоновые кислоты, не только образуют термодинамически прочные, растворимые в воде комплексы с кадмием(+2), но и эффективно адсорбируются на катоде, что приводит к формированию из ами-но(поли)карбоксилатных электролитов с высоким выходом по току мелкокристаллических, однородных, ровных кадмиевых покрытий, хорошо сцепленных с основой. Аминополикар-боксилатные электролиты кадмирования характеризуются высокой устойчивостью в работе, отличной рассеивающей способностью.
Кадмий(+2) в комплексах с анионами этилендиаминтетрауксусной кислоты (максимальная парциальная дентатность лиганда равна шести) чаще всего проявляет координационное число семь, поэтому для этого катиона характерно образование в водном растворе смешаннолигандных комплексов ^(ЭДТА^]", которые могут играть опреде-
ляющую роль в процессах адсорбирования этилендиаминтетраацетатов кадмия (+2) на катоде и последующего их электрохимического разряда с образованием кадмиевого покрытия.
Соединения кадмия(+2), в том числе соли кадмия(+2) в составе электролитов, а также продукты коррозии кадмиевых покрытий, являются весьма токсичными [59, 60]. Кад-мий(+2), связанный в термодинамически прочные комплексы с малотоксичным и ами-нополикарбоновымикислотами, особенно с этилендиаминтетрауксусной или с диэтилен-триаминпентауксусной кислотами, значительно менее опасен для человека, животных и растений, чем аква-ионы кадмия(+2) [61-65]. Несмотря на это кадмирование, даже в комплексонатных электролитах, следует производить только в исключительных случаях, стараясь вместо кадмия использовать сплавы менее опасных металлов, которые обладают сходными защитными и эксплуатационными свойствами. В этом отношении хорошо зарекомендовали себя некоторые покрытия сплавами цинка с оловом, молибденом, кобальтом, железом, никелем, индием, бором, а также ряд других покрытий [66-70].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вахманцева Н.И. Изучение и разработка три-лонатно-пирофосфатного электролита кадмирования : дис. ... канд. техн. наук. Томск, 1978. 196 с.
2. Чернявский В.Ф. Электрокристаллизация кадмия из кислых и слабокислых растворов в присутствии технических органических веществ : дис. ... канд. техн. наук. Ворошиловград,1984. 136 с.
3. Перистая Г.А. Электроосаждение кадмия, индия и сплава индий-кадмий из виннокислых электролитов : дис. ... канд. техн. наук. Пенза, 1999. 163 с.
4. Кравченко Д.В. Разработка процесса электроосаждения кадмиевых покрытий из сульфатно-аммонийного электролита в присутствии ЦКН-04 и ЦКН-04С : дис. ... канд. техн. наук. Москва, 2018. 115 с.
5. Архипов Е.А. Разработка процесса электрохимического кадмирования в присутствии универсальной композиции органических добавок : дис. ... канд. техн. наук. Москва, 2021. 138 с.
6. ГОСТ 9.305-84. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий. Москва : Изд-во Стандартов, 2003. 104 с.
7. Афонин Е.Г. Перхлоратные электролиты кадмирования // Труды XXI Российской межведомственной научно-технической конференции «Новые информационные технологии в системах связи и управления». Калуга : Изд-во Ноосфера, 2022. С. 286-294.
8. Афонин Е.Г Водные дифосфатные и трипо-лифосфатные электролиты кадмирования // Труды XXI Российской межведомственной научно-
технической конференции «Новые информационные технологии в системах связи и управления». Калуга : Изд-во Ноосфера, 2022. С. 274-285 .
9. Kiss T., Sövago I., Gergely A. Critical survey of stability constans of complexes of glycine // Pure and applied chemistry. 1991. V. 63. № 4. P. 597-638. http://dx.doi.org/10.1351/pac199163040597.
10. Casale A., De Robertis A., De Stefano C., Gianguzza A., Patane G., Rigano C., Sammartano S. Thermodynamic parameters for the formation of glycine complexes with magnesium(II), calcium(II), lead(II), man-ganese(II), cobalt(II), nickel(II), zinc(II) and cadmium(II) at different temperatures and ionic strengths, with particular reference to natural fluid conditions // Thermochimica acta. 1995. V. 255. P. 109-141. https://doi.org/10.1016/0040-6031(94)02181-M.
11. Anderegg G., Arnaud-Neu F., Delgado R., Felcman J., Popov K. Critical evaluation of stability constants of metal complexes of complexones for biomedical and environmental applications (IUPAC technical report) // Pure and applied chemistry. 2005. V. 77. № 8. P. 14451495. https://doi.org/10.1351/pac200577081445.
12. Sharma G., Tandon J.P. Potentiometric studies of ternary complex formation: Cu(II), Ni, Zn or Cd iminodiacetic acid/amino-acid complexes // Talanta. 1971. V. 18. № 11. P. 1163-1167. https://doi.org/10.1016/0039-9140(71)80229-1.
13. Anderegg G. Critical survey of stability constants of NTA complexes // Pure and applied chemistry. 1982. V. 54. № 12. P. 2693-2758. http://dx.doi.org/10.1351/ pac198254122693.
14. Tandon J.P., Sharma G. Potentiometric studies on ternary complex formation between Cu(II), Ni(II), Zn(II), Cd(II), nitrilotriacetic аcid and amino acid // Journal für praktische chemie. 1971. V. 313. № 6. P. 993-998. https://doi.org/10.1002/prac.19713130602.
15. Kadima W., Rabenstein D.L. Nuclear magnetic resonance studies of the solution chemistry of metal complexes. 26. Mixed ligand complexes of cadmium, nitrilotri-acetic acid, glutathione, and related ligands // Journal of inorganic biochemistry. 1990. V. 38. № 4. P. 277-288. https://doi.org/10.1016/0162-0134(90)80003-G.
16. Shoukry M.M. Mixed ligand complexes of cad-mium(II) involving nitrilotriacetic acid // Proceedings of the Indian academy of science - Chemical sciences. 1990. V. 102. № 1. P. 19-24. https://doi.org/10.1007/BF02861566.
17. Srivastava S.K., Gupta V.K., Tiwari B.B., Ali I. Electrophoretic determination of stability constants of Zn(II)-and Cd(II)-nitrilotriacetate-penicillamine mixed complexes // Journal of chromatography A. 1993. V. 635. № 1. P. 171175. https://doi.org/10.1016/0021-9673(93)83130-K.
18. Oyama N., Matsuda H., Ohtaki H. A potentiometric study on complex formation of cadmium(II) and lead(II) ions with ethylenediaminetetraacetic acid // Bulletin of the chemical society of Japan. 1977. V. 50. № 2. P. 406-409. https://doi.org/10.1246/bcsj.50.406.
19. Jensen C.F., Deshmukh S., Jakobsen H.J., Inners R.R., Ellis P.D. Cadmium-113 nuclear magnetic resonance studies of cadmium-ethylenediaminetetraacetic acid complexes // Journal of the American chemical society. 1981. V. 103. № 13. P. 3659-3666. https://doi.org/10.1021/ja00403a009.
20. Anderegg G. Critical survey of stability constants of EDTA complexes. Oxford, New York, Toronto, Sydney, Paris, Frankfurt: Pergamon press, 1977. 42 p.
21. Pureu D., Kozlovskii E., Gruzdev M., Kumeev R. Thermodinamic and NMR studies of mixed-ligand complex formation of cadmium ethylenediaminetetraacetate with diamines in an aqueous solution // Journal of thermal analysis and calorimetry. 2011. V. 103. № 3. P. 10731077. https://doi.org/10.1007/s10973-010-1138-5.
22. Васильев В.П., Козловский Е.В., Чистякова Г.В. Термохимия реакций этилендиаминтетраацетатов никеля, меди, цинка и кадмия с иминодиацетатом и нит-рилтриацетатом в водном растворе // Журнал неорганической химии. 1987. Т. 32. № 6. C. 1521-1523.
23. Barrie P.J., Gyani A., Motevalli M., O'Brien P. Solid-state cadmium-113 NMR studies on cadmium complexes with glycine, l-alanine, and l-cysteine // Inorganic chemistry. 1993. V. 32. № 18. P. 3862-3867. https://doi.org/10.1021/ic00070a016.
24. Liu B.-X., Xu D.-J. A two-dimensional cadmi-um(II)-iminodiacetate polymer // Acta crystallographica. Sect. E. 2005. V. 61. № 6. P. m1218-m1220.https://doi.org/10.1107/s1600536805015801.
25. Polyakova I.N., Poznyak A.L., Sergienko V.S., Stopolyanskaya L.V. Crystal structure of acid ethylenedi-aminetetraacetates [Cd(H2Edta)(H2O)]2H2O and [Mn(H2O)4][Mn^ffTAXH2O)]2-4H2O // Crystallography reports. 2001. V. 46. № 1. P. 40-45. https://doi.org/10.1134/1.1343124.
26. Solans X., Font-Bardia M., Aguilo M., Arostegui M., Oliva J. Structures of ethylenediaminetetraacetato(3-) metal complexes. I. Complexes with Co, Mg and Cd metals // Acta crystallographica. Sect. C. 1987. V. 43. № 4. P. 648-651. https://doi.org/10.1107/S0108270187094666.
27. Soufeena P.D., Subin Kumar K., Ara-vindhakhan K.K. Novel thermally stable photoluminescent trinuclearcadmium(II) EDTA complex // Materialstoday: Proceedings. 2018. V. 5. № 5. Part 3. P. 16790-16799. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.06.017.
28. Wang X.F., Wang Y.F., Wang J., Zhang Zh.H., Gao J., Liu B., Jiang Y.Ch., Zhang X.D. Synthesis and structures of seven-coordinate K3[Cd(Dtpa)], K2[Cd(H2O)4][Cd(Edta)(H2O)]2-2H2O, and Na2[Cd(H2O)4][Cd(Edta)(H2O)]2-2H2O // Russian journal of coordination chemistry. 2008. V. 34. № 8. P. 555-563. https://doi.org/10.1134/s1070328408080010.
29. Yang E.-L., Jiang Y.-L., Wang Y.-L., Liu Q.-Y. Poly[[aqua(|J7-ethylenediaminetetraacetato)dicadmi-um(II)] monohydrate] // Acta crystallographyca. Sect. C. 2010. V. 66. № 9. P. m231-m234. https://doi.org/10.1107/ s0108270110029124.
30. Порай-Кошиц М.А., Полынова Т.Н. Стереохимия комплексонатов металлов на основе этиленди-аминтетрауксусной кислоты и её диаминных аналогов // Координационная химия. 1984. Т. 10. № 6. С. 725772.
31. Solans X., Font-Altaba M., Oliva J., Herrera J. Crystal structures of ethylenediaminetetraacetato metal complexes. II. Catena-2,2,2,2-tetraaqua-j-ethylenediaminetetraacetato-cadmiummanganese dihy-drate, [Cd(C10H12№O8)Mn(OH2)4]n-2nH2O // Acta crystallographica. Sect. C. 1985. V. 41. № 7. P. 1020-1022. https://doi.org/10.1107/s0108270185006412.
32. Balmont-Sánchez J.C., Ruiz-González N., Frontera A., Matilla-Hernández A., Castiñeiras A., Niclós-Gutiérrez J. Anion-cation recognition pattern, thermal stability and DFT-calculation in the crystal structure of H2dap[Cd(HEDTA)(H2O)] salt (H2dap = №(N3,N7)-2,6-diaminopurinium cation II Crystals. 2020. V. 10. № 4. 304. https:lldoi.orgl10.3390lcryst10040304.
33. Дятлова H.M., Тёмкина В.Я., Попов К.И. Ком-плексоны и комплексонаты металлов. M. : Химия. 1988. 544 с.
34. Vlannes P.N., Strauss S.W., Brown B.F. Cadmium electroplating. U. S. Patent № 2862860. Patented 1958.
35. Кудрявцев Н.Т., Тютина KM., Фатх-Aлла MM, Тюрина H.A. Способ электролитического кадмирования. Aвт. свид. СССР № 166868. Опубл. 1964.
36. Фатх-Aлла MM, Кудрявцев Н.Т., Тютина KM. Электролитическое кадмирование из нецианистых комплексных электролитов II Защита металлов. 1965. Т. 1. № 3. С. 308-313.
37. Кудрявцев Н.Т. Электрохимические покрытия металлами. Mосква : Химия, 1979. 352 с.
38. Городыский A.B., Кублановский В.С., Ники-тенко В.Н., Литовченко К.И. Mассоперенос при электрохимическом выделении кадмия(11) из иминодиук-сусных электролитов II Электрохимия. 1982. Т. 18. № 11. С. 1468-1473.
39. Nikitenko V.N., Litovchenko K.I., Kubla-novsky V.S. Concentration variation in the diffusion layer accompanying reduction of cadmium(II) from the iminodi-acetate electrolyte II Russian journal of electrochemistry. 1998. V. 34. № 5. P. 435-439. eLIBRARY ID: 27831592.EDN: https:IIelibrary.ruIXLAZYL.
40. Липин A.K, Успенский С.И., Mатвеева H.A. Электролит для осаждения металлов. Aвт. свид. СССР № 177733. Опубл. 1965.
41. Joachim T., Beckwith M.M. Method and composition for electroplating cadmium (B).U. S. Patent № 3577327. Patented 1971.
42. Бгорушкина H.H., Сергушева В.П., Mалини-на И.И., Павлова ЛА, Успенский С.И., Усачева Г.П. Электролит кадмирования. Am". свид. СССР № 918338. Опубл. 1982.
43. Богатырев Ab. Электролит кадмирования. Arn^ свид. СССР № 1211341. Опубл. 1986.
44. Ильин B.A. Краткий справочник гальванотехника. СПб. : Политехника, 1993.
45. Лернер M.E., Галушко АД. Ванна для гальванического кадмирования. Arn^ свид. СССР № 117893. Опубл. 1958.
46. Джафаров ЭА, Mусаев A.H. Электроосаждение кадмия из щелочных этилендиаминтетраацетат-ных электролитов II Доклады AH Аербайджанской ССР. 1966. Вып. 22. № 9. С. 3-34.
47. Сажумян A., Захарян Э. Бесцианистое кад-мирование на основе трилона Б II Промышленность Aрмении. 1968. № 5. С. 70-71.
48. Напух О.С., Ложкина Т.В. Электроосаждение кадмия из трилонатного электролита II Защита металлов. 1972. Т. 8. № 2. С. 216-218.
49. Чебоксаров B.A., Гутман A.Q, Юшкова ЗА Электролит для электролитического кадмирования. Arn^ свид. СССР № 333220. Опубл. 1972.
50. Ковязина Л.И., Буторина К.Н., Овчинникова Т.М. Исследование возможности применения трилона Б в электролите кадмирования // Журнал прикладной химии. 1974. Т. 47. № 5. С. 59-61.
51. Подлевских И.П., Ковязина Л.И., Овчинникова Т.М. Исследование возможности сохранения материального баланса трилонатного электролита кадмирования // Журнал прикладной химии. 1974. Т. 47. № 10. С. 2236-2239.
52. Попилов Л.Я. Советы заводскому технологу. Справочное пособие. Ленинград : Лениздат, 1975. 264 с.
53. Кублановский В.С., Литовченко К.И., Никитен-ко В.Н. Трилонатные электролиты кадмирования // Электродные процессы при осаждении и растворении металлов. Киев : Наукова думка, 1978. С. 6-12.
54. Лившиц А.Б., Черкасова Г.С., Лошкарев Ю.М. Электролит кадмирования. Авт. свид. СССР № 665026. Опубл. 1979.
55. Городыский А.В., Кублановский В.С., Ники-тенко В.Н., Литовченко К.И., Козачек В.В. Электролит кадмирования. Авт. свид. СССР № 718501. Опубл. 1980.
56. Ильин В.А. Цинкование, кадмирование, оло-вянирование и свинцевание. Ленинград : Машиностроение, 1983. 87 с.
57. Кублановский В.С., Литовченко К.И., Никитен-ко В.Н., Стезерянский Э.А., Шваб Н.А. Выбор оптимальных параметров пульсирующего тока при электроосаждении кадмия(1|) из трилонатного электролита // Украинский химический журнал. 1986. Т. 52. № 1. С. 32-36.
58. Олешко С.И., Войленко Ю.П., Силаева О.И. Электролит кадмирования. Авт. свид. СССР № 1675396. Опубл. 1991.
59. Sigel A., Sigel H., Sigel R.K.O. Metal ionsin life science. V. 11. Cadmium: From toxicity to essentiality. Dordrecht: Springer science+business media, 2013. 560 p. https://doi.org/10.1007/978-94-007-5179-8.
60. Cadmium toxicity. New aspects in human disease, rice contamination, and cytotoxicity. Editors Himeno S. & Aoshima K. Singapore: Springer nature Singapore pte ltd., 2019. 190 p. https://doi.org/10.1007/978-981-13-3630-0.
61. Scharpf L.G., Hill I.D., Wright P.L., Plank J.B., Keplinger M.L., Calandra J.C. Effect of sodium nitrilotri-acetate on toxicity, teratogenicity, and tissue distribution of cadmium // Nature. 1972. V. 239. № 5369. P. 231-234. https://doi.org/10.1038/239231b0.
62. Cantilena L.R., Klaassen C.D. The effect of eth-ylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and EDTA plus sa-licylate on acute cadmium toxicity and distribution // Toxicology and applied pharmacology. 1980. V. 53. № 3. P. 510-514. https://doi.org/10.1016/0041-008X(80)90363-4.
63. Engström B., Norin H., Jawaid M., Ingman F. Influence of different Cd-EDTA complexes on distribution and toxicity of cadmium in mice after oral or parenteral administration // Acta pharmacologica et toxicological. 1980. V. 46. № 3. P. 219-234. https://doi.org/10.1111/ j1600-0773.1980.tb02446.x.
64. McLeese D.W., Ray S. Toxjcity of CdCh, CdEDTA, CuCl2, and CuEDTA to marine invertebrates // Bulletin of environmental contamination and toxicology. 1986. V. 36. № 1. P. 749-755. https://doi.org/10.1007/BF01623579.
65. Peraferrer C., Martínez M., Poch J., Villaescu-sa I. Toxicity of metal-ethylenediaminetetraacetic acid solution as function of chemical speciation: an approach for toxicity assessment // Archives environmental contamination and toxicology. 2012. V. 63. № 4. P. 484-494. https://doi.org/10.1007/s00244-012-9788-x.
66. Ganesan P., Kumaraguru S.P., Popov B.N. Development of compositionally modulated multilayer Zn-Ni deposits as replacement for cadmium // Surface and coatings technology. 2007. V. 201. № 18. P. 7896-7904. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2007.03.033.
67. 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.
68. Agüero A., del Hoyo J.C., García de Blas J., García M., Gutiérrez M., Madueño L., Ulargui S. Aluminum slurry coatings to replace cadmium for aeronautic application // Surface and coatings technology. 2012. V. 213. P. 229-238. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.10.052.
69. Таранцева К.Р., Николотов А.Д., Эмурлае-ва Э.Р. Электроосаждение сплава олово-цинк из стабилизированного пирофосфатного электролита как альтернатива кадмиевому покрытию // Коррозия: материалы, защита. 2014. № 3. С. 27-30. EDN: https://elibrary.ru/RWOQNH.
70. Stopic M.D., Friedrich B.G. Electrodeposition, characterization and corrosion investigation of galvanic tin-zinc layers from pyrophosphate baths // Military technical courier. 2016. V. 64. № 3. P. 649-669. https://doi:10.5937/vojtehg64-10578.
Информация об авторе
Е. Г. Афонин - кандидат химических наук, старший научный сотрудник, Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств.
REFERENCES
1. Vakhmantseva, N.I. Study and development of tri-lonate-pyrophosphate electrolyte for cadmium plating. Candidate's thesis. Tomsk, 1978. 196 p. (In Russ.).
2. Chernyavsky, V.F. Electrocrystallization of cadmium from acid and slightly acid solutions containing technical grade organic substances. Candidate's thesis. Voroshilovgrad, 1984. 136 p. (In Russ.).
3. Peristaya, G.A. Electrodeposition of cadmium, indium and indium-cadmium alloys from tartrate electrolytes. Candidate's thesis. Penza, 1999. 163 p. (In Russ.).
4. Kravchenko, D.V. Development of cadmium coatings electrodeposition process from sulfate-ammonium electrolyte with ЦКН-04 and ЦКН-04С additives. Candidate's thesis. Moscow, 2018. 115 p. (In Russ.).
5. Arkhipov, E.A. Development of cadmium electro-deposition process with universal composition of organic additives. Candidate's thesis. Moscow, 2021. 138 p. (In Russ.).
6. HOST 9.305-84. Metal and non-metal inorganic coatings. Technological process operations for coating production. Moscow: Standards publishing house, 2003. 104 p. (In Russ.).
7. Afonin, E.G. Perchlorate electrolytes for cadmium electroplating // Proceedings of the 21th Russian interdepartmental scientific and technical conference «New information technologies in communication and control systems». Kaluga, Noosfera publ., 2022. P. 286-294. (In Russ.).
8. Afonin, E.G. Aqueous diphosphate and tripoly-phosphate electrolytes for cadmium electroplating // Proceedings of the 21th Russian interdepartmental scientific and technical conference «New information technologies in communication and control systems. Kaluga, Noosfera publ., 2022. P. 274-285. (In Russ.).
9. Kiss, T., Sôvâgo, I. & Gergely, A. (1991). Critical survey of stability constans of complexes of glycine // Pure and applied chemistry, 63(4), 597-638. http://dx.doi.org/ 10.1351/pac199163040597.
10. Casale, A., De Robertis, A., De Stefano, C., Gianguzza, A., Patanè, G., Rigano, C. & Sammartano, S. (1995). Thermodynamic parameters for the formation of glycine complexes with magnesium(II), calcium(II), lead(II), manganese(II), cobalt(II), nickel(II), zinc(II) and cadmium(II) at different temperatures and ionic strengths, with particular reference to natural fluid conditions // Thermochimica acta, 255,109-141. https://doi.org/10.1016/0040-6031(94)02181-M.
11. Anderegg, G., Arnaud-Neu, F., Delgado, R., Felcman, J. & Popov, K. (2005). Critical evaluation of stability constants of metal complexes of complexones for biomedical and environmental applications (IUPAC technical report) // Pure and applied chemistry, 77(8), 1445-1495. https://doi.org/10.1351/pac200577081445.
12. Sharma, G. & Tandon, J.P. (1971). Potentiometric studies of ternary complex formation: Cu(II), Ni, Zn or Cd iminodiacetic acid/amino-acid complexes // Talanta,18(11), 1163-1167. https://doi.org/10.1016/0039-9140(71 )80229-1.
13. Anderegg, G. (1982). Critical survey of stability constants of NTA complexes // Pure and applied chemistry, 54(12), 2693-2758. http://dx.doi.org/10.1351/ pac198254122693.
14. Tandon, J.P. & Sharma, G. (1971). Potentiometric studies on ternary complex formation between Cu(II), Ni(II), Zn(II), Cd(II), nitrilotriacetic acid and amino acid // Journal für praktische chemie, 313(6), 993-998. https://doi.org/ 10.1002/prac.19713130602.
15. Kadima, W. & Rabenstein, D.L. (1990). Nuclear magnetic resonance studies of the solution chemistry of metal complexes. 26. Mixed ligand complexes of cadmium, nitrilotriacetic acid, glutathione, and related ligands // Journal of inorganic biochemistry, 38(4), 277-288. https://doi.org/ 10.1016/0162-0134(90)80003-G.
16. Shoukry, M.M. (1990). Mixed ligand complexes of cadmium(II) involving nitrilotriacetic acid // Proceedings of the Indian academy of science - Chemical sciences, 102(1), 19-24. https://doi.org/10.1007/BF02861566.
17. Srivastava, S.K., Gupta, V.K., Tiwari, B.B. & Ali, I. (1993). Electrophoretic determination of stability constants of Zn(II)- and Cd(II)-nitrilotriacetate-penicillamine mixed complexes // Journal of chromatography A, 635(1), 171-175. https://doi.org/10.1016/0021-9673(93)83130-K.
18. Oyama, N., Matsuda, H. & Ohtaki, H. (1977). A potentiometric study on complex formation of cadmium(II) and lead(II) ions with ethylenediaminetetraacetic acid // Bulletin of the chemical society of Japan, 50(2), 406-409. https://doi.org/10.1246/bcsj.50.406.
19. Jensen, C.F., Deshmukh, S., Jakobsen, H.J., Inners, R.R. & Ellis, P.D. (1981). Cadmium-113 nuclear magnetic resonance studies of cadmium-ethylenediaminetetraacetic acid complexes // Journal of the American chemical society, 103(13), 3659-3666. https://doi.org/10.1021/ja00403a009.
20. Anderegg, G. Critical survey of stability constants of EDTA complexes. Oxford, New York, Toronto, Sydney, Paris, Frankfurt : Pergamon press, 1977. 42 p.
21. Pureu, D., Kozlovskii, E., Gruzdev, M. & Ku-meev, R. (2011). Thermodinamic and NMR studies of mixed-ligand complex formation of cadmium ethylenedia-minetetraacetate with diamines in an aqueous solution // Journal of thermal analysis and calorimetry, 103(3), 10731077. https://doi.org/10.1007/s10973-010-1138-5.
22. Vasilev, V.P., Kozlovskij, E.V. & Chistyakova, G.V. (1987). Thermochemistry of reactions of nickel, copper, zinc and cadmium ethylenediaminetetraacetates with iminodiac-etate and nitrilotriacetate in aqueous solutions // Journal of inorganic chemistry, 32(6), 1521-1523. (In Russ.).
23. Barrie, P.J., Gyani, A., Motevalli, M. & O'Brien, P. (1993). Solid-state cadmium-113 NMR studies on cadmium complexes with glycine, l-alanine, and l-cysteine // Inorganic chemistry, 32(18), 3862-3867. https://doi.org/10.1021/ ic00070a016.
24. Liu, B.-X. & Xu, D.-J. (2005). A two-dimensional cadmium(II)-iminodiacetate polymer // Acta crystallographica. Sect. E, 61(6), m1218-m1220. https://doi.org/ 10.1107/s1600536805015801.
25. Polyakova, I.N., Poznyak, A.L., Sergienko, V.S. & Stopolyanskaya, L.V. (2001). Crystal structure of acid ethylenediaminetetraacetates [Cd(H2Edta)(H2O)]2H2O and [Mn(H2O)4][Mn^ffrA)(H2O)]2-4H2O // Crystallography reports, 46(1), 40-45. https://doi.org/10.1134/1. 1343124.
26. Solans, X., Font-Bardia, M., Aguilo, M., Aro-stegui, M. & Oliva, J. (1987). Structures of ethylenedia-minetetraacetato(3-) metal complexes. I. Complexes with Co, Mg and Cd metals // Acta crystallographica. Sect. C, 43(4), 648-651. https://doi.org/10.1107/S0108270187094666.
27. Soufeena, P.D., Subin Kumar, K. & Ara-vindhakhan, K.K. (2018). Novel thermally stable photoluminescent trinuclearcadmium(II) EDTA complex // Materials today: Proceedings, 5(5), Part 3, 16790-16799. https://doi.org/ 10.1016/j.matpr.2018.06.017.
28. Wang, X.F., Wang, Y.F., Wang, J., Zhang, Zh.H., Gao, J., Liu, B., Jiang, Y.Ch. & Zhang, X.D. (2008). Synthesis and structures of seven-coordinate K3[Cd(Dtpa)], K2[Cd(H2O)4][Cd(Edta(H2O)]2-2H2O, and Na2[Cd(H2O)4][Cd(Edta)(H2O)]2-2H2O // Russian journal of coordination chemistry, 34(8), 555-563. https://doi.org/10.1134/s1070328408080010.
29. Yang, E.-L., Jiang, Y.-L., Wang, Y.-L. & Liu, Q.-Y. (2010). Poly[[aqua(j7-ethylenediaminetetraace-tato)dicadmium(II)] monohydrate] // Acta crystallographyca. Sect. C, 66(9), m231-m234. https://doi.org/10.1107/ s0108270110029124.
30. Poray-Koshits, M.A. & Polynova, T.N. (1984). Stereochemistry of metal complexonates based on ethylenedi-aminetetraacetic acid and its diamine analogues // Coordination chemistry, 10(6), 725-772. (In Russ.).
31. Solans, X., Font-Altaba, M., Oliva, J. & Herrera, J. (1985). Crystal structures of ethylenediaminetetraacetato-metal complexes. II. Catena-2,2,2,2-tetraaqua-j-
ethylenediaminetetraacetato-cadmiummanganese dihy-drate, [Cd(CioHi2№O8)Mn(OH2)4]n-2nH2O // Acta crystallographica. Sect. C. 41(7), 1020-1022. https://doi.org/10.1107/ s0108270185006412.
32. Balmont-Sánchez, J.C., Ruiz-González, N., Frontera, A., Matilla-Hernández, A., Castiñeiras, A. & Niclós-Gutiérrez, J. (2020). Anion-cation recognition pattern, thermal stability and DFT-calculation in the crystal structure of H2dap[Cd(HEDTA)(H2O)] salt (№dap = №(N3,N7)-2,6-diaminopurinium cation // Crystals, 10(4), 304. https://doi.org/10.3390/cryst10040304.
33. Dyatlova, N.M., Temkina, V.Ya. & Popov, K.I. (1988). Complexones and metals complexonates. Moscow: Chemistry publ. 544 p. (In Russ.).
34. Vlannes, P.N., Strauss, S.W. & Brown, B.F. Cadmium electroplating. U. S. Patent № 2862860. Patented 1958.
35. Kudryavtsev, N.T., Tyutina, K.M., Fatkh-Alla, M.I. & Tyurina, N.A. Method for electrolytic cadmium plating. USSR author's certificate № 166868.Published 1964. (In Russ.).
36. Fatkh-Alla, M.I., Kudryavtsev, N.T. & Tyutina, K.M. (1965). Cadmium electrolytic plating from noncyanyde complex electrolytes // Protection of metals, 1(3), 308-313. (In Russ.).
37. Kudryavtsev, N.T. (1979). Electrochemical metal coatings. Moscow: Chemistry publ. 352 p. (In Russ.).
38. Gorodiskiy, A.V., Kublanovskiy, V.S., Nikiten-ko, V.N., Litovchenko, K.I. (1982). Mass transfer in electrochemical separation of cadmium(II) from iminodiacetic electrolytes // Electrochemistry, 18(11), 1468-1473. (In Russ.).
39. Nikitenko, V.N., Litovchenko, K.I. & Kublanovskiy, V.S. (1998). Concentration variation in the diffusion layer accompanying reduction of cadmium(II) from the imi-nodiacetate electrolyte // Russian journal of electrochemistry, 34(5), 435-439. eLIBRARY ID: 27831592. EDN: https://elibrary.ru/XLAZYL.
40. Lipin, A.I., Uspenskiy, S.I. & Matveeva, N.A. Electrolyte for metals deposition. USSR author's certificate № 177733. Published 1965. (In Russ.).
41. Joachim, T. & Beckwith, M.M. Method and composition for electroplating cadmium (B).U. S. Patent № 3577327. Patented 1971.
42. Egorushkina, N.N., Sergusheva, V.P., Malinina, I.I., Pavlova, L.A., Uspenskiy, S.I. & Usacheva, G.P. Cadmium plating bath. USSR author's certificate № 918338. Published 1982. (In Russ.).
43. Bogatyrev, A.B. Cadmium plating bath. USSR author's certificate № 1211341. Published 1986. (In Russ.).
44. Ilin, V.A. (1993).The brief guide for electroplater. Saint Petersburg: Polytechnics publ.
45. Lerner, M.E. & Galushko, A.D. Bath for cadmium plating. USSR author's certificate № 117893. Published 1958. (In Russ.).
46. Dzhafarov, E.A. & Musaev, A.N. (1966). Cadmium electrodeposition from alkaline ethylenediaminetetraace-tate electrolyte // Doklady akademii nauk azerbaydzhanskoy SSR, 22(9), 32-34. (In Russ.).
47. Sazhumyan, A. & Zakharyan, E. (1968). Noncya-nide cadmium plating on the base of trilone B // Industry of Armenia, (5), 70-71.
48. Napukh, O.S. & Lozhkina, T.V. (1972). Cadmium electrodeposition from ethylenediaminetetraacetate electrolyte // Protection of metals, 8(2), 216-218. (In Russ.).
49. Cheboksarov, V.A., Gutman, A.S. & Yushko-va, Z.A. Electrolyte for cadmium electrolytic plating. USSR author's certificate № 333220. Published 1972. (In Russ.).
50. Kovyazina, L.I., Butorina, K.N. & Ovchinniko-va, T.M. (1974). Study of applicability of trilone B in the cadmium plating electrolyte // Journal of applied chemistry, 47(5), 59-61. (In Russ.).
51. Podlevskikh, I.P., Kovyazina, L.I. & Ovchinniko-va, T.M. (1974). Study of possibility of material balance in the cadmium plating electrolyte // Journal of applied chemistry, 47(10), 2236-2239. (In Russ.).
52. Popilov, L.Y. Advices for factory technologist. Reference book. Leningrad: Lenizdat publ., 1975. 264 p. (In Russ.).
53. Kublanovskiy, V.S., Litovchenko, K.I. & Nikiten-ko, V.N. (1978). Trilonate electrolytes for cadmium plating // Electrode processes by deposition and dissolution of metals. Kiev: Naukova dumka, P. 6-12. (In Russ.).
54. Livshits, A.B., Cherkasova, G.S. & Losh-karev, Yu.M. Electrolyte for cadmium plating. USSR author's certificate № 665026. Published 1979. (In Russ.).
55. Gorodiskiy, A.V., Kublanovskiy, V.S., Nikiten-ko, V.N., Litovchenko, K.I. & Kozachek, V.V. Electrolyte for cadmium plating. USSR author's certificate № 718501. Published 1980. (In Russ.).
56. Ilin, V.A. (1983). Zinc, cadmium, tin, and lead plating. Leningrad: Mechanical engineering publ. 87 p. (In Russ.).
57. Kublanovskiy, V.S., Litovchenko, K.I., Nikiten-ko, V.N., Stezeryanskiy, E.A. & Shvab, N.A. (1986). The choice of the optimum parameters of a pulsed current in the electrodeposition of cadmium(II) from a trilonate electrolyte // Ukrainian chemistry journal, 52(1), 32-36. (In Russ.).
58. Oleshko, S.I., Voylenko, Yu.P. & Silaeva, O.I. Electrolyte for cadmium plating. USSR author's certificate № 1675396. Published 1991. (In Russ.).
59. Sigel, A., Sigel, H. & Sigel, R.K.O. (2013). Metal ionsin life science. V. 11. Cadmium: From toxicity to essentiality. Dordrecht: Springer science+business media. 560 p. https://doi.org/10.1007/978-94-007-5179-8.
60. Cadmium toxicity. New aspects in human disease, rice contamination, and cytotoxicity. (2019). Editors Himeno S. & Aoshima K. Singapore: Springer nature Singapore pte ltd. 190 p. https://doi.org/10.1007/978-981-13-3630-0.
61. Scharpf, L.G., Hill, I.D., Wright, P.L., Plank, J.B., Keplinger, M.L. & Calandra, J.C. (1972). Effect of sodium nitrilotriacetate on toxicity, teratogenicity, and tissue distribution of cadmium // Nature, 239(5369), 231-234. https://doi.org/10.1038/239231 b0.
62. Cantilena, L.R., Klaassen, C.D. (1980). The effect of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and EDTA plus salicylate on acute cadmium toxicity and distribution II Toxicology and applied pharmacology, 53(3), 510-514. https:lldoi.orgl10.1016I0041-008X(80)90363-4.
63. Engström, B., Norin, H., Jawaid, M. & Ingman, F. (1980). Influence of different Cd-EDTA complexes on distribution and toxicity of cadmium in mice after oral or parenteral administration II Acta pharmacologica et toxicological, 46(3), 219-234. https:IIdoi.orgI10.1111Ij1600-0773.1980. tb02446.x.
64. McLeese, D.W. & Ray, S. (1986). Toxjcity of CdCl2, CdEDTA, CuCl2, and CuEDTA to marine invertebrates II Bulletin of environmental contamination and toxicology, 36(1), 749-755. https:IIdoi.orgI10.1007IBF01623579.
65. Peraferrer, C., Martínez, M., Poch, J. & Villaescu-sa, I. (2012). Toxicity of metal-ethylenediaminetetraacetic acid solution as function of chemical speciation: an approach for toxicity assessment II Archives environmental contamination and toxicology, 63(4), 484-494. https:lldoi.orgl10.1007Is00244-012-9788-x.
66. Ganesan, P., Kumaraguru, S.P., Popov, B.N. (2007). Development of compositionally modulated multilayer Zn-Ni deposits as replacement for cadmium II Surface and coatings technology, 201(18), 7896-7904. https:lldoi.orgl10.1016lj.surfcoat.2007.03.033.
67. Conde, A., Arenas, M.A. & de Damborenea, J.J. (2011). Electrodeposition of Zn-Ni coatings as Cd replacement for corrosion protection of high strength steel II Corrosion science, 53(4), 1489-1497. https:lldoi.orgl10.1016l j.corsci.2011.01.021.
68. Agüero, A., del Hoyo, J.C., García de Blas, J., García, M., Gutiérrez, M., Madueño, L. & Ulargui, S. (2012). Aluminum slurry coatings to replace cadmium for aeronautic application II Surface and coatings technology, 213, 229238. https:lldoi.orgl10.1016yj.surfcoat.2012.10.052.
69. Tarantseva, K.R., Nikolotov, A.D. & Emurlae-va, E.P. (2014). Electrodeposition of zinc-tin alloy from stabilized pyrophosphate electrolyte as alternative of cadmium coating II Corrosion: materials, protection, (3), 27-30. (In Russ.). EDN: https:IIelibrary.ruIRWOQNH.
70. Stopic, M.D. & Friedrich, B.G. (2016). Electrodeposition, characterization and corrosion investigation of galvanic tin-zinc layers from pyrophosphate baths II Military technical courier, 64(3), 649-669. https:lldoi:10.5937lvojtehg64-10578.
Information about the author
E.G. Afonin - seniorresearcher, Kaluga re-searchinstitute of telemechanical devices.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. The authors declare that there is no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 26 июня 2023; одобрена после рецензирования 29 февраля 2024; принята к публикации 05 марта 2024.
The article was received by the editorial board on 26 June 2023; approved after editing on 29 Feb 2024; accepted for publication on 05 Mar 2024.
