Гальванические покрытия Справочник Ю.Д.Гамбург 2006-600 (1074331), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Иногда в дополнение к ним завешивают свинцовые аноды. 3.! О. Легкоплавкие металлы 3. 10.1. Свинец Свинец сравнительно редко используется в качестве индивидуального гальванического покрытия. Это мягкий металл, не обладающий декоративным внешним видом. Свинцевание применяют главным образом для защиты сплавов железа, меди и алюминия от коррозии под действием серной кислоты и других соединений, содержащих серу. Беспорисгые свинцовые покрытия толщиной 50 — 150 мкм и более довольно стойки в парах сероводорода и сернистого газа, в хромовой кислоте.
Покрьпия устойчивы на воздухе, в ряде органических сред (например, в бензине и других жидких топливах), в атмосфере хлора. Такая стойкость связана с образованием толстых защитных пленок. В тех средах, где образуемые соединения растворимы, свинец не)стойчив — в частности, в уксусной кислоте, щелочах, в азотной кислоте и нитратах.
Наряду с этим свинец обладает хорошими антифрикционными свойствами. Специфической обласп ю применения свинцовых покрытий является собственно гальванотехника, где свинцеванию подвергают подвески (для их защиты от растворения в некоторых электролитах, например цри электроцолировании). Свинец используют в качестве нерастворимых анодов, а также для футеровки электролизеров. Ни по механическим, ни по электрическим характеристикам свинцовые покрытия интереса не представляют. Можно отметить лишь легкость деформации освинцованных изделий из железа, в связи с чем их удобно использовать для штамповки. Сам свинец, его соединения и электролиты для осаждения свинца довольно токсичны. Составы растворов и условия осаждения Составы растворов свинцевания очень просты и содержат 150 — 200 г/л фторбората или фенолсульфоната свинца. В первом случае раствор содержит еще 50 †1 г/л борфтористоводородной и 20 г/л борной кислоты, а во втором — 25 — 40 г/л парафенолсульфоновой кислоты.
При их приготовлении сначала растворяют соль свинца, которую можно получать непосредственным растворением карбоната свинца в соответствующих кислотах. Затем добавляется кислота. В качестве коллоидной поверхностно-активной добавки обычно рекомендуют использовать мездровый (столярный) клей, который предварительно замачивают в отдельной емкости для набухания. Используют также желатин. После введения добавок раствор доводят водой до необходимого объема. Борную кислоту также растворяют отдельно.
Работают эти растворы при 20 — 30 'С и плотности тока 1,0 — 1,5 А/дм', со свинцовыми анодами. При отсутствии фторбората свинца его можно приготовить путем добавления к борфтористоводородной кислоте оксида, карбоната (или основного карбоната) двухвалентного свинца. Если во фторборатном растворе анодно растворить 20 — 30 г/л индия (со стальными катодами, при анодной плотности тока 5 А/дм'), то из полученного раствора можно осаждать сплав свинец — индий, обладающий высокими антифрикционными свойствами.
3. 10.2. Кадлгий В силу токсичности соединений кадмия, а также более высокой стоимости он применяется в промышленности много реже, чем цинк, хотя по коррозионно-защитным свойствам эти два металла близки. Обычно подчеркивают более высокую стойкость кадмия в морской атмосфере и вообще во влажном климате.
Наряду с чистым кадмием применяют покрытия из его сплавов с оловом, никелем и цинком. Электроосюкдение кадмия, как и цинкование, производят из кислых растворов, имеющих относительно низкую РС, цианидных и хлораммонийных. Несколько употребительных составов (в г/л) приведены в табл. 3.10. Таблица 3.10 (1 82 ГЛИА 3. Технологии нанесение покоыгиий металлами и сплавами Раствор Мо 1 готовят, растворяя отдельно в горячей воде сульфат кадмия, сульфат аммония и уротропин (гексаметилентетрамин). Растворы сливают вместе в рабочей ванне и добавляют диспергатор НФ (технический, марки Б). Затем после перемешивания раствор подкисляют слабым (3%-м) раствором серной кислоты до рН около 5, после чего можно ввести предварительно отдельно растворенный в небольшом количестве воды препарат ОС-20 (при перемешивании).
Раствор прорабатывают при катодной плотности тока 1,5 А/дмг, предварительно подкислив раствор до рН около 2. Для удаления органических загрязнений проводят проработку при анодной плотности тока около 6 А/дмг, после подкисления до рН 1,2. Цианидный раствор (М 2) получают растворением в растворе цианида натрия подготовленной заранее кашицы из оксида кадмия (либо свежеосажденного гидроксида), и только после полного растворения добавляют растворы щелочи и затем остальные компоненты, также в виде отдельно приготовленных растворов.
В раствор вводят 8 — 12 г/л декстрина. Хлораммонийный раствор (М 3) готовят следующим образом. В 0,6 от общего объема раствора растворяют последовательно хлориды аммония, кадмия и натрия, после чего добавляют тиомочевину или этиленгликоль, а также заранее замоченный (примерно на сутки) клей (1 — 2 г/л). Прорабатывают такой раствор при 0,3 — 0,4 А/дм'. 3.10.3. Сурьма Сурьму в гальванотехнике применяют почти исключительно в виде сплавов (например, с серебром и оловом). Однако и покрытия из чистой сурьмы представляют определенный интерес как коррозионнозащитные. Чистую сурьму можно получип из раствора, содержащего 50 — 100 г/л сурьмянистого ангидрида ЯЬ,Ои 300 — 350 г/л лимонной кислоты (часть которой можно заменить глюконовой) и 200 г/л пятиводного цитрата калия или натрия. Осаждение ведется при температуре 30 — 60 'С с анодами из сурьмы, плотность тока 1 — 3 А/дмг.
Катодный выход по току превышает 95%. 3. 10.4. Висмута Область применения висмута — главным образом в виде сплава с оловом, в котором он препятствует росту нитевидных кристаллов. Чистый висмут применяется значительно реже, например как антифрикционное покрытие, более дешевое, чем индиевое. з.п. и -- ° ° ° ~~~з 1 Наиболее простым раствором для осаждения висмута является фторборатный, содержаший 350 — 380 г/л фторбората висмута и 75 — 90 г/л свободной борфтористоводородной кислоты. Осаждение производится при комнатной температуре при 0,1 — 0,5 А/дм'.
3.10.5. Индий Индий применяют как в виде сплавов со свинцом, кадмием и некоторыми другими металлами, так и в индивидуальном виде. По сравнению со свинцом индий более стоек в среде минеральных смазочных масел, однако более легкоплавок. Индий имеет очень высокие антифрикционные свойства, в связи с чем используется в подшипниках. Для приготовления электролита лучше всего анодно растворять металлический индий в растворе сульфаминовой кислоты при 1, 10 А/дм'. После достижения концентрации сульфамата индия 100 г/л в раствор вводят сульфамат натрия (150 г/л), поваренную соль (50 г/л) и добавки декстрозы (6 — 8 г/л) и 2 г/л триэтаноламина. Электролиз ведут при рН 3,5, комнатной температуре и плотности тока 4 — 6 А/дм', с индиевыми анодами.
Раствор обладает довольно высокими ВТ и РС. Индиевые покрытия можно получить и из сульфатного раствора, содержащего 50 г/л сульфата индия и 10 г/л сульфата натрия (десяти- водного). В раствор, кроме того, вводят 10 — 12 г/л А) (804), 18Н,О и добавку желатина. Осаждение проводится при 20 — 25 'С и плотности тока около 3 А/дм'. Выход по току около 70%, рН раствора 2,0 — 2,7.
3.11. Платиновые неталлы Хотя электрохимическим осаждением можно получить покрытия из всех металлов подгрупп платины и рутения, достаточно широко применяют осаждение трех из них — родня, палладия и платины. 3.11.1. Родий Родий обладает рядом очень ценных свойств, перечисленных ниже, Достоинства 1. Очень высокая твердость (свыше 8000 МПа) и износостойкость, значительный предел прочности, малая эрозия при работе в качестве контактного материала.
2. Очень высокая коррозионная стойкость практически во всех агрессивных средах, включая среды серосодержащие и с высокой влажностью. 3. Устойчив в распюрах плавиковой кислоты, в связи с чем пригоден при обработке устройств с кремниевыми полупроводниками. ~~64 Грыз. ~ г 4. Очень высокая и устойчивая отражательная способность (но несколько ниже, чем у серебра). Пригоден для покрытия отражателей, в том числе поверх серебра. Оптические характеристики стабильны до температуры 350 — 450 'С.
5. Привлекательные декоративные качества. 6. Довольно высокая удельная электропроводносгь, низкое переходное сопротивление. 7. Сплавы родня с никелем, кобальтом, индием, вольфрамом обладают уникальными свойствами (чрезвычайно высокая износостойкость, химическая стойкость и твердость). 8. Обладает барьерными свойствами, пригоден в качестве барьера между слоями меди и золота, железа и серебра, предотвращая их взаимную диффузию. Недоаиаекя 1. Высокие внутренние напряжения (в основном вследствие наводороживания), склонен к растрескиванию при толщинах свыше 3 мкм. 2.
Блеск поверхности покрытий снижается при увеличении их толщины. 3. Процесс осаждения требует высокой чистоты реактивов и воды. Часто возникают трудности при эксплуатации растворов, свойства осадков не всегда хорошо воспроизводятся. 4, Растворы довольно токсичны. Указанные свойства делают родий очень желательным материалом для отражателей, для контактов, особенно работающих в жестких режимах, как очень твердый и износостойкий материал со стабильными до 500 'С свойствами и очень высокой коррозионной стойкостью.
Свойства покрытий остаются стабильными в большинстве сред, в том числе содержащих соединения серы. Основным недостатком родиевых покрытий являются довольно высокие внутренние напряжения, приводящие уже при небольших толщинах к растрескиванию. Составы растворов и условия осаждения Для получения родиевых покрытий, как правило, применяют сернокислые электролиты, содержащие (в г/л) сернокислого родня КЬ,(8О4), 14Н,О 15 — 35, серной кислоты — 40 — 80 и сернокислого магния — 20 — 25. Для снижения внутренних напряжений в покрытии считается целесообразным добавить 10 — 20 г/л сульфаминовой или 2 — 3 г/л селеновой кислоты. Процесс ведется при температуре 18 — 40 'С, плотность тока 0,8 — 2 А/дм', выход по току около 70%.
Аноды — родиевые, причем анодная плотность тока должна быть примерно в 3 раза ниже катодной во избежание окисления ионов родня до более высокой валентности (это бывает заметно З.П.П ......., . ф по изменению цвета раствора). При родировании используют и нерастворимые аноды (платинированный титан или платину). Если отсутствует указанная соль — сульфат родия, то раствор можно приготовить и исходя из хлорида, который является наиболее доступной солью этого металла.
После растворения хлорида в горячей воде к горячему раствору ЙЬС1, добавляют 30%-й раствор щелочи. После выпадения осадка гидроксида родня его необходимо тщательно (многократно) отмыть от следов хлорида, так как хлорид наряду с ионами железа, цинка и меди не должен присутствовать в электролите (их максимальная концентрация около 5 мг/л). Нередко родий переводят в раствор анодным растворением родиевых анодов, особенно при наложении переменного тока промышленной частоты (15 — 50 А/дм') и в присутствии 2 г/л пероксида водорода. Избыток пероксида удаляют кипячением, состав раствора корректируют серной кислотой и дополнительно вводят сульфат магния или сульфаминовую кислоту.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
