pdf.php@id=6114

теризуется хорошей кроющей способностью и может быть применен для покрытия деталей сложного профиля.

Состав электролита в Г/л:

Окись кадм ия................			•	12—15		Борная	кислота	15—20
Хлористый		кадмий •		*	35—40	Клей столярный		0,8—1
Хлористый		аммоний	•	•	180—200
Режим	работы:		катодная плотность				тока DK = 1,5-ь
2 а!дм2',	анодная		плотность			тока	Da — 3-5-4 а/дм'2\
температура		25—30° С;			кислотность pH = 6,3.
Приготовляется этот электролит аналогично аммиа-
катному электролиту				для цинкования.

Хорошие результаты дает электролит для кадмирова­ ния на основе трилона «Б» в качестве комплексообразователя такого состава (в Г/л):

Сернокислый кадмий . . . . . .	42
Едкий кали или едкий натр , .	20
Трилон «Б» (натриевая соль этиле-
нодиаминотетрауксусной кисло-	75
ты) ................
Натрий сернокислый....................	45

Никель сернокислый		....................	1—1,5
Режим работы: плотность		тока	DK — 1,3-ь-1,6			а/дм2
(без перемешивания)	и DK =	2-5-3	а!дмг при	перемеши­
вании; температура	18—25° С; кислотность pH			=	12-г-13.
Поверхность кадмиевых анодов должна быть					в	1,5—

2 раза больше поверхности катода.

Рассеивающая способность электролита хорошая, проч­ ность сцепления покрытия с основой достаточная.

Для замены ядовитых цианистых электролитов для кадмирования предложены составы на основе комплексов кадмия с аминопроизводными:

а) Кадмий сернокислый в Г / л ...............	128
Этилендиамин (в виде 20%-ного вод­	375
ного раствора) в мл/л ....................
Натрий сернокислый в Г / л .................	35
Клей столярны й или ж елатина в Г/л	2

Режим работы: плотность тока 0,7—1,5 а/дм2\ темпе­

ратура 18—30° С;	pH раствора 8,5—9.
б) Окись	кадмия в Г	/	л ...................	40 — 80
Хлористый аммоний		в	Г/л • •	.	180— 190
Этилендиамин (в виде 40% -ного
водного раствора) в мл/л .				.	400— 600
Клей столярны й в		Г/л . . . .			0 ,7 — 1,0

181

Режим работы: плотность тока 0,7—0,9 а/дм2’, темпе­ ратура 17—25° С; pH раствора 9—9,5.

в) Окись кадмия в	Г / л ...............	40
Моноэтаиоламин	(75%-ный)
в мл!л ....................................		400
Хлористый аммоний в Г/л		180
Клей столярный в Г/л ■ . •		■ 0,8—1

Режим работы: плотность тока 0,7—1,0 а]дм2\ темпе­ ратура 18—25° С; pH состава 9—9,5.

Для кадмирования также применяются комплексные полиэтиленполиаминовые электролиты, в которых полу­ чают мелкокристаллические светлые покрытия. Приво­ дим состав такого электролита в Г/л:

Кадмий сернокислый....................	90—ПО
Полиэтиленполиамин....................	100—140
Аммоний сернокислый...................	100—300
Режим работы: плотность тока 0,6—0,8 а/дм2\ темпера­
тура электролита 20—40° С; pH	— 7-г-10; скорость оса­
ждения 15 мк/ч.
Для пассивирования покрытия с получением пленки
радужного оттенка рекомендуется раствор такого состава
(в Г/л):
Хромовый ангидрид....................	150
Азотная кислота . . . .	. . . . 100
Серная кислота ............................	50

Обработка при температуре 20° С в течение 2—4 сек.

ОЛОВЯНИРОВАНИЕ

Олово — серебристо-белый мягкий и пластичный ме­ талл, удельный вес 7,3 Г/см3, атомный вес 118,70, темпе­ ратура плавления 232е С.

Олово электрохимически не защищает железоугле­ родистые сплавы против коррозии, потому что потенциал олова (—0,146 в) менее электроотрицателен, чем потен­ циал железа; поэтому оловянное покрытие защищает черные металлы от ржавления только тогда, когда оно сплошное и беспористое. В противном случае олово даже ускоряет коррозию.

Благодаря низкой температуре плавления олова в про­ мышленности широко применяются покрытия погруже­

182

нием в расплавленный металл. Горячий метод покрытия оловом является наиболее распространенным в произ­ водстве белой жести.

В последнее время для получения беспористых покры­ тий применяются способы гальванического лужения с по­ следующим оплавлением слоя олова путем нагрева в спе­ циальных печах или токами высокой частоты.

Для гальванического лужения применяются кислые электролиты, в которых олово двухвалентное, и щелоч­ ные станнатные электролиты, содержащие олово в четы­

рехвалентной	форме.	из кислых растворов происходит в
Осаждение	олова
2 раза быстрее, чем		из щелочных. 1 а+ч при 100%-ном

выходе по току осаждает из кислого электролита 2,2 Г олова, а из щелочного 1,1 Г. В кислых электролитах допускается более высокая плотность тока. Выход по току в них также выше (90% против 60% в щелочных). Рас­ сеивающая способность кислых электролитов ниже, чем щелочных. Кислые электролиты применяются преимуще­ ственно для покрытия плоских изделий листов и прово­ локи.

Преимуществом щелочных ванн является их высокая рассеивающая способность, что делает их незаменимыми для покрытия изделий сложной формы и получения осадков олова, имеющих очень тонкую структуру. Не­ достатками щелочных электролитов являются: медленность осаждения, неустойчивость состава и пассивирование ано­ дов, . а также необходимость подогрева.

Оловянные покрытия характеризуются хорошим сцеп­ лением с основным металлом и эластичностью; они хорошо выдерживают изгибы, вытяжку и развальцовку; сохра­ няются на резьбе при свинчивании; в свежеосажденном состоянии обладают повышенной способностью к пайке. Покрытия оловом очень пористы; уменьшение пористости достигается оплавлением покрытия, что значительно уве­ личивает его стойкость.

При низких температурах (от +13° С и ниже) покры­ тия становятся хрупкими, так как олово переходит в оерущ. модификацию.

Оловянные покрытия обладают высокой химической стойкостью, они устойчивы к воздействию органических

кислот	и	сероводорода, растворов нейтральных солей
и воды,	а	также в условиях тропической атмосферы;

183

соединения олова относительно безвредны для человече­ ского организма. Эти свойства обусловили широкое применение оловянных покрытий для защиты консервной тары, аппаратуры пищевой промышленности, молочной посуды, столовых приборов и инвентаря. Покрытия оло­ вом обладают хорошей контактной проводимостью, благо­ даря чему они широко используются в электро-и радио­ промышленности.

Толщина оловянных покрытий с подслоем никеля на токопроводящих деталях, изготовленных из стали, должна быть в пределах 18—21 мк (в том числе слой никеля 9 мк, слой олова 9 мк), на деталях из меди и медных сплавов толщина покрытия 12— \Ъмк (в том числе слой никеля 3 мк, олова 9 мк).

При лужении с оплавлением для деталей, подвер­ гающихся пайке, толщина покрытия оловом с подслоем никеля или меди должна быть 6—9 мк (в том числе слой никеля или меди 3—6 мк). Для защиты при азотировании толщина слоя олова дается в пределах 9—12 мк.

Кислые электролиты. Основной солью этих электроли­ тов является сернокислое олово. Кроме того, в электролит добавляют серную кислоту и сернокислый натрий, кото­ рые увеличивают электропроводность раствора. Серная кислота также предупреждает окисление двухвалентного олова в четырехвалентное и выпадение последнего в оса­ док. Для получения мелкокристаллических отложений необходимо вводить коллоидные вещества, как, напри­ мер, клей, желатин, фенол и органические сульфоновые кислоты.

Приводим распространенные составы электролитов для оловянирования (в Г/л):

Сернокислое олово	50	Сернокислый натрий		50
Серная кислота	50	Фенол	...................	10
		Клей столярный		2

Режим работы: плотность тока DK = 1,2 а/дм2; тем­ пература электролита не выше 25° С.

Широкое применение имеет такой электролит (в Г/л):

Сернокислое о л о в о	...............................		54
Серная кислота ..................			100
Карболовая кислота сы рая......................			10
или к р е з о л ..........................................	- • . .	. . .	20—30
» фенол...............			20—30
Клей столярный ..................................		.	1—2

184

Режим работы: плотность тока без перемешивания DK=

= 1^2 а/дм2\	при слабом механическом перемешива­
нии 1)к = 2-4-4	а/дм2', воздушное пеоемешивание не ое-

комендуется; температура 2U—31Г С; выход по току Уи%; аниды иловятшые, их следует 2—3 раза в смену очищать от шлама.

П р и г о т о в л е н и е э л е к т р о л и т а . Сернокис­ лое олово можно получить вытеснением оловом меди из раствора медного купороса и электролизом с помощью пористой перегородки — диафрагмы или без нее. Не­ посредственно растворение олова в серной кислоте про­ текает очень медленно. При получении сернокислого олова по методу вытеснения нужно к раствору купороса, подкисленному серной кислотой, добавлять мелкозерни­ стое гранулированное металлическое олово при нагре­ вании и помешивании. Олово вытесняет из раствора медь с образованием сернокислого олова.

Приготовление электролита методом анодного раство­ рения олова с помощью пористой диафрагмы произво­ дится так. Ванну наполняют водой ниже рабочего уровня на 15 см и добавляют серную кислоту (удельный вес 1,84 Г!см3) из расчета 72 Г/л. На катодные штанги завеши­ вают пористые, изготовленные из кислотоупорной, неглазурованной глины сосуды (3—4 шт.), наполнив их этим же раствором серной кислоты, и помещают в них катоды из очищенных свинцовых или медных полос. На анодные штанги завешивают оловянные аноды. Плотность тока на аноде должна быть 2—3 а/дм2, а на катоде — до 30 а/дм2. При пропускании тока олово с анодов будет переходить в раствор с образованием сернокислого олова. Продол­ жительность растворения зависит от силы тока и объема электролита. За каждый ампер-час в раствор с анода переходит 2 Г олова. Если требуется, согласно рецептуре,- иметь в электролите 54 Г/л сернокислого олова, что соот­ ветствует 30 Г/л металлического олова, то на каждый литр раствора потребуется пропустить 15 а-ч тока.

Отсюда, примерно, для ванны емкостью 600 л, при силе тока в 200 а продолжительность процесса составит

600-15 = 45 ч.

200

В течение процесса необходимо для поддержания уровня через каждые 2 ч добавлять в пористые сосуды воду.

185

После окончания процесса проверяют аналитически содержание олова в растворе, затем добавляют клей и крезол и приступают к проработке ванны, которая может продлиться 10—16 ч.

Фенол или крезол для предупреждения всплывания вводятся в виде смеси со столярным клеем. Клей предва­ рительно следует вымочить в воде в течение суток, затем воду с набухшего клея слить, а клей растворить в горячей воде. После этого раствор клея тщательно смешивается с крезолом или с карболовой кислотой и полученная эмульсия при перемешивании выливается в ванну. Рас­ твор в ванне при этом становится мутным, но скоро светлеет и приобретает нормальный желтовато-зеленый цвет.

Корректирование электролита сводится к периодиче­ скому пополнению его оловом, серной кислотой и к введе­ нию добавок (клей, крезол). Олово добавляется в виде кон­ центрированного раствора сернокислого олова, получен­ ного электролизом или химическим методом. Клей и кре­ зол или карболовая кислота добавляются в виде эмуль­ сии периодически, примерно из расчета 1 П л карболовой кислоты и 0,1 Г!л клея на каждые пропущенные 10 а-ч на 1 л электролита. Серная кислота добавляется непосред­ ственно в ванну при помешивании.

Некоторое применение имеет солянокислый электро­ лит такого состава (в Г1л):

Двухлористое	40	Соляная кислота
о л о в о ...............		(удельный вес	,0,5—1
Фтористый натрий	40	1,19 Г/см3) .
		Клей столярный	1
Режим работы:	плотность	тока 1—1,5 а!дмг\ темпе­
ратура 18—25° С.	п р и	о л о в я н и р о в а н и и
Н е п о л а д к и

в к и с л ы х э л е к т р о л и т а х и их у с т р а н е ­ ние . При нормальной работе осадки олова на катоде получаются плотными гладкими и светлыми. Газовыделение на электродах незначительное, а аноды покры­ ваются черным шламом и поверхность их становится шероховатой.

Темные осадки образуются при наличии в электро­ лите меди, которую можно удалить проработкой током при низком (1—1,5 в) напряжении. Получение грубых

1 86

и неплотных осадков может быть вызвано недостатком поверхностно-активных веществ в электролите; в этом случае следует добавить крезол, фенол или карболовую кислоту.

Грубая крупнокристаллическая структура покрытия на всей поверхности наблюдается при недостатке в элек­ тролите клея.

Пористые осадки получаются при недостатке в элек­ тролите солей олова. Для устранения этого следует доба­ вить в ванну концентрированный раствор сернокислого олова.

Появление нерастворимого в электролите осадка (вследствие гидролиза сернокислого олова) свидетель­ ствует о недостатке серной кислоты в электролите, со­ держание которой следует поддерживать в пределах 40— 50 Г/л.

Значительное газовыделение на анодах указывает на их пассивирование. Поэтому аноды рекомендуется не­ сколько раз в смену вынимать и очищать от корок и шламов. Шлам следует улавливать и использовать при приготовлении сернокислого олова химическим способом.

Получение блестящих оловянных покрытий дости­ гается при введении в электролит, состоящий из серно­ кислого олова и серной кислоты, эмульсии смоляных масел и сульфированных спиртов (актилового, оптилового и гексилового, являющихся продуктом термокрекинга нефти).

Блестящие осадки получают в электролите такого состава:

С ернокислое олово в Г/л			, .	80— 90
Серная кислота в		Г!л	. . .	130— 150
С ульф ированная		смесь спирта
в мл/л...................................................				8
С моляное	масло	в мл/л	(Вет-
л уж ск ого	лесокомбината)			6
Режим работы: температура			15—30° С; плотность тока
DK — З-г-6 а/дм2;	перемешивание			качанием катодной
штанги 50—60 в минуту.		получаются		при толщине слоя
Блестящие покрытия

олова не менее 2—3 мк, электролит характеризуется выравнивающей способностью.

Для предотвращения появления желтых пятен при­ меняют катодную обработку в растворе углекислого

187

натрия 30 Г/л при температуре 40—60° С и плотности тока 5 а/дм2 в течение 0,5—1 мин.

Щелочные электролиты. Осадки олова из щелочных ванн получаются мелкокристаллическими и плотными, ванны обладают хорошей рассеивающей способностью и, несмотря на малый выход по току, находят широкое применение, особенно для покрытия рельефных, сложной формы изделий.

В щелочных электролитах олово находится преимуще­ ственно в виде четырехвалентных ионов, при взаимо­ действии которых с едким натром получается соедине­

ние,	носящее	название	станнат,	поэтому	электролиты
для	лужения	называются	станнатными.		содержаться
Кроме станната, в электролите				должен

едкий натр в свободном виде для облегчения растворе­ ния анодов. В электролит также добавляют уксусный натрий, который является буфером, поддерживающим постоянство pH, и перекись водорода, которая, выделяя кислород, окисляет двухвалентные ионы олова в четырех­ валентные, содействуя этим нормальной работе элек­ тролита.

Состав станнатного электролита, дающего хорошие результаты, следующий (в Г/л):

Станнат натрия		60—90	Уксуснокислый	15—20
Едкий	натр . . .	10	натрий . . . .
			Перекись водоро­	2
			да ......................
Режим	работы:	плотность	тока DK — 1,5-ь2 а!дм%\

температура 65—75° С; напряжение на ванне 3,5—4,5 в\ выход по току 80%.

В качестве щелочного электролита для обычных условий лужения часто применяется раствор такого

состава (в	Г!л):
	Двухлористое
	о л о в о ............... 40	60
	Едкий натр . . .
Режим	работы: плотность тока	DK — 0,5 а/дм%\ тем­

пература 60—70° С; напряжение на ванне 3,5—4 в\ выход по току 70%.

Анодная поверхность должна быть больше катодной в 2—3 раза. Рекомендуется ‘ применять нерастворимые

188

аноды — лучше никелевые для сохранения в растворе четырехвалентного олова.

При работе со щелочными ваннами наибольшее вни­ мание нужно уделять содержанию щелочи в растворе. Избыток щелочи вызывает образование темных губчатых отложений. Недостаточная щелочность приводит к от­ ложению неплотных губчатых осадков. Для уменьшения влияния избытка щелочи рекомендуется добавлять уксус­ ную кислоту и перекись водорода или перборат натрия.

Приготовление электролитов. Приготовление электро­ лита по способу анодного растворения металлического олова в растворе едкого натра производят следующим образом. Ванну наполняют раствором едкого натра, взятого из расчета 60 Г/л, подогревают на 60—70° С

изавешивают оловянные аноды. На катодную штангу подвешивают несколько пористых сосудов (диафрагм) из неглазурованной глины, заполняют их тем же раствором

ивнутрь помещают стальные никелированные аноды. Анодная плотность тока должна быть 1—2 а!дм2, плот­ ность тока на катоде может достигать до 30 а/дм2, необ­ ходимое напряжение на ванне 6—8 в.

При анодном растворении олово переходит в раствор

главным образом в виде двухвалентных ионов, причем практически с анодов в раствор переходит за 1 а-ч 0,7—0,8 Г олова. Для нормальной работы электролита нужно, чтобы олово находилось в нем в виде четырех­ валентных ионов.

Практически для осуществления этого в начале про­ цесса в течение 10—15 мин работают при повышенной плотности тока на аноде в 4—5 а/дм2, что достигается повышением напряжения на ванне или уменьшением количества анодов. При этом аноды частично пассиви­ руются и приобретают желто-золотистый цвет, который указывает на то, что в раствор переходит олово в четы­ рехвалентной форме. После этого плотность тока на аноде снижают до нормальной (1—2 а/дм2), аноды при этом должны сохранить желтоватый цвет.

Если после такой обработки аноды все же покрываются черным или темно-серым рыхлым налетом, то это указы­ вает на ненормальное течение процесса и переход в рас­ твор двухвалентного олова. В этом случае необходимо аноды вынуть, почистить и снова повторить указанный режим, повысить на 10—15 мин плотность тока на аноде.

189

Для лучшего окисления двухвалентного олова рекомен­ дуется один раз в смену добавлять 1—2 Г!л 10%-ной перекиси водорода.

Приготовление электролита по описываемому способу довольно длительно. Если по составу в электролите должно быть 90 Г!л станната, что соответствует 50 Па металлического олова, то потребуется затратить на каж­ дый литр 50 : 0,8 = 60 а-ч.

После окончания процесса анодного растворения, что определяется анализом, добавляют в раствор все остальные компоненты, доливают ванну водой до рабо­ чего уровня, затем, если требуется, производят коррек­ тирование и приступают к работе.

Если приготовляют раствор, исходя из двухлористого олова, то поступают следующим образом. В отдельных сосудах растворяют двухлористое олово и едкий натр (взятый из расчета 60 Г1л). После этого, осторожно поме­ шивая, приливают раствор щелочи к подогретому ра­ створу оловянной соли; при этом выпадает белый осадок (гидрат окиси олова), который растворяется затем в из­ бытке едкого натра и получается раствор станната, в котором олово находится в виде двухвалентных ионов.

Для перевода двухвалентного олова в четырехвалент­ ное производят анодную проработку током аналогично описанной в предыдущем методе.

Если исходить из четырехвалентного олова, то при взаимодействии с едким натром получается непосред­ ственно раствор станната.

Н е п о л а д к и в р а б о т е щ е л о ч н ы х в а н н . Наиболее часто встречающимся недостатком является по­ лучение темных, губчатых осадков. Получение таких осадков может быть обусловлено повышенной плотно­ стью тока, слишком большим содержанием щелочи и на­ личием в электролите двухвалентного олова, образующе­ гося при ненормальной работе анодов. Для устранения последней причины следует пассивировать аноды, пред­ варительно их прочистив путем временного повышения анодной плотности тока (до 4—5 а!дм2) и введением окислителей, как это было указано при описании метода получения электролита анодным растворением.

Если аноды приобретают темно-серый цвет, то это указывает на малую плотность тока и обогащение элект­ ролита двухвалентным оловом.

190