книги из ГПНТБ / Андрющенко Ф.К. Пирофосфатные электролиты

плотностей тока. При pH в пределах от 8,5 до 9,5 (кри­ вые 4, 5, 6) также наблюдается высокий выход по току.

Преимуществом пирофосфатного электролита нике­ лирования является отсутствие питтинга, так как выде­ ляющиеся водородные пузырьки не задерживаются на

Таблица 7

Состав пирофосфатных электролитов никелирования, г/л

поверхности катода вследствие хорошей смачиваемости его электролитом [11].

Составы электролитов никелирования приведены в табл. 7. Рекомендуемый в патенте США [80] «циалитный» электролит содержит никель в виде пирофосфат­ ного и цитратного комплексов, сульфаты натрия и аммо­ ния, хлориды и свободный аммиак. Он применяется для осаждения никеля на цинк. Процесс ведется при тем­ пературе 21—35°С, pH = 7,5 -ь 9,0 и катодной плотности тока до 2,5 а/дм2. Выход по току составляет 92%•

30

Отечественные исследователи [11] изучали электроли­ ты на основе сульфата никеля, однако в этом случае ано­ ды пассивировались. Поэтому в электролит вводился хло­

никеля повышалась до 0,5 м/л с сохранением устойчиво­ сти электролита. Режимы работы электролитов никелиро­ вания приведены в табл. 8.

О. К. Кудра [11] считает, что при 20° С плотность то­ ка не должна превышать 0,5— 1, а/дм2, в противном слу­ чае осадки чернеют, и выделение никеля прекращается. При подогреве до 40° С интервал плотностей тока уве­ личивается до 2 а/дм2.

Рама Чар применял более высокую плотность тока, равную 6 а/дм2, при температуре 60° С, так как при подогреве значительно увеличивается выход по току.

31

На рис. 10 представлен график зависимости катод­ ного выхода по току от плотности тока, концентрации

электролита и кислых электролитов (сульфатного и хло-

32

ридного) никелирования, которые показывают, что не­ сомненными преимуществами пирофосфатного электро­ лита являются высокая рассеивающая способность в мик­ ротвердость, низкая концентрация металла в электроли-

те, что, однако, не снижает катодные плотности тока, а также возможность осаждения никеля непосредственно на детали из цинковых сплавов.

ЛУЖЕНИЕ

Олово, подобно другим металлам, образует комплекс­ ные соединения с пирофосфатами натрия и калия.

В пирофосфатном комплексе олово двухвалентное. Электрохимический эквивалент 5п2+ равен 2,214 г/а •ч, а Эп4+ — 1,107 г/а-ч. Следовательно, процесс осажде­ ния олова из двухвалентных соединений протекает в два раза быстрее, чем из четырехвалентных (при одной и той же плотности тока).

Для электролитического лужения обычно применяют кислые и щелочные (станнатные) электролиты. Кислые электролиты содержат двухвалентные соединения олова. Рабочие плотности тока составляют 2—5 а/дм2 при ком­ натной температуре. Растворение анодов протекает лег­ ко. Однако выделение олова из кислых электролитов происходит с незначительной поляризацией даже в при­ сутствии поверхностно-активных веществ (фенол, крезол, сырая карболка, клей и т. п.), без которых невозможно получить качественные покрытия. Вследствие этого кис­ лые электролиты обладают очень плохой рассеивающей способностью и непригодны для лужения профилирован­ ных изделий.

Для деталей сложной формы применяют щелочные

в них протекает в два раза медленнее, чем в кислых и пирофосфатных электролитах. Допустимые рабочие

34

плотности тока для щелочных растворов очень низки, причем с увеличением плотности тока выход по току резко падает. Качественные покрытия осаждаются из них только при подогреве до 60—65° С.

Недостатками как кислых, так и щелочных электро­ литов лужения являются сложность и длительность при­ готовления их, необходимость проработки, высокая поля­ ризация анода, склонность к окислению и гидролизу. В щелочных электролитах пассивирование анодов насту­ пает даже при низких плотностях тока. В кислых элек­ тролитах аноды не пассивируются в интервале рабочих плотностей тока, однако накопление четырехвалентного олова приводит к замедлению процесса, к выпадению значительного количества олова в шлам и ухудшению структуры катодных осадков.

По мнению Рама Чара [81], пирофосфатный электро­ лит лужения полностью пригоден для промышленного использования. Первоначально растворы готовились на основе пирофосфата натрия. Другие работы индийских исследователей [72] показали, что при введении пирофос­ фата калия взамен Ыа4Рг07 рассеивающая способность электролита значительно увеличивается. Мак-Карти [57] предлагает вводить в ванну пирофосфатного лужения декстрин и трилон Б, так как эти добавки тормозят ско­ рость окисления Зп2+ в 8п4+.д

В нашей стране электролит пирофосфатного лужения предложили М. Е. Лернер, Л. Н. Голего, А. Г. Голушко и А. И. Ширяева [23]. Составы электролитов и режимы работы приведены в табл. П, 12.

Электролит № 2 отличается более высоким содержа­ нием олова, поэтому в нем может применяться ток более высоких плотностей.

По сравнению с кислым и станнатным растворами электролит пирофосфатного лужения прост в приготов-

36

лении: к раствору SnCl2, подкисленному НС1, чтобы предотвратить гидролиз, добавляется раствор пирофос­ фата натрия. Выпадающий при этом пирофосфат олова легко растворяется в избытке Na4P20 7

2SnCI2 + Na,P20 7 ->•Sn2P20 7 + 4NaCl ;

Sn2P20 7 + N a^ O j ->- 2Na2[Sn(P20 7)].

Состав и рабочие характеристики пирофосфатных и станнатных электролитов лужения приведены в табл. 13, 14 [72]. Катодные и анодные плотности тока пирофос-

Таблица 13

Состав пирофосфатного и станнатного электролитов лужения

фатного электролита значительно выше, чем станнатно­ го. Пассивирование при растворенийанодов не наблю­ дается. Равенство катодных и анодных выходов по току облегчает корректировку электролита. По данным Рама Чара, пирофосфатный электролит лужения вполне устой­ чив. При частичном химическом растворении анодов анодный выход по току может несколько превышать

100%.

37

, Таблица 14

Режим работы пирофосфатного и станнатного электролитов лужения

Сравнивая кривые катодной поляризации (рис. 11), снятые при выделении олова из кислого, щелочного и пирофосфатного электролитов, можно сделать вывод, что в кислом электролите поляризация незначительна (кривая 2), в пирофосфатном растворе она достаточно высокая, хотя и несколько ниже, чем в станнатном элек­ тролите (кривые 3 и 5). По рассеивающей способности пирофосфатный электролит намного превосходит кислый и несколько уступает станнатному электролиту. Добав­ ки декстрина и желатины увеличивают катодную поля­ ризацию и рассеивающую способность (кривая 4) [57]. Добавки цитрата аммония, обычно улучшающего катод­ ный процесс в пирофосфатных растворах, оказываются отрицательно в электролите лужения (кривая 5).

38

На рис. 12 показано влияние температуры на катод­ ную поляризацию при выделении олова из пирофосфат­ ного электролита. Повышение температуры сдвигает

способствует перемешивание электролита.

Для получения блестящих осадков олова в пирофос­ фатные электролиты вводятся добавки /1-нафтола, тар­ трата натрия, декстрина и желатины.

39