книги из ГПНТБ / Основы гальванотехники П. М. Вячеславов. 1960- 9 Мб

Глава XIII

ЛАТУНИРОВАНИЕ

1. Технология латунирования

Осаждение сплава Си — Zn является одним из ста­ рейших гальванических процессов. Однако если раньше этот сплав широко использовался в качестве подслоя под никель или серебро, то в течение последних двух десятилетий он получил специальное применение для увеличения прочности сцепления между сталью и ре­ зиной.

Латунные покрытия имеют и самостоятельное при­ менение, так как хорошо полируются и легко хими­ чески окрашиваются в различные цвета.

Для осаждения латуни применяют комплексные цианистые соли меди и цинка. Рекомендуется следую­ щий электролит (в г/л):

в том числе свободный .... 10 Аммиак (25%-ный раствор) ... 1

Режим работы: температура 28—30°, катодная плот­ ность тока 0,4 а/дм2, анодная плотность тока 0,2 а/дм2,

,pH электролита 10,5—11,5, продолжительность элек­ тролиза 30 мин.

Известно, что качественные осадки латуни полу­ чаются не сразу, а после предварительной и весьма

длительной проработки постоянным током. С целью

169

ускорения проработки в ванну добавляют старый

1 мл!л-, применяют также кипячение раствора и про­ работку электролита переменным током. Наиболее сильное влияние на химический состав латунных по­ крытий оказывают концентрация свободного цианида

итемпература.

Сповышением концентрации цианида в электро­ лите уменьшается содержание меди в катодном сплаве. Наоборот, с повышением температуры содержание меди в осадке возрастает.

Исключительно благоприятно влияет в смысле по­ стоянства химического состава осадка введение в элек­ тролит небольшого количества аммиака. Уже при добавке 1 г/л аммиака имеет место постоянство хими­

ческого состава в пределах значительных изменений плотности тока и при различном соотношении меди и цинка в электролите.

Сернокислый натрий, накапливающийся в ванне в результате окисления сернистокислого натрия (при при­ готовлении медного цианистого комплекса через соль Шевреля или специально добавляемый в электролит), несколько понижает электрическое сопротивление электролита.

Сернистокислый натрий в концентрациях до 20 г/л не оказывает влияния на качество осадка, но умень­ шает расход цианида благодаря своим восстанови­ тельным свойствам.

Существует возможность интенсификации процесса латунирования при одновременном увеличении устой­ чивости электролита путем введения в его состав сегнетовой соли (до 60 г/л) и увеличения концентра­ ции основных компонентов — меди и цинка.

Как уже отмечалось, в качестве анодов при лату­ нировании используют катодные пластины из латуни марки Л68 или Л62. Новые аноды следует подвергнуть отжигу, травлению в растворе азотной кислоты и чи­ стке металлическими щетками. Если латунирование производится при плотности тока ниже 0,5 а/дм2, то возможно применение литых анодов. В анодах в со­ ответствии с ГОСТ 1019—47 необходимо определить примеси никеля, мышьяка, олова, свинца, сурьмы, со-

170

применения цианистых электролитов для латунирова­ ния вследствие их ядовитости. В специальной литера­ туре имеются указания на возможность использования для этих целей тиосульфатных, роданистых, глице­ ратных, триэтаноламиновых и пирофосфатных элек­ тролитов. Однако, принимая во внимание малую ин­ тенсивность процессов, дороговизну и дефицитность применяемых компонентов, необходимость дополни­ тельных операций (например, осаждение подслоя ни­ келя при работе с пирофосфатным электролитом), а главное отсутствие производственной проверки, эти электролиты пока не могут быть рекомендованы для промышленного применения.

Латунные покрытия на стали могут быть получены также посредством раздельного осаждения обоих ме­ таллов с последующей термической обработкой.

Основные неполадки в работе ванн латунирования сводятся к следующим.

1. Латунь осаждается медленно, наблюдается силь­ ное газовыделение, иногда осадок становится черным в ванне. Всё это свидетельствует о большом избытке свободного цианида или о низкой концентрации меди и цинка в электролите. Для устранения этого необхо­ димо ввести в ванну цианистые соли меди и цинка.

2.Осадок латуни неравномерен по цвету. Причи­ ной этого является низкое содержание свободного цианида.

3.Осадок имеет ярко-красный цвет — повышенное

содержание меди. В электролит необходимо добавить комплексную цинковую цианистую соль.

4. Осадок имеет зеленоватый оттенок — свидетель­ ство повышенного содержания цинка. Исправление ванны производится введением в нее цианистой меди.

5. Вздутие и отслаивание латуни, что может вызы­ ваться различными причинами. К ним прежде всего следует отнести плохую подготовку изделий, избы­ ток цианида и карбонатов, высокую плотность тока.

171

При наличии повышенного содержания карбонатов ванну можно разбавить водой и добавить комплексные цианистые соли меди и цинка.

6.Осадок темнеет на воздухе. Обычно это наблю­ дается при покрытии латунью мелких изделий в ба­ рабанных и колокольных ваннах и является следствием недостаточно быстрой промывки и сушки изделий после выключения тока.

7.На изделиях после латунирования (обычно через 1—3 суток) образуются коричневые или черные пятна.

Причиной этого является наличие щелочей в порах основного металла. Избежать этого можно травле­ нием изделий перед покрытием в азотной кислоте (1:3) с последующей тщательной промывкой.

2. Химический анализ электролита и определение состава покрытий

Определение меди и цинка. 20 мл электролита помещают в стакан на 200 мл, приливают 5 мл кон­ центрированной серной кислоты, 3—5 мл азотной кислоты (уд. веса 1,4) и выпаривают для разложения цианидов до появления густых белых паров серного ангидрида. После охлаждения добавляют 100—150 мл воды, 5—8 капель азотной кислоты и определяют медь электролитически в нагретом до 60° растворе. Затем после отделения меди в растворе производят опреде­ ление цинка следующим образом: для отделения железа горячий раствор выливают в нагретую смесь, состоя­ щую из 40 мл 27%-ного раствора аммиака и 20 мл 10%-ного раствора сернокислого аммония. Получен­ ный раствор с осадком гидроокиси железа в мерной колбе на 200 мл перемешивают, охлаждают и доли­ вают водой до метки. Осадок отфильтровывают через сухой фильтр в сухую мерную колбу на 100 мл. Осадок сохраняют для определения железа. Далее 100 мл фильтрата (10 мл электролита) подкисляют серной кислотой (1:3) в присутствии 3 капель метилоранжа до перехода желтой окраски в розовую, затем при­ ливают 5 мл серной кислоты (1:3) и титруют цинк раствором желтой кровяной соли, как при анализе цинкового электролита.

172

Глава XIV

БРОНЗИРОВАНИЕ

1. Технология бронзирования

Процесс электролитического покрытия бронзой — процесс сравнительно новый, который только в по­ следние годы получил промышленное применение. Это покрытие при содержании в нем 2—3% олова по окраске напоминает медь, при 15—20% олова оно становится золотисто-желтым, а свыше 35% — белым.

Практически в настоящее время применяются брон­ зовые покрытия двух составов, содержащие 15—20 и 40—45% олова.

Первоначально покрытие бронзой рекомендовалось в качестве подслоя под хромовое покрытие вместо никеля, при этом одновременно с повышением корро­ зийной устойчивости обеспечивалось хорошее сце­ пление хрома с основой. В настоящее время сплав медь—олово применяется как самостоятельное по­ крытие.

Для осаждения бронзовых покрытий было предло­ жено большое количество электролитов, однако про­ мышленное применение пока нашли электролиты, имею­ щие в своем составе' олово в виде станната натрия, медь в виде сложной цианистой соли, а также едкий

ного состава гальванического осадка, и корректируют

174

b случае необходимости едким натром и Цианистым калием. В качестве анодов применяют бронзовые аноды, содержащие олово и медь в таком же соотношении, как и катодный осадок.

Возможно также использование раздельных анодов. Плотность тока на медных анодах во избежание их пассивирования должна быть не выше 1 а/дм2, а плот­ ность тока на оловянных анодах такой, чтобы аноды были частично запассивированы; она обычно находится в пределах 2,0—2,5 а/дм2. Перед началом работы и при перерыве электролиза оловянные аноды формуют так же, как в обычных щелочных ваннах для лужения; в противном случае олово будет растворяться в элек­ тролите в форме двухвалентных ионов, а это, в свою очередь, приведет к ухудшению качества осадка.

Соотношение силы тока, проходящего через мед­ ные и оловянные аноды, должно быть таким, чтобы олово и медь переходили в раствор в таком соотно­ шении, в каком они находятся в катодном осадке. Можно работать только с нерастворимыми анодами (никелевыми), корректируя электролит добавками олова и меди.

Применяемые растворимые аноды должны быть весьма чистыми. Особенно отрицательное влияние ока­ зывают примеси свинца, сурьмы и мышьяка.

Исследование катодного процесса при осаждении бронзы показывает, что состав осадка, а также выходы по току весьма сильно зависят от концентрации циа­ нистого калия, едкого натра и температуры электро­ лита.

При понижении температуры состав полученных покрытий изменяется в сторону уменьшения содержа­ ния олова. Катодный выход по току при этом резко падает. Исходя из этого, не рекомендуется снижать температуру электролита ниже 60°С. При повышении содержания щелочи в электролите уменьшается про­ цент олова в покрытии.

Увеличение концентрации цианистого калия при­ водит к повышению содержания олова в покрытии, однако это влияние сказывается менее ощутимо, чем влияние концентрации едкого натра. Влияние плот­ ности тока в интервале рабочих плотностей тока практически не сказывается на составе осадков.

175

Следует сказать также несколько слов о влиянии иона хлора. Ион хлора попадает в электролит при его приготовлении из двуххлористого или четырех­ хлористого олова. Электролит, приготовленный таким способом, имеет в работе некоторые преимущества по сравнению с электролитом, полученным анодным растворением. Наличие иона хлора дает возможность работать при более высоких анодных плотностях тока.

Кроме того, электролит более устойчив при работе с низкими концентрациями щелочи (6—7 г/л едкого натра). В электролите, полученном анодным растворе­ нием олова, при этой концентрации щелочи начинается выпадение осадка метаоловянной кислоты.

Как уже отмечалось, процесс анодного растворе­ ния олова является весьма сложным. Олово может переходить в раствор в виде двухвалентных или че­ тырехвалентных ионов, а сам оловянный анод при определенных условиях либо растворяется, либо пас­ сивируется, причем эта пассивация, в свою очередь, может быть частичной и полной. В последнем случае анод работает как нерастворимый электрод.

Бронзовые аноды ведут себя так же, как и чисто оловянные, но процессы перехода от полного раство­ рения к частичной пассивации и от частичной к пол­ ной происходят, конечно, при других плотностях тока.

Проверка рассеивающей способности бронзовых электролитов показала, что она не уступает рассеи­ вающей способности медных цианистых ванн.

Гальванические бронзовые покрытия, содержащие 15—20% олова, применяются исключительно с целью защиты от коррозии. Особое преимущество их перед цинковыми покрытиями проявляется при работе изде­ лий в пресной воде при высоких температурах.

Для получения бронзы, содержащей 15—20% олова, рекомендуют следующий состав электролита (в г/л):

Режим работы: анодная плотность тока 2,7—3,0 а/дм2, катодная плотность тока 2,0—3,0 а/дм2, температура 65° С, катодный и анодный выходы по току 70—75%.

176

Электролит может работать без корректировки в течение 8—10 а-ч[л.

Содержание олова в покрытии при этом увеличи­ вается от 15 до 20%, а концентрация цианистого калия и едкого натра в электролите уменьшается. Таким образом, корректирование электролита прежде всего заключается в добавлении цианистого калия и едкого натра до первоначальной концентрации.

Гальваническое покрытие белой бронзой, содержа­ щей 40—45% олова, применяется для защитно-декора­ тивных специальных целей.

Высокооловянистая бронза имеет белый цвет и по внешнему виду напоминает серебро, но в отличие от него обладает высокой твердостью. Твердость белой бронзы в 5—6 раз выше твердости меди. Белая бронза прекрасно полируется и хорошо отражает свет. Коэф­ фициент отражения бе составляет 65—66%, т. е. выше, чем у хрома, и приближается к серебру.

Этот сплав хорошо переносит атмосферные воз­ действия, устойчив по отношению к сернистым соеди­ нениям (в отличие от серебра) и противостоит дей­ ствию органических кислот, входящих в состав пище­ вых продуктов.

чием в покрытии белой бронзы большого количества трещин, пересекающих осадок в различных направ­ лениях.

сплав, содержащий 62% меди и 38% олова, что со­ ответствует химическому соединению Cu3Sn. Выбор

'Такого состава обеспечивает равномерное анодное рас­

178