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

мающее усилие. В результате этих усилий от поверх­ ности изделий и отделяются загрязняющие их ве­

и подвергается действию ультразвуковых ■ колебаний. Применение ультразвука ускоряет процесс обезжири­ вания и позволяет производить очистку изделий со сложной конфигурацией (детали приборов, медицин­ ских инструментов). Ультразвуковая очистка весьма эффективна также при обработке очень мелких де­ талей, в том числе для часов.

4. Травление и декапирование

Операция травления обычно следует за обезжири­ ванием и производится с целью удаления с поверх­ ности металла окислов. Различают химическое и элек­ трохимическое травление. При химическом травлении черных металлов в основном применяют серную и соляную кислоты. Если поверхность металла, погру­ женного в кислоту, покрыта окалиной или ржавчиной, то одновременно протекают два процесса: раство­ рение металла и растворение ржавчины. Время пол­ ного удаления ржавчины зависит от концентрации и свойств кислоты.

В соляной кислоте при концентрации ее 10% и выше скорость растворения ржавчины больше, чем в серной кислоте. Растворение ржавчины в растворах серной кислоты протекает особенно интенсивно при концентрации 20—40% и заметно убывает в случае изменения концентрации в ту или иную сторону.

Скорость травления как в серной, так и в соля­ ной кислотах значительно повышается с возрастанием температуры. Оптимальной для серной кислоты является температура 50—60 °C, а для соляной

30-40 °C.

Механизм удаления окалины при травлении в рас­ творах серной кислоты состоит преимущественно в отделении чешуек окалины от поверхности металла пузырьками водорода, образующимися при растворе­

39

дуется на растворение металла, находящегося под окалиной. При травлении металлов в растворах соля­ ной кислоты механический фактор травления имеет гораздо меньшее значение, так как окислы железа в соляной кислоте растворяются значительно быстрее, чем в серной.

Применение ингибиторов коррозии при травлении дает возможность коренным образом улучшить про­ цесс травления, уменьшить расход кислоты и потери металла при травлении, а также предохранить металл от водородной хрупкости и оздоровить условия труда.

Достаточно эффективная защита металлов инги­ биторами обусловливается образованием на поверх­ ности металла слоя продуктов взаимодействия ме­ талла, ингибитора и ионов коррозийно-активной среды.

Работы последних лет показали, что все вещества, являющиеся активными ингибиторами коррозии, спо­ собны взаимодействовать с металлом или его ионами, образуя на поверхности металла защитную пленку из нерастворимых или малорастворимых соединений.

Большинство замедлителей, применяемых в про­ мышленности или упомянутых в патентах в качестве травильных присадок,представляет собой относитель­ но дешевые технические продукты с большим коли­ чеством различных примесей. Чаще всего это смеси органических веществ, например отходы каких-либо производств (пищевых, химических и т. д.). Ингиби­ торные функции таких продуктов зачастую присущи именно примесям, а не основному веществу, которое определяет название продукта.

Весьма эффективными ингибиторами в растворах серной кислоты являются основания хинолинового ряда (присадка ЧМ), тиомочевина, тиодигликоль, а- и Р-нафтиламин; в соляной кислоте — уротропин, инги­ битор ПБ-5 (полимер бутилимина).

Составы растворов для травления стальных изде­ лий приведены в табл. 8,

4Q

Таблица 8

Составы растворов для химического травления углеродистых сталей

азотной, серной и соляной кислот. Обычно процесс осуществляется последовательно в двух растворах.

Предварительное травление производится в растворе, содержащем 80—100 г/л азотной кислоты, 4—5 г/л соляной кислоты и 650—700 г/л серной кислоты при температуре 18—25° С. Изделия выдерживают в рас­ творе до удаления с их поверхности слоя окислов,

стальных изделий применяют следующий раствор (в л):

41

Длительность травления исчисляется секундами. Качество обработки улучшается при введении в тра­ вильный раствор голландской сажи (1 — 3 г/л).

Для травления других цветных металлов приме­ няют также серную, соляную и азотную кислоты.

Свинец травят в 5 —10%-ном растворе азотной кислоты, а цинк и кадмий — в 5—20%-ном растворе серной и соляной кислот. Для травления алюминия можно применять как соляную кислоту (5 —10%-ную),

так и едкий натр (10—20%-ный).

Кроме химического травления, применяют еще и электрохимическое травление. Оно заключается в анодной или катодной обработке изделия в элек­ тролите определенного состава при заданном ре­ жиме.

Анодное травление происходит за счет электро­ химического растворения металла и механического отрывания окислов от поверхности металла выделяю­ щимся на аноде кислородом. В качестве электролита применяют растворы кислот или солей соответствую­ щих металлов.

Катодное травление происходит за счет восстанов­ ления окислов металла выделяющимся на катоде водо­ родом. Кроме того, имеет место и механический отрыв окислов от поверхности обрабатываемого изделия. Электролитом может служить раствор кислоты или соли.

Одним из преимуществ электрохимического метода травления является увеличение скорости процесса. Кроме того, уменьшается расход кислоты и улучша­ ются условия работы. Электрохимический способ травления позволяет обрабатывать стали различного состава, в том числе легированные, трудно поддаю­ щиеся химическому травлению.

В практике больше распространено травление на аноде, так как при катодном травлении возникает опасность наводороживания металла. Однако вследст­ вие плохой рассеивающей способности электролитов, применяемых для анодного травления, этот способ не пригоден для обработки изделий со сложным рель­ ефом. Для анодного травления стали применяется обычно серная кислота (200—250 г/л) и подкисленные растворы сернокислого или хлористого железа. Тем­

42

перед осаждением на них гальванических покрытий является декапирование, или слабое травление. Это процесс удаления тонкой пленки окислов, образую­ щихся на уже подготовленной к покрытию поверх­ ности металла (во время транспортировки или недли­ тельного хранения). Декапирование производится непосредственно перед погружением изделий в галь­ ваническую ванну. Благодаря легкому протравливанию металлической поверхности обеспечивается наилучшее 'сцепление основного металла с гальваническим по­ крытием.

Декапирование может быть химическим и электро­ химическим. Для химического декапирования стали применяют 3—5%-ный раствор серной или соляной кислоты. Медь и ее сплавы декапируют в 5 —10%-ном растворе серной кислоты. Очень хорошие результаты получаются при декапировании меди в 3—5°/0-ном растворе цианистого калия или натрия. Цинк и алю­ миний декапируют в 3—5%-ном растворе соляной кислоты или едкого натра.

Электрохимический способ декапирования заклю­ чается в том, что детали перед покрытием анодно обрабатываются в растворах серной, фосфорной и некоторых других кислот.

5. Химический анализ электролитов для электрохимического полирования

Анализ электролита для электрополирования стали

Для анализа берут навеску электролита 10—15 г с точностью до 0,01 г в закрытом бюксе. Взвешенный электролит переносят в мерную колбу на 200 мл и доливают водой до метки. Для отдельных определе­ ний берут 20 мл разбавленного таким же образом электролита.

43

Количество электролита, взятого для каждого опре­ деления, подсчитывается по следующей формуле:

_ т- 20 п~ '266'’

где т — количество электролита, взятого для разбав­ ления, в г;

п — количество электролита, взятого для каждого определения, в г.

Определение железа. От разбавленной, как указано выше, пробы электролита берут 20 мл в коническую колбу на 250 мл, прибавляют 70 мл воды и 1—2 мл серной кислоты (уд. веса 1,84). Пробу доводят до кипе­ ния, затем добавляют 3—5 капель 1%'ного раствора сернокислого марганца, 10 мл 0,25%-ного раствора азотнокислого серебра и 10 мл 10°/0-ного раствора персульфата аммония. Раствор кипятят до окисления марганца (проба приобретает красную окраску), затем прибавляют для осаждения серебра 5 мл 5%‘ного раствора хлористого натрия и продолжают кипятить до посветления раствора и свертывания осадка хло­ ристого серебра.

Охлажденный раствор отфильтровывают от осадка, промывают холодной водой и затем в нагретом филь­

ченном растворе снова повторно осаждают железо

вают железо (до двухвалентного состояния) металли­ ческим цинком. Восстановленное железо титруют пер­ манганатом калия до появления розового окрашивания.

Количество железа в электролите в виде Fe2O3 подсчитывается по такой формуле:

44

п— количество электролита, взятого для определения, в г;

и— нормальность раствора перманганата калия;

0,07984 — коэффициент пересчета на Fe2O3.

Определение шестивалентного хрома. Пробу элек­ тролита, взятую после разбавления (как указано выше), переносят в коническую колбу на 500 мл, разбавляют до 200 мл, добавляют 5 мл серной кислоты (уд. веса 1,84), охлаждают и затем приливают избыток 1,0 и. раствора соли Мора до перехода желтой окраски

Определение трехвалентного хрома. Содержание трехвалентного хрома подсчитывается после опреде­ ления общего количества хрома в электролите. Общее количество хрома определяют следующим образом. Пробу электролита, взятую после разбавления (как указано выше), переносят в коническую колбу на 500 мл, разбавляют водой до 200 мл, добавляют 5 мл серной кислоты (уд. веса 1,84), 5—6 капель 1°/0-ного раствора сернокислого марганца и нагревают до кипе­ ния. Затем приливают 10 мл 0,2%-ного раствора азотно­ кислого серебра, 20 мл 10%-ного раствора персульфата аммония и кипятят до окисления марганца (появление розового окрашивания). Затем добавляют 5 мл 5%-ного раствора хлористого натрия и кипятят пробу до исчез­

45

новения розового окрашивания и свертывания осадка

хлористого серебра.

После охлаждения к пробе добавляют 20 мл 7%-ного раствора сернокислого марганца и избыток раствора соли Мора до перехода желтого окраши­ вания в зеленое. Избыток соли Мора оттитровывают 0,1 н. раствором перманганата калия до появления розового окрашивания. Общее количество хрома, выра­ женное в СгО3, подсчитывается как и в предыдущем случае при определении шестивалентного хрома. Со­ держание Сг2О3 подсчитывается как разность между общим количеством хрома и количеством шестивалент­ ного хрома по следующей формуле:

Сг2О3% — 5)0,76,

где — общее количество хрома, выраженное в СгО3

в%;

В— содержание СгО3 в электролите, в %;

0,76 — коэффициент пересчета с СгО3 на Сг2О3.

Определение свободных фосфорной и серной кислот.

Пробу электролита, взятую после разбавления, пере­ носят в коническую колбу на 500 мл, добавляют воды до 200 мл, 20 капель раствора метилоранжа (0,1°/0-ного) и титруют 1 н. раствором едкого натра до перехода розового окрашивания в желтое. Затем добавляют 10 капель раствора фенолфталеина (0,1%-ного) и про­ должают титрование до перехода желтой окраски

где А — содержание Fe2O3, в весовых процентах;

В—- содержание СгО3, в весовых процентах;

С—содержание Сг2О3, в весовых процентах;

t'i — количество раствора едкого натра, пошедшего на титрование пробы с метилоранжем, в мл-, v?—- количество раствора едкого натра, пошедшего на титрование с обоими индикаторами, в мл-,

н — нормальность раствора едкого натра;

п— количество электролита, взятого на титро­ вание, в г.

46

Анализ электролита для электрополирования никеля

Определение никеля. Никель в сернофосфорном электролите определяется объемным способом путем титрования раствором диметилглиоксима, как описано в методике анализа никелевого электролита. Для титрования берут пробу электролита 10—20 мл, в зави­ симости от продолжительности работы последнего.

Определение серной и фосфорной кислот. Титро­ вание производится по той же методике, как и при анализе электролита для электрополирования стали. Для определения берется 5 — 10 мл электролита.

Содержание серной и фосфорной кислот подсчи­

Анализ электролита для электрополирования меди

Определение хромового ангидрида. Определение производится тем же способом, как и при анализе хромового электролита. На анализ берут 0,5 мл элек­ тролита.

Определение фосфорной кислоты. 0,5 мл электро­ лита после разведения переносят в коническую колбу на 500 мл, разбавляют водой до 200 мл, добавляют 15 капель метилоранжа и титруют 1 н. раствором едкого натра до перехода красного окрашивания в желтое.

47

Подсчет Содержания фосфорной кислоты произво­ дится по формуле:

Н3РО4 г!л = ~~ - 0,985,

лите, в г/л.

Определение меди производится тем же способом, как и при анализе хромового электролита.

Анализ электролита.для электрополирования алюминия

Отбор пробы производится тем же способом, как и при анализе электролита для полирования стали.

Определение алюминия. 20 мл разбавленного элек­ тролита помещают в коническую колбу на 250 мл, доливают 50 мл воды и подкисляют 1 — 2 мл серной кислоты. Далее прибавляют 4—5 капель раствора сернокислого марганца (1 %-ного), 10 мл раствора азот­ нокислого серебра (0,25%-ного), 10 мл персульфата аммония (10%-ного) и смесь кипятят до окисления марганца (до появления красного окрашивания). Затем приливают 5 мл соляной кислоты (1:3) и продол­ жают кипятить до свертывания осадка хлористого серебра.

После охлаждения осадок отфильтровывают и про­ мывают холодной водой. В нагретый фильтрат доба­ вляют 20 мл раствора хлористого аммония (10%-ного), 2 —3 капли индикатора бромтимолблау и раствора ам­ миака (1 : 3) до перехода красного окрашивания в явно зеленое.

Раствор с выпавшим осадком основных солей алю­ миния кипятят в течение 1—2 мин. и затем отфиль­ тровывают через неплотный фильтр. Осадок и кол-

48