книги / Пособие мастеру цеха гальванических покрытий

Режим работы: температура 65—70° С; плотность тока 4—6 а!дм2.

При приготовлении электролита отдельно растворяют при температуре кипения желтую кровяную соль и в полученный раствор добавляют растворенный угле­ кислый натрий. При этом выпадает в осадок гидрат окиси железа, который после отстаивания фильтруют. Отфильтрованный раствор переводят в ванну для золоче­ ния и добавляют воду до рабочего уровня. При охлажде­ нии из электролита выпадают кристаллы, которые при нагревании вновь растворяются.

Корректирование цианистых электролитов заклю­ чается в периодической добавке цианистого калия в коли­ честве 1—3 /7л; при наличии золотых анодов добавлять золото не приходится. Если золочение производится с нерастворимыми анодами, то периодически, кроме цианистого калия, необходимо добавлять золото (в виде гремучего).

В случае неудачного покрытия золото можно снять с изделия анодным растворением в -4%-ном растворе цианистого калия; катоды должны быть из золота. Хими­ ческим путем золото снимают в смеси из 1000 мл серной кислоты (удельный вес 1,84 Г/см3) и 250 мл соляной кислоты (удельный вес 1,14 Г1см3), в которую небольшими

нерируют, осаждая его избытком соляной кислоты в виде хлорного золота.

При пользовании цианистыми ваннами нужно прини­ мать все предусмотренные меры предосторожности.

ОСАЖДЕНИЕ сплавов

Латунирование. Латунь представляет собой сплав двух металлов: меди 60—80% и цинка 40—20%. Удельный вес латуни около 8,5 Г/см3, она тверже меди. Латуниро­ вание применяется обычно как подслой при никелирова­ нии, серебрении и золочении, перед гуммированием, а также как декоративное покрытие (с последующим лакированием бесцветным лакОм). Этот сплав может быть получен электролитическим путем, если условия электро­ лиза подобраны так, что допускают совместное осажде­ ние металлов с образованием сплава.

251

Потенциалы меди и цинка могут быть очень близкими в растворе их комплексных солей и, например, из циани­ стых растворов могут быть получены при определенной плотности тока хорошие осадки латуни.

Изменяя условия электролиза (плотность тока, тем­ пературу), можно регулировать одновременное осажде­ ние меди и цинка и получать сплав с большим или мень­ шим относительным содержанием этих металлов. При плотности тока 0,3 а!дм2 слой латуни толщиной 0,001 мм осаждается за 12 мин.

В качестве анодов лучше всего применять пластины литой латуни толщиной 5—8 мм марок Л-62, Л-68.

и 40% цинковых пластин. В дальнейшем по цвету отложе­

тока и может получаться с переходом от светло-желтого, золотистого, до медно-красного.

Электролиты для латунирования могут работать при разных температурах.

Нагреванием или прибавлением цианистого калия или цианистого натрия усиливают осаждение меди. Охлажде­ ние и добавка углекислого натрия усиливают осаждение цинка.

Вновь составленная латунная ванна до начала работы в ней требует обязательной проработки и регулировки.

Электролиты для латунирования. При составлении растворов пользуются либо цианистыми солями меди и цинка, либо сернокислыми солями этих металлов и циа­ нистого калия.

Хорошие осадки дает электролит такого состава (в Г/л):

252

Режим работы: плотность тока DK — 0,3 а!дм2\ тем­ пература 20—30° С.

Для приготовления 100 л электролита в 50 л теплой воды растворяют сернокислую медь и сернокислый цинк; отдельно в 50 л воды растворяют 4 кГ углекислого натрия.

Оба раствора сливают вместе, перемешивая их, при этом образуется осадок углекислых солей меди и цинка. После отстаивания прозрачную жидкость осторожно сли­ вают с осадка; к осадку добавляют 60 л воды, после чего растворяют при перемешивании кислый сернистокислый натрий — сульфит натрия (оставшееся, согласно рецеп­ туре, количество). Отдельно, в 40 л воды растворяют цианистый калий (или цианистый натрий) и приливают этот раствор к ранее полученной смеси солей, которые растворяются, образуя цианистые комплексные соедине­ ния. >Если раствор недостаточно прозрачный, к нему добавляют еше немного цианистого калия. После этого в прозрачный раствор добавляют мышьяковистую кислоту, растворенную в небольшом количестве горячей воды. Затем электролит переводят в ванну и прорабатывают 10— 12 ч током со случайными катодами, после чего он дает красивые светло-желтые осадки латуни.

Хорошие результаты дает также электролит такого состава (в Г!л):

Режим работы: плотность тока DK — 0,3-*-0,5 а!дм2\ температура 30—40° С.

Приготовление соли Шевреля описано в разделе «Меднение».

Кроме указанных методов составления электролита, требующих длительного времени и последующей прора­ ботки, заслуживает внимания ускоренный метод.

Метод быстрого приготовления электролита для лату-' нирования заключается в следующем: ванну заливают водой примерно до половины рабочего объема и раство­ ряют в ней цианистый натрий, углекислый натрий и суль­ фит натрия, взятые в количествах, соответствующих рецептуре состава. В отдельном сосуде растворяют в теп­ лой воде сернокислую медь и добавляют при тщательном

253

перемешивании раствор сернокислого цинка. После охла­ ждения раствор сернокислой меди и цинка при интенсив­ ном перемешивании вливают малыми порциями в ванну с предварительно растворенными в ней цианистым натрием, содой и сульфитом натрия. Образующиеся при сливании растворов зеленые хлопья цианистых солей меди и цирка легко растворяются при дальнейшем перемешивании в растворе цианистого натрия. После полного смешения приготовленных растворов доливают ванну водой до необходимого уровня и проверяют электролит на случай­ ных катодах в течение 30—60 мин при плотности тока на катоде 0,15—0,30 а/дм2 и на аноде не выше 0,5 а/дм2 при комнатной температуре.

При правильном приготовлении электролита полу­ чается нормальный осадок латуни равномерного золоти­ сто-желтого цвета, что указывает готовность ванны к экс­ плуатации.

Неполадки при латунировании возникают довольно часто из-за недостатка или избытка в электролите цианида, что легко обнаруживается по состоянию анодов. Образо­ вание заленовато-белого плотного налета на всей поверх­ ности анодов указывает на недостачу цианида. Если поверхность анодов остается блестящей, а на катодах наблюдается только выделение водорода, это указывает на избыток цианида, который необходимо связать добав­ лением в электролит солей меди и цинка.

Иногда при латунировании образуются осадки, склон­ ные к отслаиванию, со вздутиями. Причиной этого чаще всего является избыток цианида или слишком высокая плотность тока, в результате чего происходит интенсивное выделение водорода, который поглощается поверхностью железа, а в дальнейшем при медленном выделении вызы­ вает отслаивание и вздутие слоя латуни.

Осаждение латуни в кислых электролитах не дает пока возможности получения качественных покрытий. Пред­ ставляет интерес электролит с применением органических комплексообразователей.

Состав электролита в Г1л\

254

Режим работы: плотность тока DK = 0,8-И ,5 а/дм*\ температура 20—25° С.

По сравнению с другими нецианистыми электролитами этилендиаминовый электролит для латунирования дает более положительные результаты — толщина покрытия может быть доведена до б—8 мк, осадки латуни получаются твердыми, обладают достаточной прочностью сцепления с основой и отличаются повышенной коррозионной стой­ костью, поскольку этилендиамин обладает ингибиторными свойствами. В состав покрытия входит от 65 до 70% меди, остальное — цинк. Твердость осадка на 35—40% выше твердости покрытий, полученных из цианистой ванны.

Состав электролита для латунирования следующий:

должительность электролита для получения слоя толщи­ ной 6—8 мк — 4 мин.

Для покрытия деталей сложной формы указанный электролит рекомендуется разбавить вдвое. Для получе­ ния покрытий хорошего качества свежеприготовленный электролит следует проработать током из расчета 0,2— 0,3 а-ч на 1 л раствора.

Следует иметь в виду, что качество получаемых по­ крытий латунью и прочность их сцепления зависят от соблюдения последовательности операций и температур­ ного режима при приготовлении электролита. Этилен­ диамин выпускается в виде 20%-ного или 70%-ного вод­ ного раствора. Если применяется 70%-ный раствор, его необходимо разбавить до концентрации 20% дистиллиро­ ванной водой и охладить. Приготовление электролита заключается в составлении медного и цинкового комплекс­ ных растворов.

Приводим порядок приготовления электролита из рас­ чета материалов на 1 л электролита.

П р и г о т о в л е н и е м е д н о г о к о м п л е к с а . В 100 жл воды температурой 70—80° С растворяют 50 Г

255

сернокислой меди. В полученный раствор, охлажденный до 40° С, вводят в один прием при перемешивании 150 мл 20%-ного раствора этилендиамина, при этом температура раствора повышается до 50—55° С и он приобретает сине-фиолетовую окраску, соответствующую этилендиаминовому комплексу меди. В этот же раствор через 10— 15 мин, когда температура снизится до 35—40° С, добав­ ляют раствор сернокислого натрия (приготовляется рас­ творением 30 Г соли в 75 мл воды при температуре 70° С). Затем в этот же раствор добавляют раствор сернокис­

П р и г о т о в л е н и е ц и н к о в о г о к о м п л е к с а . В 150 мл воды, нагретой до 70—80° С, растворяют 30 Г сернокислого натрия. В полученный раствор добавляют постепенно при перемешивании 70 Г сернокислого цинка. Затем туда же добавляют раствор сернокислого аммония, полученного растворением 40 Г соли в 75 мл воды. В по­ лученный раствор, охлажденный до 40° С, вводят неболь­ шими порциями при интенсивном перемешивании 170 мл 20%-ного водного раствора этилендиамина до получения прозрачного раствора.

Полученные медный и цинковый комплексы сливают, добавляют 8 мл аммиака. Последним вводят декстрин. Сначала его размешивают в теплой воде при темпера­

водой или этилендиамином, если pH раствора меньше 8,5. Этилендиамин является токсичным веществом (допу­ стимая концентрация в воздухе составляет 2 мГ!м3), поэтому приготовление электролита и эксплуатация ванн должны производиться при наличии вытяжной вентиля­ ции (бортовой отсос), а сточные воды должны подверга­

ться нейтрализации.

Покрытие белой бронзой. Полученный гальваническим путем сплав, в состав которого входит 55% меди и 45% олова, носит название белой бронзы и по внешнему виду напоминает серебро. Покрытие, из белой бронзы является хорошим защитно-декоративным покрытием, легко поли­ рующимся до блеска.

Осаждение белой бронзы производят из щелочного цианистого электролита такого состава (в Пл)\

256

ратура раствора 65° С; анодами служат медные и сталь­ ные пластины.

Режим электролиза оказывает большое влияние на качество покрытия. При повышении плотности тока выше 3 а!дм2, уменьшении содержания свободного циа­ нида и при повышенном содержании свободной щелочи, а также при пониженной температуре сплав сильно

Корректирование электролита производится, согласно аналйзу лаборатории, систематическим добавлением олова в виде натрия и регулярным введением цианидов и щелочи.

Покрытие белой бронзой во многих случаях может заменить серебрение.

П о к р ы т и я с п л а в а м и о л о в о - с в и н е ц . По­ лучение покрытия в виде сплава олово-свинец типа при­ поя (ПОС) нашло в промышленности широкое применение для следующих целей: а) защиты металлических изделий от коррозии; б) в качестве покрытия, облегчающего пайку деталей; в) в качестве антифрикционного покрытия.

Для этих целей получают обычно сплавы, содержащие разные количества олова. Покрытие сплавом олово-сви­ нец может быть получено из борфтористоводородных, кремнефтористоводородных и фенолсульфоновых электро­ литов.

Состав борфтористоводородного электролита для осаж­ дения сплава ПОС 40 следующий (в Г!л):

температура электролита 18-*-25° С; аноды — сплав олова со свинцом.

Готовится электролит следующим образом: в ванну заливают борфтористоводородную кислоту концентрации

257

350—400 Г/л. Затем электролит электрохимическим спосо­ бом насыщают оловом и свинцом, одновременно растворяя свинцовые и оловянные аноды, катодами при насыщении служат стальные прутки диаметром 12—15 мм и дли­ ной 400—500 мм, помещенные во избежание осаждения на них олова и свинца в микропористые керамические трубчатые диафрагмы.

Так как вышеуказанные электролиты требуют расхода таких дефицитных и дорогих материалов, как борная и плавиковая кислоты, то для осаждения сплава ПОС 40 рекомендуется кремнефтористоводородный электролит сле­ дующего состава (в Г!л):

а!дма; плотность тока на аноде Da — 1ч-3 а!дмг; темпера­ тура электролита 18—25° С; анод — раздельно оловянные и свинцовые.

Для осаждения сплава свинца с оловом применяются также фенолсульфоновые электролиты, которые имеют ряд преимуществ перед борфтористоводородными. Они недефицитны, не ядовиты и, следовательно, не требуют установки вентиляционных устройств на ваннах. Эти электролиты дешевле борфтористоводородных, стабильны в эксплуатации и их можно легко корректировать.

Состав электролита в Г!л:

Режим работы: плотность тока DK = 1 а/дмг\ темпера­ тура 18—25° С; выход по току около 100%; отношение поверхности анода к поверхности катода 1:2.

Аноды должны применяться из сплава свинца с оловом одинакового состава с катодным осадком. Расхождение

258

между составами анодов и катодного осадка после прора­ ботки электролита током составляет 5%.

За 19 мин при плотности тока DK — 1 а1дм2 осаждается сплав толщиной около 10 мк. При плотности тока выше 1 а!дм%катодный осадок имеет большее содержание олова против предусмотренного технологическим процессом, при

В последнее время начинают широко применять для покрытия изделий из алюминия декоративно-защитное никелирование, хромирование декоративное и износо­ устойчивое, цинкование для защиты от коррозии и пре­ дохранения разьб деталей от заедания, меднение и сереб­ рение для повышения электропроводности и надежности контакта алюминевых деталей радиоаппаратуры и пр.

Гальванические покрытия алюминия связаны с рядом затруднений, которые вызываются наличием на алюминии и его сплавах естественной окисной пленки, высоким значением электродного потенциала, наличием микропор, трещин и водородных включений, взаимодействием алюми­ ния как со щелочными, так и с кислыми электролитами.

Эти обстоятельства требуют, помимо обычной, еще и специальной подготовки поверхности алюминия перед нанесением покрытий. Из методов, применяемых для под­ готовки поверхности алюминия и его сплавов к нанесе­ нию гальванических покрытий, наиболее широкое произ­ водственное применение находят следующие:

1. Обработка в цинкатном растворе (двукратная), или гальваническое цинкование.

2.Анодное оксидирование в ортофосфорной кислоте.

3.Контактное осаждение металлов (железа, никеля) из растворов их солей с целью создания тончайшего под­

слоя на алюминии перед гальваническим покрытием.

4.Гидропескоочистка с последующим удалением песка

впроцессе покрытия.

5.Химическое осаждение металлов для образования

подслоя перед гальваническим покрытием. Никелирование. Обычная подготовка поверхности алю­

миниевых деталей заключается в обезжиривании в щелоч­

259

После обезжиривания и промывки в воде детали освет­ ляют в 50%-ном (по объему) растворе азотной кислоты в течение 5—10 сек. Если обрабатывают высококремни­ стые сплавы, то необходимо применять вторичное освет­ ление в азотной кислоте удельного веса 1,4 Г1см3 с добав­ лением 2—3% плавиковой кислоты. После промывки в проточной воде детали подвергают двукратной обра­ ботке в цинкатном растворе.

Цинкатный раствор готовится следующим образом. Необходимое количество сернокислого цинка, из рас­ чета 150 Г/л, растворяют в теплой воде, затем при помеши­ вании прибавляют раствор едкого натра концентрации 200 Г/л; происходит осаждение гидроокиси цинка. Осадку дают отстояться, раствор декантируют и затем осадок промывают 2—3 раза холодной водой. К промытому осадку добавляют раствор едкого натра из расчета 300 Г/л, осадок при помешивании растворяется. После растворе­ ния осадка добавляют необходимое количество воды.

В цинкатный раствор детали погружают на 10—15 сек при покачивании. Затем их промывают в холодной про­ точной воде. После цинкатной обработки производят стравливание контактного слоя цинка, образовавшегося на поверхности деталей, в 10—20%-ном растворе азотной кислоты в течение 10—20 сек. При этом голубоватый оттенок контактного цинка полностью не исчезает.

После промывки в холодной проточной воде произ­ водят вторичную цинкатную обработку в том же растворе, но с выдержкой 5—10 сек, затем детали подвергают нике­ лированию в обычном сернокислом электролите с завеской под током.

По другому способу производят предварительное осаж­ дение контактного никеля. Для этого детали после обез­ жиривания и осветления погружают в раствор, состоящий из хлористого никеля (225 Г/л) и соляной кислоты (100 мл/л), в котором их выдерживают до начала сильного газовыделения, затем детали тщательно промывают водой

260