4.3. Оловянированне

Оловянные покрытия легко выдерживают штамповку, развальцовку, изгибы и чрезвычайно пластичны. Свежеосажденное олово легко паяется при применении спиртоканифольных флюсов, но через две-три недели способность к пайке ухудшается настолько, что детали необходимо подвергать вновь оловянированию или оплавлению. Сплавы олова с висмутом, свинцом, кобальтом, никелем и другими металлами характеризуются также хорошей способностью к пайке и сохраняют эту способность более длительное время, чем покрытие чистым оловом. Олово обладает высокой химической стойкостью. Концентрированные растворы щелочей растворяют олово только при нагревании. Разбавленные растворы серной, соляной и азотной кислот взаимодействуют с оловом очень медленно, а сернистые соединения почти не действуют.

По отношению к железу олово (в атмосфере) является катодным покрытием, по отношению к деталям из медных сплавов — анодным. В присутствии органических веществ, содержащихся в пищевых продуктах, соках, пиве и т. п., в гальванической паре железо — олово растворяется олово и тем самым защищает железо от коррозии. Продукты коррозии олова безвредны для человеческого организма. Кроме того, при контакте о оловом пищевые продукты не меняют своего вкуса. Именно поэтому олово с давних лет используется в качестве покрытия жести для изготовления консервных банок и для покрытия деталей, имеющих отношение к хранению и приготовлению пищи. Оловянные покрытия наносятся горячим или электролитическим способом. Преимуществом электролитического способа оловянирования является получение более равномерного покрытия и более экономное расходование олова.

Электролитическое оловянирование осуществляется как в кислых, так и в щелочных электролитах. В кислых электролитах олово находится в виде двухвалентных соединений, а в щелочных — в виде четырехвалентных. Различие в валентности олова обусловливает разную скорость осаждения в кислых и щелочных электролитах: при одних и тех же плотностях тока олово в кислых электролитах осаждается в два раза быстрее, чем в щелочных. Однако структура осадков, полученных из кислых электролитов, — крупнокристаллическая, а рассеиваю­щая способность кислых электролитов значительно хуже, чем щелочных. В связи с этим для покрытия сложнопрофилированных деталей применяют щелочные электролиты, а для покрытия простых по конфигурации деталей — кислые. Осаждение олова в кислых электролитах протекает по схеме:

Sn + 2e — Sn.

Из кислых электролитов широкое применение в промышленности получили сульфатные и хлоридные. Во всех кислых электролитах удовлетворительные осадки можно получить только при введении какого-либо поверхностно-активного вещества (клея, фенола, препарата ОС-20, желатина и др.), без которого на поверхности катода выделяются изолированные игольчатые кристаллы и сплошного покрытия не образуется.

Для повышения электропроводности электролита и предотвращения гидролиза солей олова в электролиты необходимо вводить достаточное количество свободной кислоты. При недостатке кислоты образуются труднорастворимые гидраты или основные соли олова Sn(OH)₂, SnOHCl, Sn(OH)₂SO₄ и т. п. Поверхностно-активные вещества улучшают не только структуру покрытий, но и их рассеивающую способность.

Состав электролита (г/л) и режим работы сульфатных электролитов следующие: сернокислое олово — 40—50; серная кислота — 50—80; крезол или фенол—10—30; столярный клей— 1—5; температура электролита — 15—25 °С; катодная плотность тока— 1—2 А/дм², но при перемешивании плотность тока повышается до 4—5 А/дм². Выход по току 90—95 %. Растворение оловянных аноанодов протекает без каких-либо осложнений с выходом по току, приближающимся к 100 %. Более высокой рассеивающей способностью обладают галогенидные электролиты, которые применяются в производстве белой жести и для покрытия деталей сложной конфигурации. Состав электролита (г/л) следующий: хлористое олово (кристалло­гидрат) — 40—50; соляная кислота - 0,5 - 1,0; фтористый нат­рий 54)—60; хлористый натрий 5,0—7,0; желатина—1,0. Температура электролита — 20—25 °С, катодная плотность тока j_к = 2 ÷ 3.

Характерные неполадки, возникающие при работе с кислыми электролитами оловянирования, причины их возникновения и способы их устранения приведены в табл. 16, Основными компонентами щелочных электролитов являются станнат натрия Na₂[Sn(OH)₆] и свободная щелочь NaOH. Олово в растворе находится в четырехвалентном состоянии, образуя комплексный анион [Sn(OH)₆]² . Этот анион диссоциирует по реакции

[Sn(OH)₆] Sn + OH .

На катоде происходит реакция по схеме

Sn + 4е Sn.

Однако в ряде случаев олово может находиться в растворе в двухвалентном состоянии в виде станнита Na₂[Sn(OH) ]. Ионы двухвалентного олова разряжаются на катоде (благодаря незначительной поляризации) гораздо легче, чем четырехвалентные ионы, но образуют грубые и губчатые осадки, поэтому следует избегать загрязнения раствора, станнитом и в случае его образования окислять его в станнат добавлением в электролит перекиси водорода.

Таблица 16