книги / Пособие мастеру цеха гальванических покрытий

растворяют в нем окись цинка или гидрат окиси цинка при непрерывном помешивании, после чего доливают горячей водой до половины объема ванны, В растворе образуется комплексная соль цинка. После этого раствор отстаи­ вается, декантируется в рабочую ванну, подогревается до 60—70° С и доливается теплой водой. Далее в небольшом объеме полученного электролита растворяется двухло­ ристое олово в количестве 0,5 77л.

Во избежание выпадения закиси олова в момент рас­ творения двухлористого олова вводится 30%-ная перекись водорода в количестве 1—2 мл на каждый грамм двухлорис­ того олова. Полученный раствор олова добавляют в ванну.

Приготовленный таким образом электролит анализи­ руется и, если нужно, то корректируется, затем прораба­ тывается постоянным током при нормальном режиме до получения удовлетворительных покрытий.

Дальнейшее корректирование ванны состоит в периоди­ ческом пополнении раствора едкой щелочью, окисью или гидроокисью цинка и солями олова в соответствии с дан­

лого) осадка на катоде может происходить по следующим причинам: при слишком низком или высоком содержании олова в электролите, при очень низком содержании цинка, при повышенной катодной плотности тока и низкой тем­ пературе электролита. Приведение этих факторов к нор­ мальным, соответствующим рецептуре состава, устраняет этот дефект.

Темный цвет всего покрытия может получаться при загрязнении раствора гидроокисью железа. Для устра­ нения этого необходимо дать электролиту отстояться, декандировать его и проработать током.

При появлении пассивных пленок на анодах следует добавлять в электролит щелочи, очистить аноды и увеличить их поверхность, завесив несколько добавочных анодов.

Аммиакатные и хлористоаммониевые электролиты. К безвредным нецианистым электролитам для цинкова­ ния относится электролит (предложенный А. Н. Леви­ ным) такого состава (в Г/л):

171

Режим работы: температура раствора 15—20° С; плот­

иDK — 1,5-5-3,5 а/дм2 при перемешивании, pH = 6-5-7. Рекомендуется для покрытия малорельефных деталей.

Для цинкования деталей сложного профиля предло­ жен электролит, приготовляемый на основе окиси цинка

ихлористого аммония. Этот электролит имеет следующий

состав (в Г/л):

Режим работы: температура 30—35° С; плотность тока 0,5—1,5 а/дм2; кислотность pH в пределах 6,5—6,7.

При приготовлении электролита в половинном по расчету объеме воды растворяют хлористый аммоний, затем добавляют измельченную окись цинка и борную кислоту. Температура в процессе растворения падает, поэтому раствор необходимо нагреть до 70—80° С. После растворения компонентов горячий раствор фильтруют в ванну через слой ваты; к отфильтрованному раствору добавляют столярный клей, предварительно размоченный

иподогретый. Затем доливают раствор до рабочего уровня

ипрорабатывают током до получения светлых гладких осадков цинка, без «губки» и «загара». Плотность тока при проработке 0,25—0,30 а/дм2] продолжительность — 10— 15 а-ч на 1 л раствора.

Блестящие мелкокристаллические осадки цинка при высокой рассеивающей способности ванны могут быть

получены из бесцианистого электролита, основным компо­ нентом которого является комплексная соль — гексааминоцинксульфат, очень устойчивая в процессе работы. Состав электролита в Г/л:

172

Режим работы: плотность тока DK =3-5-5 а/дм2 при перемешивании с помощью качающейся штанги; темпе­ ратура 16—30° С; при подогреве до 40—50° С с примене­ нием воздушного перемешивания плотность тока можно увеличивать до 30—50 а!дм2; pH электролита в пределах 3,5—4,8.

Электролит отличается стабильностью в работе. Комп­ лексную соль гексааминоцинксульфата получают из окиси цинка, сернокислого или хлористого цинка при взаимо­ действии с крепким раствором аммиака; при этом расчет производится на содержание в электролите не менее 25 Г1л цинка.

В процессе приготовления электролит разогревается, при охлаждении в осадок выпадает плохо растворимая в воде комплексная соль, растворяющаяся затем при под­ кислении. Приготовляют раствор комплексной соли в объеме около 2/3 рабочей емкости ванны, затем в него

им. С. М. Кирова разработаны новые нетоксичные электро­

и Л. А. Белякова).

Эти электролиты, внедренные на ряде заводов, просты по составу и способу приготовления, стабильны в работе, дают покрытия высокого качества и повышенной корро­ зионной стойкости. Они полностью заменяют ядовитые цианистые электролиты.

а) Состав электролита с этилендиамином:

Клей столярный.......................1 —1,5 Г/л

Режим работы: плотность тока 1,5—2 а/дм2; темпера­ тура 17—25° С; pH = 7,5ч-8,0; выход по току 98—100%.

В этом электролите получаются плотные мелкозерни­ стые осадки цинка, прочно связанные с основным ме­ таллом.

Для приготовления электролита в половинном объеме воды при температуре 70—90° С растворяют заданное количество хлористого аммония и полученный раствор

173

приливают к предварительно увлажненной окиси цинка при непрерывном помешивании.

После охлаждения раствора до 30—40° С добавляют этилендиамин в растворе клея. Электролит прорабатывают током из расчета 1 а-ч/л, при этом значение pH снижается с 8,5 до 7,5—8,0.

б) Состав электролита с этаноламином:

вательности. После добавления этаноламина электролит имеет светло-коричневый цвет. По истечении 1—1,5 ч процесс комплексообразования заканчивается и раствор становится бесцветным, прозрачным. В неостывший еще электролит добавляется раствор клея. Полученный элек­ тролит имеет pH = 9-н9,5. До рабочего значения pH электролит прорабатывают током из расчета 7 а^ч/л.

Электролит имеет хорошую рассеивающую способ­ ность, осадки цинка получаются светлыми, мелкокристал­ лическими, плотными. Рекомендуется применять пока­ чивающиеся штанги.

Корректировка электролита заключается главным об­

осадков цинка ухудшается.

Цинкование с периодическим изменением направления тока. Процесс осаждения цинка из кислых электролитов при периодическом изменении направления тока позво­ ляет интенсифицировать процесс в 2,5—3 раза. При оса­ ждении цинка током переменной полярности хорошие результаты были получены в электролите следующего состава (в Г1л):

174

Режим работы: плотность прямого и обратного тока 6—8 а/дм2; период — 1 сек; отношение времени прямого процесса к обратному 3 : 1 ; температура электролита 18—20° С; кислотность pH = 3.

Увеличение плотности тока выше 8 а/дм2 вызывает рост дендритов цинка, снижение ее до 4 а/дм12способствует получению крупнокристаллических осадков и появлению точечной пятнистости (питтинга). Скорость наращивания слоя цинка составляет 1 мк/мин; при толщине слоя 10 мк и выше покрытия получаются беспористыми.

Для осаждения цинка из цианистых электролитов током переменной полярности рекомендуется следующий

противокоррозионной стойкости и пассивирования цин­ кового покрытия производится обработка в растворах, содержащих различные хромовые соединения, с добавле­ нием серной кислоты. Дроматное пассивирование произ­

им радужную окраску.

Если в результате отклонений от нормального про­ цесса, особенно при повышенной температуре, пленка приобретает коричневый цвет без радужной окраски, то это свидетельствует о плохом ее качестве, и цинковые покрытия с такой пленкой подлежат переделке.

Химическое полирование цинковых покрытий. Для при­ дания цинковым покрытиям яркого, долго не тускнею­ щего блеска применяют химическое полирование, заклю­

175

чающееся в химической обработке оцинкованных деталей в растворе следующего состава (в Г1л):

Детали погружают в этот раствор при температуре 20—25° С на 2—5 сек, затем быстро и тщательно промы­ вают водой. Если необходимо получить блестящую оцин­ кованную поверхность без каких-либо желтоватых оттен­ ков, детали после химического полирования обрабатывают в растворе такого состава (в Г1л):

Температура раствора 18—25° С. Детали выдерживают в этом растворе 3—5 сек до полного исчезновения цветов побежалости, после чего тщательно промывают в горячей, затем в холодной воде и высушивают струей теплого воздуха.

В результате такой последовательной обработки в двух растворах оцинкованные детали становятся блестящими со слегка синеватым оттенком, напоминающим по цвету хром; оцинкованная поверхность не загрязняется и имеет красивый внешний вид. Степень блеска зависит от предва­ рительной механической подготовки — шлифования и по­ лирования.

Коррозионная стойкость цинкового покрытия после такой обработки увеличивается.

КАДМИРОВАНИЕ

Кадмий — мягкий, пластичный и весьма ковкий сере­ бристо-белый металл: применяется преимущественно для защиты изделий от действия морской воды и от действия атмосферы, насыщенной морскими испарениями. Темпе­ ратура плавления кадмия 321° С, удельный вес 8,6 Г!см9, атомный вес 112,4. По степени твердости кадмий близок к олову.

Кадмий обладает значительно большей, чем цинк, химической стойкостью. Разбавленная серная кислота почти на него не действует. Разбавленная соляная кислота растворяет его очень медленно, щелочи на него мало

176

действуют. Хорошо растворяется кадмий в азотной ки­ слоте. Так же как и цинк, кадмий — металл более электро­ отрицательный, чем железо, поэтому покрытия кадмием обеспечивают электрохимическую защиту черных метал­ лов от коррозии.

Однако по той причине, что разность потенциалов кадмия и железа невелика (сотые доли вольта), соотноше­ ние между потенциалами кадмия и железа в ряде случаев меняется и кадмий перестает электрохимически защищать железо. Так, в морской воде и в атмосфере, насыщенной морскими испарениями, кадмий является анодным покры­ тием, в условиях же обычной атмосферы кадмиевые по­ крытия относятся к катодным покрытиям.

Электрохимический эквивалент кадмия 2,1 — почти вдвое больший, чем цинка (1,22), поэтому при одинаковой плотности тока и выходе по току кадмиевое покрытие можно нарастить почти вдвое быстрее, чем цинковое покрытие такой же толщины. Для кадмирования приме­ няются аноды, изготовляемые из кадмия марок Кд-0 и Кд-1 по ГОСТу 1467—67.

Кадмиевые покрытия применяются для защиты сталь­ ных деталей и изделий, эксплуатируемых в атмосферных условиях с высокой влажностью и в морском климате, а также при соприкосновении с морской водой. Кроме этого, покрытие кадмием используют для улучшения при­ работки деталей, работающих в условиях трения.

Кадмиевые покрытия неустойчивы в атмосфере, за­ грязненной сернистыми газами, продуктами испарения органических веществ и при контакте с деталями, проолифенными или пропитанными растительными маслами.

Покрытия кадмием характеризуются прочным сцеп­ лением с основным металлом, высокой пластичностью и эластичностью при развальцовке, штамповке и протяжке.

Для повышения защитных свойств кадмиевых по­ крытий применяются хроматирова-ние и фосфатировайие, а также дополнительная окраска лаками и эмалями.

Цвет кадмиевых покрытий серебристо-белый с синева­ тым оттенком, после хроматирования — радужный с цве­ тами побежалости.

Толщина кадмиевых покрытий на деталях, эксплуа­ тируемых в условиях морской атмосферы, должна быть 12—30 мк, в зависимости от назначения деталей. Для деталей, непосредственно соприкасающихся с морской

177

водой и работающих в условиях морских испарений и ту­ манов, толщина слоя кадмия должна быть не ниже 30—

36мк.

Для резьбовых и крепежных изделий толщина покры­

тия кадмием составляет 3—12 мк в зависимости от диа­ метра деталей и класса точности. Толщина слоя кадмия для пружин диаметром 1 мм — 9—12 мк, для пружин диаметром свыше 1 мм до 2 мм — 12—15 мк.

При кадмировании с хроматированием или фосфатированием и последующим лакокрасочным покрытием для деталей, эксплуатируемых в атмосферных условиях и при воздействии морской воды, толщина слоя кадмия дается в пределах 12—15 мк.

Электролиты для кадмирования. Для осаждения кад­ мия применяются кислые и цианистые электролиты. Кислые во многом сходны с цинковыми электролитами, потому что содержат сернокислый кадмий, борную ки­ слоту и коллоиды. Кадмиевые кислые электролиты обла­ дают плохой рассеивающей способностью и дают преиму­ щественно крупнокристаллические осадки кадмия, по­ этому без добавок коллоидов невозможно получить удо­ влетворительные покрытия. В связи с этим кислые элек­

чаются от цинковых кислых. Поэтому все указания в от­ ношении вредных примесей (серебро, мышьяк, свинец и сурьма) и соблюдения режима процесса, приведенные для цинковых электролитов, относятся и к кадмиевым.

Кадмиевые покрытия с течением времени темнеют и теряют красивый вид. Для того чтобы они возможно дольше не изменялись, их осветляют путем промывки (0,5—1 мин) в растворе из 150 Г1л хромового ангидрида и 4 Г/л серной кислоты. После осветления изделия про­ мываются в воде и сушатся.

Для повышения твердости и увеличения износостой­ кости кадмиевых покрытий можно получать осадки с вклю­

178

чением твердых частиц, например абразивных материа­ лов — микропорошков корунда М14, М20.

Микропорошки добавляют в кислый электролит кад­ мирования в количестве 50 Пл, процесс осаждения ведут при интенсивном перемешивании при плотности тока 2 atдм2. В результате получают светлые, гладкие, мелко­ кристаллические покрытия, включающие 0,5—3% ко­ рунда, обладающие повышенной микротвердостью и изно­ состойкостью.

Наибольшее применение находят цианистые электро­ литы, в которых кадмий находится в виде комплексной цианистой соли кадмия и натрия и которые содержат зна­ чительный избыток свободного цианида.

Эти электролиты дают хорошие мелкозернистые осадки и обладают весьма высокой рассеивающей способностью. При приготовлении электролита исходят обычно из свежеосажденного гидрата окиси кадмия или окиси кадмия, которые растворяются в цианистом натрии. Для улучше­ ния растворения анодов в раствор добавляют серно­ кислый натрий, для увеличения электропроводности —

Для приготовления электролита цианистый калий растворяют в теплой воде, затем добавляют в раствор окись кадмия, которая растворяется при помешивании. После этого добавляют другие вещества, входящие (по рецепту) в электролит.

Электролит можно также приготовить на основе свежеосажденного гидрата окиси кадмия, который получается прибавлением раствора едкого натра к раствору серно­ кислого кадмия.

Корректирование электролита заключается в поддер­ жании установленной концентрации свободных циани­ стого натрия и едкого натра, которые при работе обычно

179

разлагаются с образованием углекислых солей. Рекомендуется добавлять один раз в декаду 5 Г!л цианистого на> трия и 3 Г!л едкого натра.

Периодически, в зависимости от растворимости анодов, следует добавлять гидрат окиси кадмия (или окись кадмия), количество которого уточняется анализом, а также сульфированное масло и сернокислый никель.

Основной недостаток цианистых электролитов для кадмирования — это их ядовитость из-за возможного образования в растворе свободной синильной кислоты (сильнейшего яда). Поэтому обращение с цианистыми

нистых электролитах для кадмирования при нормальной работе получаются светлые плотные и гладкие покры­ тия; аноды сохраняют свой вид и не чернеют. Газовы­ делен ие на анодах и катодах незначительно и едва за­ метное.

Если осадки на катоде получаются темные и одно­ временно темнеют аноды, то это указывает на недостаток в электролите цианидов и щелочи, содержание которых необходимо увеличить. Если аноды становятся черными и плохо растворяются, электролит делается мутным, наблюдается выпадение осадков — это указывает на боль­ шой недостаток цианидов.

Аноды могут становиться черными также и при нор­ мальном составе электролита, если их поверхность недо­ статочна, что обусловливает повышенную анодную плот­ ность тока.

Сильное газовыделение на катоде при нормальном качестве покрытия указывает на низкое содержание солей кадмия при большом избытке едкого натрия. Шерохова­ тые осадки могут получаться при загрязнении электро­ лита анодным шламом.

В большинстве случаев, если в состав электролита входят чистые соли и соблюдается установленный режим процесса и периодическое корректирование, кадмиевые ванны работают нормально, без помех.

Для замены ядовитых цианистых электролитов может быть применен аммиакатный электролит для кадмирова­ ния, из которого получаются плотные мелкокристалли­ ческие, бело-матовые осадки кадмия. Электролит харак­

1Ь0