12. Основные кеноладкн при хмиическом меднении и способы их устрвиекяя

Неполадки

Docoo устраысння

Наличие ислокрытых уч;;-сткоп иа дтлях

Осаждениг мея, не происходит

СлоП мели шероховатый и темный

Покрытие пйтивстое

Самопроизвольное осаждение металла иа стенках Бг.нны И В объеме раствора

Покрь[тие о€разуется очень медленно

1. Обрязоийине газовых мешков, неразиомсриое смывание деталей раствором

2. Плохая смачиваемость в растйорах сеиснОилизиро-{и}11Я и активнрования

3. Неравномерное травление детлей

1. Hi;3Koe знтченне показа ге.п я рН

2. Недостаток формалина в растворах

3. Избыток стабили.1атора

1. Перетравлена поверхность деталей

2. Высокий показатель рН раствора

Недостаточная промывка после сексибилизацнч Плохая очистка ваин, наличие Меди или других очагов восстановления металла

1. Низкая концентрация иетеллов в растворах сен-снбилизадии. активирования и химического меднения

2. Понижение температуры всех растворов

1. Прспэ1:сдитъ встрялнЕвнне деталей в в-аиие

2, Улучшить подготовку дета лей, откорректировать растворы

3. Улучшить качество травления

1. Под1 челочить раствор

2. Добавить в раствор (]t>P>-S-лик

3. Добавить свежнй раствор без стабилизатора

1. Уменьшить время травления

2. Добавить HjSOe

Улучшить качество прот.гпкн

Отфильтровать раствор, очистить стенки ввины раствором HNO,

1. Откорректировать рлстворы

2. Подогреть растворы сенснби лиэаци)], активировании и хнни> ческого меднения

Прерывная фильтрация со скоростью ] объем электролита в час. Раствор пригоден для л;1ительного исполь-вования при корректировке его состава.

Основные неполадки в работе ванн химического меднения н способы их устранения представлены в табл. 12,

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ

Латунные покрытия (сплав медь - цинк) применяются в основном для декоративных н защитных целей при нанесении ик на сталь и улучшения прочности сцепления резины со сталью и другими металлами.

Для осаж:;сння латунных покрытий широко применяют цианистые электролиты. Наряду с biiicokoh рассеивающей способностью в них

полностью исключается возможность контактного выделения металлов при покрытии стальных деталей.

Из нецианистых нетоксичных электролитов латунирования получил распространение лишь пирофссфат-ный электролит. Составы электролитов для осаждения сплавов мель- цинк приведены в габл, 13.

Состав полученных покрытий ссот ветствует марке анодов.

Для всех цианистых электролитов отношение анодной площади к катодной должно быть 2 : 1 Допускается электроосаждение с реверсиров;нием тока (с) : Тн = 10 : I

Электролитически осажденные сплг-вы медь - олово (бронзовые покрытия) нашли практическое применение в двух составах: с содержанием 10-20 и 40-45 % олова. Покрытия с oih.>-снгельно малым сод .фжанием гловз ирпмсняются для защиты отдо.н.ных участков детален при азотиронании сгали. Подо61п.1е покрытия болеи Э([г

3. Составы меитролчгов

(г/л) и режимы осаждения сплавов медь-ципк

Компоненты алектрояша и режим

CuCN ZnCN

NaCNcoG NaCO.

NHOH (25 %-ныЛ pacTLOp)] KKaC.H.O, CuS0.-5H,0 ZnS0.-711,0

H,C,(l,.2Hs,0 H,BO,

32-45 15-И

15-25 7-11 8-12

10-30 5-10

35-55 9-1. 8-12

5-10 0,3 1,0

4.8-6,2 4.4 - 6,11 50-60 10-15 4-5

С А/дм

t, к-

СП, MKii/Min АиоД>1 из сплаво

60-71) 1,2-1.5 0,26-0,30

15-30 0,2-0,6 О 04 - 0,07 Л62

15-30 0,3-1,0 0.05-0.10

Л 70

15-30 0,8-1,2 О 15-0,20 Л70

50-65 5-7 8-12

25-35 0,3-1,0 40-45

50-50 2-3 0,4 - 0,6 1омпак

фектипно предотвращают диффузию азота в сталь, чем медные или ачовяи-иые покрытия. Как самостоятельное покрытие бронза нгшоснтся иа подшипники в качестве антифрикционного материала. Бронзовые покрытия рекомендуются также для замены полслоя меди и в особенности никеля при защитно-декоративном покрыти.

Белая бронза (40-45 % олова) благодаря своему Приятному серебристо-белому цвету, твердости и сопротивлению потускнению применяется для покрытия столовых приборов. Белая бронза тускнеет намного медленнее серебра и значительно более износостойка.

Наибольшее применение для осаждения сплавов медь-олово нашли иианисто-паииатные электролиты (табл. 14).

В качестве анодов прнме1яе7ся бронза того же состава, что н катодный осадок. Для электролита № 6 рекомендуется также коррозионно-стойкая сталь 12Х18Н9Т нли никель.

Из Д1\гих покрытий сплавами меди известны составы электролитов для осаждения покрытий медь - свинец, медь - кадмий, медь - никель, медь - ннкель - цинк, медь - олово - цинк, применяемые как для защитно-декоративной отделки, так н для специальных целей.

.4. составы электролитов (г/л> н режимы осаждек сплав,. едь-ол,во

э.-.естголита

МЕДНЕНИЕ

УДАЛЕНИЕ

НЕДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ МЕДНЫХ ПОКРЫТИЙ

Для С11ят1;я медно о слоя с поверхности дегалей рекомендуется погружать нх в растворы, содери ащие органические (1 итроароматнческие со-едипенп и неорганические

окислители, составы которых приведены в 1абл. 15,

В качестве пптроароматичсских соединений в растворах № 1 п 2 можно

15. Состав растворов и электролитов (гл) i работ1,1

использовать нитробенэойную и ии-тробензолсульфоновую кислоты, нп-трохлорбепзол, нитроанилин п Т. п.

При удалении медных покрытий следует учитывать, что но мере выработки составов растворов скорость растворения уменьшается.

Все указанные растворы пригодны для удаления медных покрытий со стали, а растворы Л 3, 4 н О, кроме того, и с поперлности цинковых сплавов,

удаления медных покрытий и режимы

Глава

НИКЕЛИРОВАНИЕ

* Отношение cqq, Csof = ЮО :

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Никелевые покрытия применяют в различных отраслях промышленности. Широкое использование никеля в гальванотехнике объясняется ею физико-механическими и химическими свойствами. Никель - сере(>-ристо-белып металл с скл1Л1ым блеском, имеет атомную массу 58,71; его отражательная способность в видимой части спектра 58-62 %, пло ность 8900 кг/ы , температура плавления 1452 С, удельная теплоемкость 0,48Х Xl(fi Дж/(кт-К), температурный коэффициент линейного расширения 12,5-10 К , удельное электросопротивление 9,0(58- 10~*Ом-м. Никель фср-ромапштеп, обладает неременной валентностью (двух- н трехвалентный); его электрохимический эквивалент 1,095 г/(А-ч), стандартный потенциал равен -0,25 В. По отношению к воде и воздуху при обычной температуре очень устойчив. На никелевой жести при нагревании на воздухе появляются цвета побежалости вследствие образования тонкой твердой и эластичной пленки KiO.

Разбавленные кислоты действуют на Ki менее энергично, чем на Fe, однако он легко растворим в разбавленной hno;,. Концентрированная HNO3 пассивирует его. В растворах щелочей он устойчив при всех концентрациях и температурах. Обладает Kopp03HOHHoii устойчивостью в растворах некоторых органических кислот (I минеральных солей.

Цели никелирования следующие: защита основ[:ого металла от коррозии, его декоративная отделка, повышение поверхностной твердости.

При толщине никелевого покрытия 0,125 мм основной металл детали уже предохраняется от воздействия промышленных газов и растворов; при менее сильной агрессивной среде достаточен слой толщиной 0,05-0,1 мм.

Тачщина никелевых покрытий на различных металлах предусмотрена ГОСТ 9.073-77*.

Уикелсвые покрытия наносят на Fe, Си, Ti, А1, Be, W n другие металлы и их сплавы.

Никель, являясь защитно-декоративным покрытием, в паре Ni - Fe может защищать Fe от коррозии только При условии полной беснористости Покрытия, так как у него более положительный потенциал. Для получения беспористых покрытий применяют последовательное осаждение нескольких слоев одного и ого же металла или другого металла из различных по составу электролитов. У многослойных покрытий поры каждого слоя обычно не совпадают с порами соседних слоев. Мноюслойные покрытия позволяют также снизить расход никеля в результате применения более дешевого металла, как, например, Си,

Электроосаждение Ki всегда сопровождается значительной катодной и анодной поляризацией, которая зависит как от состава электролита, так и от режима ведения процесса. При пассинацин анодов уменьшается концентрация ионов Ni в прикатодном пространстве, что приводит к снижению выхода по току. Введение ионов С1 в электролит снижает анодную поляризацию, так как ионы С1. разряжаясь на аноде, растворяют пассивную пленку анода, тем самым снижают анодную поляризацию. Ионы С1 вводятся в виде NiClj, NaCI или KCI. В свою очередь, повышенное содержание С1 увеличивает растворимость анода, а это приводит к нестабильности работы ванны и увеличению рН в катодном пространстве. Поэтому повышенное содержание CI также нежелательно, как и пониженное.

При электроосаждении N1 из кислых растворов наряду с Ni на катоде выделяется н н2, за счет чего в прнкатод-

НИКЕЛИРОВАНИЕ

Тяпы яектрвлитов

ном пространстве повышается рН, а эю может привести к образованию хрупких и шероховатых поверхностей Ni, что связано с соосаждением основных солей Ni.

С другой стороны, увеличение кислотности электролита приводит к снижению рассеивающей способности электролита и выхода по току ввиду расхода энергии на восстановление ионов Hj. Выделение последнего ухудшает свойства получаемых осадков. Образуется пористый шероховатый осадок с питтнигом. Поэтому, как правило, никелирование проводят прн рН электролита в пределах 4,0- 5,5.

Чистоту никелевых электролитов поддерживают непрерывной фильтрацией, их селективной и периодической химической очисткой, а также зачехле-нием анодов.

Для стабильной работы анодов, т. е. для равномерного растворения анодов, их подвергают термообработке и придают эллиптическую нли ромбовидную форму. Эти факторы сказываются на скорости растворения Ni, а поэтому и на качестве получаемых осадков.

Кроме того, применяются аноды в виде кусочков металла размером 25 X 25 X 5 мм. Эти аноды равномерно растворяются. Их помещают в титановые корзины, на которые надевают мешки из полипропиленовой ткани. Соотношение Sa : S при электролизе необходимо поддерживать 2:1.

Дня приготовления электролита никелирования необходимо чистую ваииу промыть раствором 3-5 %-ной HjS04 или HCI в течение 2-4 ч при температуре 50-60 С. Слить раствор кислоты и ванну тщательно промыть деийнерализованвой водой. Залить ванну иа объема деминерализоваи-иой водой и подогреть до 70 °С. Засыпать в ваниу необходимое количество Н5ВО3, растворить ее при перемешивании. Затем засыпать в ваниу необходимое количество NiS04 X X 7н2о и NiClj-eHjO и растворить их при температуре 70 °С. Долить деминерализованную воду до уровня ваниы и добавить блескообразующие добавки. Довести до необходимого значения рН электролита, добавляя NiCOs или H2SO4 порциями (порция карбоната никеля - 0,5 кг, порция НО, - 200 мл).

ПРИМЕНЯЕМЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ

На практике чаще всего пользуются кислыми электролитами, которые подразделяются иа сернокислые, хлористые, сульфаминовокнслые (суль-фаматные), кремнефторнсторолорс.ч-ные, борфтористоводородные и др.

Щелочные электролиты, используемые на практике, делятся на цитра -ные, этилендиаминовые, тартратные и др.

Зависимость физико-механнческих свойств осадков никеля от состава электролита приведена в табл. 1.

Сернокислые электролиты, широко применяемые во многих отраслях промышленности, имеют разнообразный состав и режим работы ванн для получения покрытий с различными задан-иымн свойствами. Эти электролиты весьма чувствительны к отклонениям от принятого режима работы ванны н к наличию посторонних примесей в электрмите.

Основным компонентом сернокислых электролитов является NiSO, X X 7н2о. Если концентрация NiSOiX X 7н2о не превышает 200 г/л, то для повышения электропроводимости влектролита вводят NaaSOj илн MgSOi-yHO, что способствует получению пластичных никелевых покрытий!

Скорость осаждення никеля определяют по табл. 2,

Для поддержания постоянства рН в электролит вводят Н3ВО3 нлн CHjCOONa. Если процесс ведется при батее низком рН, то в качестве

буферных добавок применяют фто] содержащ Ni(BF4)2).

соединения

(NaF,

в табл. 3 приведены наиболее часто применяемые электролиты, которые устойчивы в работе и при соблюдении режима работы и систематической очистке от вредных примесей могут использоваться в течение нескольких лет.

Во время электролиза для электролитов № 3 и 4 необходимо выполнять перемешивание, а для электролита № 4 и непрерывное фильтрование.

Для четкой работы ванны следует поддерживать постоянство состава электролита. Добавление сульфата никеля, борной кислоты и хлоридов

1 Состав никелевых влектро.тггтов и фвзвко-химичсскне свойства осадков

производят с учетом данных химического анализа электролита.

Поддержание постоянства рН влектролита проводится добавлением 3 %-иого раствора NaOH или HjSOi.

Качество получаемых осадков ухудшается с накоплением в электролите таких примесей, как Fe, Zn, Cu, органические соединения. Недопустимо содержание Fe более 0,1 г/д. Для его удаления из электролита последний подогревается до 50-60С с н2о2 при интенсивном перемешивании сжатым воздухом. Последующее подщелачивание раствора до рН 6,0 приводит к осаждению окисленного Fe в виде Ре(ОН)з, на поверхности которого адсорбируются органические примеси, Ocafl<jK отфильтровывают.

Содержание Си недопустимо более 0,02 г/л. Для ее удаления применяют либо метод цементации посредством фильтрования электролита через слой порошкообразного Ni, либо электролит 11о;-,к11сляют до рН 2,5-3 и при плотности кьа до 0,1 А/дм осаждают Си на катод.

Zn прн содержании его бо.и tfl.Ol г/л осаждают добавлением мола или Са(ОН)2, доводя рН до 6,1-6,3. Оса-

ждение ведется при интенсивном перемешивании. При этом наряду с Zn осаждаются примеси Fe и Си.

Для удаления органических соединений в ванну вводят измельченный древесный уголь из расчета 2- 3 г/л.

Вводом дополнительных компонентов в сернокисл.ье электролиты можно получать покрытия с индивидуальными свойствами.

ИХХТ АН Л-итовской ССР разработай процесс получения серебристо-матового никелирования Димеда

2. Скорость осаждения иикелп, мнм/ч

0,5 1.0 2,0

3,0 4,0 5,0 10,1:

3.1 6,3 12.5 18,8 25,1 31.4 62,5

14,? 22,3 2Я,8 37,; 74,(

4,4 а, 7 17.6 26.2 34,9 43,7 Л7,3

5,1 10,0 20,0

39,Ь 49,8 1)9,7

5,6 11.2 22,4

29,6 33,6

.!4.8 56,0 112,1

11,8 23.6 35,6 47,2 59.1 1 i-s.o