KjSOj отфильтровать <илн д1кгнт!1ро-вать раствор в рабочею ванну), а осадок удалить. Ch-дельно в подогретой до 80 С Воде растворить расчетное количество NH4CI и влить в рабочую ванну. Декстрин растворить в небольшом количестве теплой воды и ввести в ванну. Ватем ванну долить водой до рабочего уровня и отко()ректнрова1ь рН раствора. Приготовленный электролит прораОотки током не требует.

Цинкатный злектролнт. НеоСходи-мое количество NaOH растворяют в небольшом объеме (около 0,1 рабочего объема ванны) воды и подогревают до температуры 90-100 X. после чего при HenpepLiBHOM помешивании вводится ZiiO до полного его растворенья. Окись цинка может быть заменена

свежсосажденным Zn(OH).. .Чате.м раствор фильтруют через щелочестой кий фильтр в рабочую ванну. В пос-ле.чнюю очередь вводят дсйавочные н блескообразующие вещества.

Этилендиаминовый (моноэтанолами-новый) электролит. Растворить NHjCI в половинном GT расчетно! о объема во ди при 70-90С, полученный раствор приливают небольшими порциям i к ZiO, прсдв,:рительно смоченной водой, при кспрерьшиом перемеитва-нйи. После о.клаждения раствора до 35-40 °С к нему добавляют этилендиамин или моноэтаноламин и заранее приготовленный раствор желатина н.пи клея. П/)иготовле11Ные электролиты прорабатывают перед цинкованием постоянным током из расчета 1- 5 А-ч/л.

Глава

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Кадмиевые покрцтия применяются для защиты от коррозии деталей: из высокопрочных н пружинных сталей; сталей, работающих при температуре до 250 С п эксплуатируемых в условиях воздействия морской воды; сложиопрофилированных и деталей, эксплуатируемых в условиях тропического климата.

Кадмирование применяется также для защиты стальных и медных деталей в целях предупреждения контактной коррозии алюминиевых и магниевых сплавов.

Для повышения коррозионной Стойкости покрытие Со подвергают хроматированию или фосфатиро-ванию.

Покрытие Cd не следует наносить на детали, ра6отаюш,ие в атмосфере промышленных районов, в контакте с топлнвами, содержащими сернистые соединения, в атмосфере, содержащей летучие агрессивные соединения, выделяющиеся из органических веществ (при высыхании олифы, масляных лаков и т. П.)-

Кадмий - пластичный металл серебристо-белого цвета, легко поддается вальцовке, штамповке и протяжке. По своим химическим свойствам Cd весьма близок к Zn, по в отличие от него Cd нерастворим в щелочах. Стандартный потенциал Cd равен -0,403 В.

Близость потенциалов Fe и Cd приводит к тому, что в различных условиях Эксплуатации характер защиты стали от коррозии кадмирова-нием может быть электрохимическим, подобно Zn, илн механическим, аналогично .Sn, Ni и другим металлам.

В растворах, содержащих хлориды (морская Иода), Cd является анодом по отношению к Fe. Cd покрытие в условиях воздействия солевых брызг,

КАДМИРОВАНИЕ

тумана дает более эффективную за-1Ц1ГГУ от коррозии, чем цинковое. Этому способствует и большая химическая устойчивость Cd по сравнению с Zn. Кадмий очень быстро разрушается при контакте с изделиями, содержащими олифу, различные смазочные материалы, а также с пластмассовыми деталями, выделяющими газообразные продукты в результате неполной полимеризации.

Электрачиты для кадмировании можно разделить на простые кислые и сложные комплексные, которые по природе аниона соли Cd и комплексо-о6разующ,его лиганда подобны электролитам цинкования. Поведение этих электролитов характеризуется поля-рнзационнымн кривыми, приведенными на рис. 1.

В цианистом (и особенно пнро-фосфатиом) электролите Cd осаждается на катоде при более высокой поляризации, чем из сернокислого электролита без специальных добавок. В присутствии добавок можно получать более равномерные по толщине покрытия, чему способствует также снижение выхода металла по току при увеличении катодной плотности тока, особенно заметное при малом содержании Cd. Электролиты, содержащие эффективные добавки ПАВ (кривая 2),

Рис. 1. Катодные поляризационные кривые в различных электролитах кадмирования:

/ - сернокислый; i - сернокислый с ПАВ; 3 цианистый; 4 пирофосфатный

КАДМИРОВАНИЕ

могут заменять токсичные цианистые электролиты.

Скорость осаждения Cd в зависимости от катодной плотности тока и выхода по току приведена в табл, 1.

Удаление некачественного Cd покрытия производится в одном из растворов следующего состава (г/л):

1. NH.NOs.........100-200

2. CrOa.......... 200-250

H,SO........... 6-) 5

Режим об работки; t = 18 - 25 С; продолжительность обработки до полие)го удаления Cd,

ЭЛЕКТРОЛИТЫ

ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ КАДМИЕВЫХ ПОКРЫТИЙ И СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ Cd

Кислые электролиты. К кислым электролитам кадмирования относят сернокислые, борфтористоводородные,

--0,6 ) -0,11

Рис, 2. Катодные поляризационные кривые в процессе злектроосаждения кадмия из борфтористоводородного электролита, содержащего [43 г/л Cd(BF4)j и 35 г/л HBF, без ПАВ и с добавками 2 г/л

ДЦУ-f 2 г/л ОС-20 (<-6), при различной температуре, электролита (°С): 1.6 - 20; ?, 5 - 40; 3, 4 - 50

галогенидные, кремисфтористоводород-ные, перхлоратныс, с)х;нол- н фенол-дисульфоновые э.тектролиты.

Природа аниона caieftCd в растворах без специальных добавок оказывас! большое влияние на катодную и анодную поляризацию, выход металла по току и структуру осадков. Так, в зависимости от природы аниона катодная и анодная поляризация Cd возрастает (при = 1 А/дм) ст Ю до 50мВ в следующем ряду: С1 < Вг < < S0- < BF7 < СЮг.

Все кислые электролиты кадмирования без добавок органических П.ДП дают крупнозернистые осадки Cd на католе. Одновременное присутствие некоторых ПАВ оказывает более сильное действие на катодную поляризацию и структуру осадков Cd, чем отдельные вещества, что обт.яспяется образованием более плотных адсорбционных слоев на границе раздела металл-раствор.

Значительно повышается катодная поляризация и улучшается качестсо осадков Cd после добавления к сернокислому электролиту 0,1-0,5 г-л ПАВ типа БГУ совместно с желатиной. В борфтористоводородном электролите, так же как и в сернокислом, совместное воздействие нескольких добавок ПАВ дает лучшие результаты, чем одной из них.

Значительное торможение катодного процесса с образованием мелкокристаллических светлых осадков Cd на катоде наблюдалось при добавлении к борфториетоводородиому электролиту 2 г/л ОС-20 и 2 г/л ДЦУ (рнс, 2).

Из рис. 3 видно, что хорошими буферными свойствами в области рН

Электролиты для ианесеиия кадмиевых покрытий и сп.а.ов

4,2-4,5 обладает электролит, содержащий А12(504)з-ISHO.

.Лноды для кадмирования в кислых атектролитах изготовляют из чистого электролитического Cd. Во всех электролитах Cd аиоды растворяются с высоким (~100 ,о) выходом по току.

Режим работы (температура и плотность тока) примерно такой же, как в кислых Zn электролитах.

В та6,т. 2 приведены составы кислых электролитов кадмирования и режимы

осаждения.

Цианистые электролиты. Основными компонентами кадмиевых электролитов являются комплексная цианистая соль кадмия NaaCd(CM), или K,Cd(CN)4, свободный цианид и NajCOa или КзСОд. Исходными веществами для 2. Составы кислых э.тектролитов кадмирования (г/л) и режимы осаждения

Kv электролига

20 lmOH 1

КчЬепиые свойства электролитов с рно йсл;*г*о кадмия (концентрация NaOH 0,2 н,):

/ CdSO. 4- AU<SO.):,: 2 - SOjl:

Компоненты электролита и режим

CdSO.- 8/3 Н.О

Cd(BF,),

CdO CdCb

А1Д804),- ISH.O HF

H,SO.

H,BO,

(MHJjSO.

NH.BF.

NH.CI

NaCI

Синтанол ДС-Ю Лимеда Б К-10, мл/,л Клей мездровый Закрепитель ДЦ> Алли-аамин Тиомочевина Желатина

60-65

25-30

,10-35

J.5-0.7

iS-75

15--to

50-75

А/ДМ

11,5-1,1

15-25

! - 1 15-22 1,0

200-280 30 -4

7-10

i50-580

200-220

10-45

5- 10

0,8-1,2

0 - 40 4-1,5

lR-25 0.5-1,5

JO-150 >0 10 3-1

До 3 20 4-1,-

20

n p и m e ч a h h Я: 1. В электролитах 3 и 6 светлые покрытия оса; да1отся лишь прн = 1,0-м,2 А/дм*, причем во втором из них распределение металла очень неравномерное. {

2. В -;лек-гролнте Л 4 плотность тока может быть увеличена до 7 Л/дм- при перемешивании. Применяется для кадмирования сложвогфофнлированиых деталей.

3. Электролит № 5 применя1тся для кадмирования проволоки грн интенсивном пере-

4. Электратнт 1 применяется для нанесения Cd пон.рытия на мелкие детали а ко-

локолак и б:фаГ)а[]ах.

5 Электролиты 2, 4. 7 применяются для блестящего кадмнрованни.

КАдМИРОВАнИЕ

получения растворов солен Cd служат CdO, Cd(011).2 !i CdCOs. Прч вяанмоден-ствип цианида с исход}1ыуи компонентами нарнлу с цианидом кадмия Na-iCdiCN), образуется КаОН или NaXO;,.

Чем выше концентрация Cd, гем вьиве допустимая плотность тока и ы.\од метала по току. Идчиюн грация евободного [UiaHH/ia, неопчодпмою для обеспечения устоГнншости комплексной соли Cd, улучшения стру;туры и paBiK.>HpH(iei н то полицие осадка, поип.Кения а ю.чнон поляризашш и повьнненпя )кСтиОримостн Cd аиодов. не должна быть меньше содержания связанного цианида. При покрытии деталей сложной конфигурации рекомендуют поддерживать более высокую кои центр пцию свободного NaCN.

Вычод но току ирн повышении содержания Cd п растворе oi- 15 до 30 г/л при постоянной концентрации свободного цианида воз[\чстает, и наводороживание значительно уменьшается. И.зменение концентрации NaCN (свободного п общего) при тон же содер-жа1Н1н Cd незначительно влияет на выход металла по току н на содержание ио.орода в cTaJHi. Таким образо\г. пан-больн1ее влияние на ви.чод по гок\ и наводороживание стали в цианистых электролитах кадмирования (Cd 15- 30 г/л) оказывает изменение концентрации Cd, а ие цианида.

Щелочь (КаОИ илн КОН), образующаяся !1ри приготовлешш электролита из CdO илн Cd(0H)2 п эквивалентном количестве, спексобствуст повышению электроироводимосш раствора. В цианистом э.чектр<;лиге всетда присутствуют карбонаты, которые при содержании 0,2-0,7 и. оказывают положительное влияние на качество осадков: они становятся более светлыми п мелкозернистыми.

Помимо указанных основных комио-неитоа, в цианистые кадмиевые электролиты добавляют иногда другие соли и гюБсрхиостно-активные органические веи;ества для улучтиеиия структуры покрытия и придания ему блеска, например, соли никеля (0,1-0,2 г/л Ni) нли Со,

В ИХ XT ЛН Литовской ССР разработаны цианистые электролиты кад-мироватпш с наиболее эффективными б,1ескообраэующи и добавками БК-2,

успешно используемые на автомобн ь-ных заводах.

При ианесепип кадмиевых покрытий на высокопрочные стали роль блеск,-об]133овагелей 0]]тпцатс.1ьна, Блее я-щне покрьггнч вследствие низкой вол -ро.Топроницаеыостп препятствуют у а-лентно гтодо110/1а т(3 стали ттртт обезво; о-рожттткчнтттт (прогрев до 200 Т.), что TipiTBCi/ITT т к дополнительному наво о-рожиттаттттю Т1 увеличсттттю водсродЦт хрупкости етальтттлх детален за счет Д11<4узип noAopivia нз покрытия в сс-ттову.

Электроосаждепие Cd совместно с 1 из тцтаиттстих растворов резко умепь-нтает каводорожттвание стали. Пртт элекгролтттттческом наттесении Cd Tio-крытня из такого элс1;тролита, содер-жатцсто 0,3-0.8 г/л li, нос.тедтттпт осаждается тта като.те совместно с Cd в количестве 0,01-0,5%. Наводори-жнваттие стали в т(Т1аиисто-калиеБых электролитах зттачтттельно (в 1.5 раза и более) ниже, чем в нагрневых.

Повышентте темттературы сгареиття значиге.чьтто усторяет обезводорожтт-ваттир стальных образтюв с покрытием Cd-Ti, н при 200 С может быть полностт.ю уда;тет из стали за 1-2 ч.

К вредным ттримесям циаиистотт, элетпролттта кадмттрогонття относятся примерно те же металлы, что и для т1Инкования. СоДери;ант1е до 0,15 г.л итестнна.тентиых соедиттеннй Сг не влияет иа катодный выход мета,тла т.с току, тго вызьшает появление няг-ииегь1Х осадков тта католе.

Загряз1те1ите элет(тролттта ттекоторьт-ми органттческнми ветцествами сгособсг-вует образованттто тeттIЫx ттеравномер-Hiiix IT т1ористт,тч- осадков. Для удаленття ЭТТ1Х заЧ-язттеиитт холодттьттт электролит обрабатывают в отдельном резервуаре ак) ннировапиым угле\т (2 г/л), персл обраЯшкой к электролиту добавлятот

1 мл/ т :iO %-110Й И.,02.

ЛтТОДЫ изготовляют ТТЭ чистого ЭЛ1 ч<-

грочтт тттческого Cd (не .менее 99, Cd). Ано.тная плотность тока Tie де i-жна быть вытае 2 А/дм*.

Составы 1тиаинстт,!х электролтттов кадмттропания н условття электролт-.за прит!едет1ы в табл. 3.

При ка.чмттроваттии ста,1ей (когда Heouxo-iTTMo избежать ттаводороживаттття и хрупкого разрутпения деталей) ре-комсттдутот готовить электролттты на основе lo.ibio калиевых соединенит

Электролиты для ианесснпя кадмиевых гокрытий и сплавов

составы цианистых 8.,ектролитов кадмирования реж.тмы осаждении

Компоненты алектро;:нта и режим

CdO NaCN KCN NaOH

Na.SO,- lOHsO NiS;).-711jO (NH,),SO. Декстрин

Метатитанат калии (в петесиетс та 11) Лимеда ЬК-2С, m.i/.t

электрил11Та

35-45 90-13J

2(,-30 40-5Т1 1 - 2

8-12

28-40 1 10-200

15-100-

40 1 [)

А/дм-°С

0.5-Ml

2,0-3,0 18-30

1.0-18-

1 Ь электролите .С. 1 ери применении реверсироватл.я т,.

И р и м е к а к

~ 2 чтекттолит .Ni 2 пъименястся д.тя б.-;естяИ1ГГ0 кадмироваиир.

3 В алегтсолите .V Э с.са,.дакТея Cd гокрыпгя, лег и pooaHiluc 1 1,

4, 13К-2С кргсиягтся толиго ори прнготовленни ,лгктро. та; корректироика

тролита пронаподитс и дОб, rnofi БК-2.

(KCN, коп, K2SO4) 11 добавлять к ним 0,3-0,8 г/л метаттттаната калия (считая на металлический Ti).

Амтмиакатнме электролиты. Из аммт1-акатнт,1х э.тектролнтов кадмирования применяют тлавным обра.зом растт.оры CdO илн Cd(0H)2 к концентрпроваином растворе (NHjjjSCJj, Образующаяся при этом комплексная соль lCd(NH:i) JSOj илв (Cd(M(;i) (H.,0),.,i ISO4 растворяется в воде значтттельтю лучше, чем Cd(KH3),i(H 0), JCI,j и позволяет работать niHi более высоких н.тоттю-стях тока.

Полярт1зуем(х:ть катода, рассеивающая сттособтюстъ эле1;тролтта тт структура осадков зависят от рИ, При рН < (i катодная поляризация очень мала, осадки имеют крупнокриеталлн-ческую структуру, и распределение металла такое же, что и в кислт4х электролитах без Oj)raiiH4ecKiTx добавок.

Анодь! изготовляют из чистого электролитического Cd; аиодиан плотность тока примертю равна катодной или несколько 11и:тсе се (в отсутствие хлоридов).

Состав и режимы работы а.ммнакат-иьтх электролитов кадмирования п[чт-недены в табл. 4.

Пирофосфаитыеэлектро.титы. Исход-комттоттеитамт; для прт1готов.1:ет1ия niipoiirocTJjaTHbiX электролитов кад-

мирования являются соединения CdO НЛТ1 Cd(0H)2, CdS04-8/3H20, Cd2P,.0,-2H20 и KjPaOi-alljO.

Растворимость Cd2P20,.2lfO в растворах п11ро<}ч)сфорнокислых солей щелочных металлов незначительна (особенно в растворе NaiPO;-ЮНО). Она несколько увеличивается при повышении концентрации К4Р2О;, однако для нолу1ения пирофосфатного электролита каднироваттття (без добавок других комплексообразующих веществ) необходимо брать 15-20-кратный 11.тб,1ток KPzO; по отттоше-иито к CdSO .

Электроосаждепие Cd из нирофос-([ашого электролита ттроте1;аст при значите.ттлтом смсттении катодного потенциала Б сторону отрнттательттых зияченнй ([)11с. 4). Поляриз.тнттчииыс KpTiBTie, пол>1тениые без вращения тт ттри вращснтит катода с частотой 330 тт 1200 об/митт, ттоказывзют, что сеа-ждепие Cd нз тнтрофосфатного электролита пртт >0.5 ./дм сопровождается в осиовттом концентрациониой по-лярттзатцтей, обусловлстнттн!, tio-bti-димому, недостаточной скоростью отвода лиро(1х)С1)ат11их нонов (P.,Oi~) Or поверхности катг)Да.

Пртт ттовышении плотности тока выход металла тто току снижается (рис, 5), что способстisyeг равиомертюм.у рас-