5. Состав борфторпс гокодоролных электролитой оловннчровапия (г л) и режимы осал.ечин

D электролите Л> 1, содержащем максимальное катичество компонентов и около 0,5 г/л пирокатехина, катодная плотность тока может быть увеличена до 6 А/дч2.

Бор()торнстоводороднь1е электролиты можно готовить )астворением в бор-фтористоводородно п кислоте Sn(0H),2. Последний получают при взанмодей-ствии КаОН с подкисленной НС1 раствором SnCI, содержавшим олово в таком количестве, которое соответствует его количеству в данном бор-фтористоводородном электролите. Полученный осадок Sii(OH)j отделяют от раствора NaCI, промывают и вводят в раствор HBF,:

SnCl. -Ь 2NaOH - Sn(0H)2-l-+ ZNaCI; Sn(Oll), -Ь 2HBF4 = Sii(BF4),j + + 2U,0.

Га.аогенидные электролиты. Из га-

л(Теиидпых электролитов представляют о.нтерес растворы, содержащие одновременно хлор-11 фтор-попы, В гаком растворе олово образует комплексы SnFj и SnF.Xl.j . Однако равновесный потемпнал о системе Sn/Sn- резко возрастает в сторону отрицательных значении нри увеличении копцентра-цвн фтор-иона и практически не зависит от концентрации хлор-нона,

В табл. 6 приведены составы рекомендуемых электролитов.

Электролит ЛЬ 1 испол11зустся для оловянирования деталей простой конфигурации. По внешнему виду осадки о. ова при поБыщенной температуре

(50 °С) светло-серые; при 20 °С они темно-серые.

Электролит № 2 рекомендуют применять в отсутствие избытка НС! (рН 6) при плотности тока 1,0 А/дм и температуре 20 С для нанесения относительно толстых покрытн.й (до 30 мкм). При повышенной кислотности (рН 2,5) его целесообразно тс-пользовать д.тя получения осадков Sn средней толщины (5-10 мкм); при перемешивании электролита плотность тока можно уветичить до 5,0 А/дм.

Электролиты Л ? 3 и 4 рекомендуются для покрытия непрерывно движущейся полосы илн ленты слоем Sn небольшой толщины (0,5-1,5 мкм). Выход Sn по току в э.тектро.титс № 4 составляет 83-90 %.

При грпготовлемии хлорид-фторнд-ного электролита NaF сначала растворяют при 50-60С в воле, затем в раствор вводят при неречешнвлнин SnClj. Во нзбе!канис гидролиза SiiClj раствора Nap предварите.чьно подкисляют НС1. После фильтрования к раствору добавляют ИС1 (до достижения требуемого рП) и остальные ко.м-понентьт

Пирофосфатные электролиты. В растворах !1и1юфос([>орнокислыл солей на-трнн и калия Sn образует комплексные соединения Sn и Sii*. Для гальнаио-стегни пригодны растворы, содержа-прте :1ирофос41а олова юлько в виде дпухва.тентных ко.мнлексных ионов.

В пирофосфатном электролите (рИ 8,5), не содер),а цем органических добавок и нонов хло)а, выделение на катоде компакти i\ осадков Sn А

определенной небольшой плотности тока происходит без заметной голяриза-цнн. При плотности тока 0,2- IA/am (в зависимеютн от концентрацпн Sn+) наблюдается скачок потенциала, после чего катодная :оляризация практически не увеличивается с повышением плотности тока, качество осадка резко уху;1шается.

Осадки $11 хореи его качества в более iHipohou интервале допустимых плотностей тока получены пз пнро-фос1атних растворов, содержащих добавки декстрина, желатины, ()-Нафто-ла, олеиновокнелого натрия, виннокислых солей натрия и калия и др.

Для предотвращения окисления Sn в пирофосфатный электролит вводят специальные добавки - стабилизаторы. Исследования показали, что нан-;;учшими стабилизирующими свойствами обладают добавки (г/л). тгн[101ал-лола (3), гидрохинона (8), солипо-кислого гидразина (8), пирокатехина (3), резо()цина (5),

Пирофосфатные электролиты готовятся следующим образом. в подкисленной НС1 в воде растворяют 61 г/.4 SnCl2-2H20 и к раствору добавляют 60 г/л NaiPaC- ЮН/), необходимого для образования осадка ShjPjO,. Этот осадок затем ({ильтруют, промывают и растворяют в cicTaBHieMcfl количестве Najl/), таким образом, чтобы в растворе бы.т избыток его, соотвстствующн11 содерисанию в электролите примерно 360-4ГЮ гУ.т .Na4P2O,-101-!2O.

оловянированис БЕЗ внешнего тока

Для химического оловянирования используют растворы, содержащие SnCIa, HCl, H2SO4 и HBF. тиокарба-мид, смачивающие вещества, фосфорные соединении н продукты реагашн 1 l;iPC)4 с угле-нодами (нзпрндтер, сахароза, моннача, глюкоза). Осаждение Sn 111олзЕодтся при температуре не пиа<с ,50 С,

В табл, 7 приведен ,i iipiiMejiKbie го-ставы растворов для хньНческого оловянирования и режим работы.

Растворы .4 1-3 применяются для оловянирования деталей из меди и ее сплавов методом погружения; растворы Кя 4 и 5 рекомендуются для покрытии оловом деталей из ста.тп о других металлов с прнгтепеннсм кг>н-такта нз цштка; раствор 6 - для покрытия алюминия. Прн покрытии мелких деталей во аращаюнтхся барабанах (наприР4ер, в растворе № 4) продолжительность процесса составляет до 2-4 ч.

Для оловянирования алюминиевых деталей применяют щелочной раствор, содержащий 45-70 г/л станната натрия нли калия при 60-75С, с котором их обрабатывают (погруже!шем) в течение 3-4 мин. Перед оловяпи-рованием детали обезжиривают в ще-,-очном растворе, рекомендуемом для а-тюминия и его сплавов, промьвают холодной водой, TI01 ружают в 20 о-ный раствор HNO3 на 20-30 с и вновь промывают холодной водой.

6, Состав хлорнд-фторидных электролитов о/л) и режимы осажлсиия

К,омгоне[ты электролита и режим

SnCl,

NH.P

NaCl

Фенол

Желатина

ОП-10 или ОС-20

Днсульфонафталвновая кислота

Роданистый аммоншТ

рН (. С

. А,дм=

электрелита

30-60 30-70

2-1 1-2

18-25 0.5-1.0

40-00 40-60

20-40 0-30

0,5-5

В-2,5 20-35 0,5-3

0,25

30-15 До 50

50-6j 26-35

7, Составы раствороз (г/л) для химического оловянирования и режимы осаждения

№ электролита

ОПЛАВЛЕНИЕ, ПАССИВИРОВАНИЕ, ДЕКОРАТИВНАЯ ОТДЕЛКА ОЛОВЯННЫХ ПОКРЫТИЙ

Оловянные покрытия толщиной около 1 мкм, полученные из щелочных электролитов, подвергают оплавлению для уменьшения пористости, придания поверхности декоративного вида, а также для облегчения панки после длительного их хранения. Оплавление мелких деталей производится в горячем масле (например, в касторовом), температура кипения которого достаточно высокая (240-260 °С), илн в глицерине. Для оплавления жести, ленты и проволоки производят их нагревание токами высокой частоты, т. е. пользуются индукционным методом. Перед оплавлением детали погружают на 1-2 с в 5-6 %-ный раствор флюса (3 мае. доли ZnCU и 1 мае. доля NHjCI), а затем просушивают нагреванием в течение нескольких секунд при 400-600 °С.

Дая пассивирования оловянных покрытий применяют химическую нли электрохимическую обработку в растворах хромовой кислоты или ее соли. Так, для химического пассивирования с целью защиты от коррозии предложены растворы следующего состава (г/л):

). СгО. ............ 1U

HjPO, ........... 50

Режим обработки: =*85°С; 1 = 10+20 мнн.

2. Na.Cr.O ..........80-

Режим обработки; ( - 80 + +95 °С; т = 1С мнн.

Для электрохимического пассивирования рекомендуют следующий раствор (г/л).

СгО, или Na ,Cr,0, , , . . . . 30 Режим обработки; /я=75ч--I-80 °С; рН 4,0-6,5: = ;i Ч-5 А/дм .

Для химического пассивирования покрытой оловом консервной жести предложен раствор следующего состава (г/л):

No.CrjO,............ 3

NaOH............. 10

эмульгатор ОП-7........ 3,5

Режим о б 1 а б о т к н : / 00 X; т= 15.-20 с. Тол1,[Ииа образу101:[сйся пассниной пленкн н- to.iee i-b- 10 мкм.

Более толстые (до 0,3 мкм) пленкн получаются при электролитическом пассивировании на аноде в электролите, содержащем (%):

NaOH...........0,5

Режим о б р 1 б о т к и: ( = 20 °С:

ig 2 Ч-J Л/ДМ

Переход Sn в пищевую среду после химического и электрохимического пассивирования уменьшается при длительном хранении мясных консервов в 2-.3 раза, некоторых овощных консервов в 5-6 раз, а молочных продуктов - в 10 раз.

Декоративная отделка оловянного покрытия - получение кристаллического узора на его поверхности - за-

ключается в том, что на подготовлен-( ную обычным способом поверхность металлической основы электролитически наносится слой Sn толщиной 2-3 мкм из какого-либо электролита, дающего плотные мелкокристаллические осадки. Оловянированная деталь подвергается термической обработке в печах муфельного или шахтною типа при 250-300 °С до оплавления покрытия. Затем поверхность покрытия активируется в 5 %-ном растворе H2SO4 в течение 2-3 с, и деталь переносят в ванну с сернокислым электролитом оловянирования, содержащим в качестве П-4В 1,0-1,5 г/л клея и 3-4 г/л фенола мя проявления кристаллического узора. В этой ванне деталь подвергается катодной обработке прн температуре 20 С и плотности тока на катоде 0,2-0,4 А/дм в течение 10-20 мин. После появления на поверхности узора деталь тщательно промывают в проточной воде и погружают в раствор следующего состава (г/л):

Na.B.O,...... 125-150

CuSO. ..........; 8-15

Режим обработки: <=36-г4 0Х: 1 = 0,1 .0,2 А/дм*: t = 1,.5-г2 мин. до появлсння равномерного б.:ед110-розо-вого осадка меди и прн = O.OOfj-b -ЬО, 01 A/jxM в последующее время до получения пленки требуемого цвета.

УДАЛЕНИЕ

ОЛОВЯННЫХ ПОКРЫТИЙ

Один из эффективных щелочных растворов, получивших наиболее широкое применение дтя снятия Sn со стали, имеет следующий состав (г/л):

NaOH.............120

нитроароматнческое соединение 30

Р е ж н м об р а б о т я н: / = 80 С.

Из нитроароматических соединений рекомендуют нитробензойную кислоту и ее соли, в присутствии которых растворение Sn в щелочи значительно ускоряется.

Кислый раствор для 5-даления олова с меди и латунн имеет следующий состав (г/л);

FeCl,.6HiO......... 75-100

CuSO.SH.O ........135-160

ледяная уксусная кислота . . (75 Режим обработки: (=20 +35 °С,

Окислителями в этом растворе слу- жат ионы Fe*, Cu*. Так как прн рас-

творении шова эти ноиы восстанавливаются до ионов 1П1зшей валентности, то для их окисления в раствор периодически добавляют HjOj или персульфат калия.

Для электрохимического снятия олова на аноде с поверхности стали, меди и латуни применяется щелочной раствор следующего состава (г/л):

NaOll............. 120

Режим обработки: 20 +

+ 80-С; напряжение 6 В.

Олово хорошо растворяется в щелочном растворе, содержащем 0,5 н. NaNOa, при создании гальванической пары с угольным электродом, более положительным относительно олова. Этот способ рекомендуют также для приготовления щелочного электролита без применения диафрагмы.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

О ПРОЦЕССЕ СВИНЦЕВАНИЯ

Свинец - голубовато-белый тяжелый металл, очень мягкий.

Это химически стойкий металл; разбавленная HC1 и H2SO4 почти не действуют на РЬ вследствие малой растворимости соответствующих свинцовых сатеН. Легко растворяется РЬ в HNO3. Органические кислоты, особенно уксусная, также растворяют РЬ в присутствии кислорода воздуха. Свинец растворяется также и в щелочах, образуя плумбиты. Основные физико-химические свойства свинца следующие: плот-пость 11,34 г/см; температура плавления 327С; микротвердость 4-7; атомная масса свинца 207,19; электрохимический эквивалент 3,865 г/(А-ч).

Стандартный потенциал свинца -0,126 В; следовательно, в электрохимической паре с Fe он является катодом и поэтому не может служить надежным защитным покрытием. Когда пористость практически отсутствует, химическая устойчивость конструкционных металлов может быть достигнута лишь при осаждении свинцового покрытия значительной толщины. Необходимость пмученпя толстых слоев свинцового покрытия вызывается гак-же низкой твердостью и слабой механической прочностью свинца. Свинцеванию подвергаются детали из черных н цветных металлов с целью за-

к. Состав электролитов I. .г) для свинцевания и режимы осаждения

Компонен 1.1 электролита и режем

.Ni электролита

Pb(KF,), в есрс чсчс на металл

ивг,

II, по.

Столярный к- е I PbSiF.

HeSiFs (сьоеодная! CiMiitToDa соль птрафс-ео/су.,1Ьфоново кислоте! Фееолсульфоно!! я кислота NaOH

Пл1-мб1Т натрия (ь пересчете на мет ал.01ческий cPHiieu)

По.-[и--л-11.теИ1ЮЛ1и:.пп1 Укс>сноккслый свинец РЬ в петосчет - на мета.1л С f) нетоьа сс\ть Глицерки Канифоль

Ьь ); виде станната

1ц. А/дм 1. С

30 1 1,3

0,5-.5 18-40

00 /0,0 0,2

1,0 0,5-7 8--)0

щпты оборудования от воздействия кислот и газов, а также для защиты от действия рентгеновских лучей.

Освинцованное железо характеризуется хорошей деформируемостью, допускает глубокую нтньпонку без от-слаив,зния покры 1ИЯ. При этом свинец играет роль гмаз1:н и этим облегчает штаМ1!уеМость.

В гальванотехнике свинцовые покрытия применяют для защиты подвесных приспосо6леН[!Й от растворения при таких анодных процессах, как электрополироваиие в растворах HjSOj, HjCrO, и НдРО Весьма эффективно использование свинцевания для покрытия тонких проволок и различных конструкций, служащих дополнительными анодами при хромировании пресс-форм, волочильных фильер и т, д.

Толщина свинцовых покрытий ко-лебт!ется в пределах 50-2000 мкм в зависимости от назначения покрытия.

Для свинцевания в основном исноль зуют кислые электролиты. Наиболее широко применяют борфтористоводо-

5-6 0,5-1

80-151 20-30

15-25

14 0- 200 20-40

180 - 2 0ГР 25-48

0,5-1

75 50 6

0,5-1 18-00

т,5 -S 25-40

До 1,5

60-70

140-

SO- 100 50-еи

0,3- 1.0

0.5-2,0 20-60

родные, фенатсульфоповые и кремне-фтсристоводородные электролиты. В этих электролитах свинец находится в форме Pb*. Известны плюмбатные э.тектролнты, где свинец находится в форме аниона PbOj ; однако прак тического применения эти электролиты ие получили.

Наиболее употребительные составы электролитов и режимы свинцевания приведены в табл. 8.

ЭЛЕКТРОЛИТЫ СВИНЦЕВАНИЯ

Кислые влектролиты. К числу кислых электролитов свинцевания относятся борфтористоводородные, крем-иефтористоводородные, бензолсульфо-новые и уксуснокислые. Выделение металла на катоде нз этих растворов в отсутствие ПАВ протекает при незначительной катодной поляризации; при этом образуются крупнокристаллические осадкн. Плотные компактные осадки свинца получают из растворов, содержащих 0,3-1,0 г/л клея, жсла-

тины и других органических веществ, оказывающих небольшое ингнбирую-щее действие на катодный процесс.

Для приготовления борфтористово-дородного свинца необходимо на 80 г/л 100 %-ной HF кислоты взять 62 г/л НзВОэ. При пользовзиин технической плавиковой кислотой, концентрация которой обычно не бывает выше 40 %, сле,1ует количество HF соответственно увеличить до 200 г/л. При взаимодействии слабых HF и Н3ВО3 получается сильная HBF по реакции

4HF -f Н3ВО3 = HBF4 -f + ЗН2О.

Фторборэтные электролиты должны содержать в некотором избытке свободную HBF4 и Н3ВО3. Избыток свободной HBFj препятствует гидролизу свинцовых сатей, увеличивает электропроводимость электролита н т:он-центраиионную ПЬлярИзацию, что позволяет повышать плотность тока и благоприятно сказывается на структуре осадка.

Кроме того, для большей устойчивости HBFj в электролит вводят определенный избыток Н3ВО3 по сравнению с тем, который требуется при взаимо-дейсгвнн с фтористоводородной кислотой для образования HBF4.

Получение PblBFiJa осуществляют следующим образом. В приготовленную при смешении Н3ВО3 н HF бор-фторнстоводородиую кислоту вводят РЬ в виде основной углекислой сели, которая в свежеосаждениом состоят и легко растворяется.

Растворение идет по реакции

2РЬСОз-РЬ(ОН)2 + 6HBF4

. 3Pb(BF4).2 + 2СО2 -I- 4Н,А

Вместо осноннон углекислой соли можно применять РЬО (свттцовый глет). Однако целесообразно для быстроты растворения глет перевести в азотнокислую соль действ!1ем HNO3 и затем Седовым раствором осадить из нее PbC0s-Pb((.)H)2. Растворение свинцовых соединений в HBF, осуществляют непосредственно в pa6o5Cii ванне, где производится и ириготов/ie-нне HBF4.

После приготовления основных коч-лонеитов ванну доливают водой до рабочего уровня н в электролит зво-

п/р Штугера

дят столярный клей, который предварительно замачивают водой для набухания.

Борфтористоводородные электролиты характеризуются сравнительно низкой рассеивающей способностью и склонны к дендритообразованию на участках, где наблюдается повышенная плотность тока. Во избежание этого явления на деталях, имеющих острые кромки, углы, рекомендуется применять пониженную плотность тока. При больших толщинах покрытия (более 100 мкл)) для повышения его прочности сцепления с основой необходимо поверхность покрываемых детале11 предварительно подвергать упрочняющей обработке.

Борфтористоводородные электролиты отличаются высокой стабильностью, в них получаются мелкокристаллические, хорошо сцепленные с основой осадки непосредственно иа стали.

Режим электролиза, в частности, плотность тока, выбирают в зависимости от необходимой толщины покрытия. Для полумения тонких слоев покрытий (~25 мкм) рекомендуется применять 6aiee разбавленный электролит.

Для нанесения толстых слоев покрытий (в барабанах и на подвесках) выбирают концентрированный электролит и поддерживают более высокую плотность тока н температуру в пределах 25-40 есчи необходимо, электролит охлаждают. Плотность тока в электролите № 1 (см. табл. 8) лля топких слоев поддерживают Б пределах 0,5-5,0 А/дм; в электролите М 2 для толстых слоев - 0,5-7 А/дм. Выход металла по току как на аноде, так и на катоде близок к 100%. Несмотря на повышенную кислотность электролитов, выход металла го току в рабочем интервале плотностей гока составляет 100 %, что обьясняется высоким перенапряжением водорода на свинце и сравнительно малой катодной поляризацией

при ВНДеЛОН !И СБЛИНД.

Соотмоитение анодной и катодной поверхнсстей составляет от 0,8 : I До 1:1. ig Н-3 Л/дм-*. .Аноды изготовляются из частого свинца.

Кремчефтористоводородпый электролит. Кремне(гтористоводородный электролит свинцевания по своим экс-плуатационньш качествам не имеет