Электролиты для цинкования.
При электролитическом покрытии изделий цинком нашли применение кислые, щелочные (цинкатные) и цианистые электролиты. Сернокислые цинковые электролиты при температуре 18—20° С отличаются достаточной устойчивостью в работе, высоким выходом металла по току, не ядовиты, но непригодны для покрытия деталей со сложным профилем из-за относительно низкой рассеивающей способности.
Диссоциация сернокислой цинковой соли идет по уравнению:
Цинк выделяется в результате разряда на катоде двухвалентных катионов цинка:
Разряд ионов цинка в сернокислом электролите идет с ничтожно малым выделением водорода, что сказывается на величине выхода металла по току, который близок к 100%.
Нормальной работе, при электролизе в сернокислых цинковых электролитах, соответствует водородный показатель, не выходящий из пределов pH = 3,5-:-4,5. При pH >4,5 и повышенной плотности тока образуются темные крупнокристаллические осадки, а при pH <3,5 покрытие получается неплотным и рыхлым.
Постоянству числа pH в указанном пределе способствуют буферные добавки сернокислого алюминия 15—30 кг/м3, уксуснокислого натрия 15— 30 кг/м3 или борной кислоты 10—20 кг/м3.
Применяемые плотности тока: без перемешивания от 1—2 до 3—8 А/см2 или с перемешиванием от 3—5 до 8—10 А/см2.
Из кислых цинковых электролитов перспективны кремнефтористоводородные, аммонитные и борфтористоводородные. Например, борфтористоводородные электролиты позволяют доводить плотность тока при покрытиях до 50 А/см2, обладают повышенной рассеивающей способностью и обеспечивают покрытия высокого качества.
Щелочные электролиты на основе цинката натрия Na2Zn02 (или K2ZnC2) и свободная щелочь с добавкой станната натрия Na2SnО3 позволяют получать плотные светлые осадки. По рассеивающей способности они приближаются к цианистым электролитам и могут являться заменителями токсичных цианистых электролитов.
Состав щелочного электролита [28] (в килограммах на кубический метр): окись цинка 4—6, едкий кали 85—100, едкий натр 60—72 и олово в виде станната 0,15—0,25. Температура электролита 50° С, катодная плотность тока 0,5 А/см2, выход по току 5—100%.
Цианистые цинковые электролиты обладают высокой рассеивающей способностью, дают мелкокристаллическую структуру осадка, позволяют получать блестящие цинковые покрытия.
Состав электролита для блестящего цинкования [28] (в килограммах на кубический метр): окись или гидроокись цинка (в пересчете на металл) 32, цианистый натрий 80—90, едкий натр 70—80, гипосульфит или сернистый натрий 2—3. Плотность тока 6—10 А/см2, температура 18—25° С.
При введении периодического изменения направления тока рассеивающая способность электролита увеличивается, представляется возможность процесс осаждения металла вести при повышенной плотности тока.
Цианистые электролиты токсичны, так как выделяют синильную кислоту, являющуюся сильнейшим ядом, что требует принятия специальных мер по технике безопасности.
В атмосферных условиях оцинкованная поверхность подвергается разрушению за счет образования окисных и гидроокисных соединений. Для предохранения от этих образований оцинкованные детали подвергают искусственному окислению — пассивированию в растворах хромовой кислоты или ее солей. Детали, оцинкованные в кислых и цинкатных ваннах, подвергают осветлению путем погружения их на 2—3 с в 1—3%-ный раствор азотной кислоты. Снятие цинковых покрытий производят в 10%-ном растворе соляной или серной кислоты при температуре 18—20° С. Для уменьшения растворения стали в раствор добавляют немного окиси сурьмы или хлорида сурьмы.
Электролиты для кадмирования.
При электролитическом покрытии изделий кадмием нашли применение кислые и цианистые электролиты. Кислые электролиты обладают малой рассеивающей способностью с тенденцией к образованию грубокристаллических осадков и поэтому используются только для покрытий изделий простых форм.
Состав и режим работы одного из сернокислых кадмиевых электролитов [14] (в килограммах на кубический метр): сернокислый кадмий
сернокислый аммоний (NH)2SО4— 30—35; сернокислый алюминий A12(SО4) 18Н2О— 25—30; желатин или клей — 0,5—0,7. Значение pH электролита 3,5—5,5; температура 18—20° С, плотность тока 0,5—1,0 А/см2, выход по току 97—98%.
Цианистокадмиевые электролиты отличаются высокой рассеивающей способностью, осадок плотный, мелкокристаллический, блестящий при специальных добавках в электролит.
Состав и режим работы электролита, обеспечивающий блестящее покрытие [17] (в килограммах на кубический метр): кадмий из расчета на металлический (в виде гидроокиси или окиси)—39,5, цианистый натрий NaCN — 120, сернокислый натрий Na2SO4l0H2O — 50, сернокислый никель NiSО4H2О — 250, сульфированное касторовое масло—10; катодная плотность тока 1,5 А/см2, температура электролита 18—25° С, выход по току 90—95%.
Для сохранения светлой поверхности и повышения антикоррозионной устойчивости кадмированных изделий их погружают на 5—10 с в раствор хромового ангидрида СгО3—150 кг/м3 и серной кислоты H2SO4 — 4 кг/м3 с последующей промывкой в проточной воде.
Снятие кадмиевых покрытии производят в 15%-ном растворе азотнокислого аммония при температуре 18—20° С.
Электролиты для меднения.
Нанесение медных покрытий производят в кислых и цианистых электролитах. Несмотря на невысокую рассеивающую способность из кислых электролитов наибольшее применение нашли сернокислые электролиты: медный купорос CuSО45H2О — 200 кг/м3 и серная кислота H2SO4 — 50 кг/м3 при плотности тока 1—2 А/см2, температуре 18—25° С и выходом по току, близком к 100%. С целью интенсификации процесса меднения в сернокислых электролитах производят реверсирование тока с длительностью цикла в 10 с с отношением катодного периода к анодному 5:1; этот режим позволяет довести плотность тока до 25—30 А/см2 и температуру до 50—60° С. Покрытия получаются мелкокристаллической структуры с пониженной пористостью.
При сернокислом медном электролите надежное сцепление покрытия с черным металлом обеспечивается лишь при предварительном нанесении тонкого слоя меди в цианистых ваннах или слоя никеля в никелевом электролите, что существенно усложняет технологию покрытия.
Процесс меднения в цианистом электролите отличается хорошей рассеивающей способностью, высокой адгезией к основному металлу и мелкокристаллической структурой покрытия. Один из составов (в килограммах на кубический метр) и режим работы быстродействующего цианистого электролита [14]: цианистая медь CuCN—110—125; цианистый натрий (свободный) NaCN — 3,5—4,0; едкий натр NaOH — 30—35; роданистый калий KCNS — 15—17; рабочая температура электролита 70—75° С, плотность тока 8—10 А/см2, выход по току 97—100%.
Снятие медных покрытий химически производят в растворе хромового ангидрида и сернокислого аммония.
Электролиты при никелировании.
Никелирование производят в кислых и слабокислых электролитах. Наибольшее распространение получила сернокислая соль. Находят применение электролиты на основе борфтористого никеля, они обладают большей рассеивающей способностью и более производительны. Кислотность никелевых ванн pH, в зависимости от состава электролита и режима электролиза, лежит в пределах от 2 до 6 с колебаниями, не превышающими +0,2. Поддерживание pH в заданных пределах облегчается введением в электролит буферных добавок в виде борной кислоты, уксуснокислого натрия.
Состав одного из никелевых сернокислых электролитов [14] (в килограммах на кубический метр) и режим работы: сернокислый никель NiSО47H2О — 400—420; сернокислый натрий Na2SO410H2O—160; фтористый натрий NaF — 2—3; хлористый никель NiC16H2О — 25; борная кислота Н3ВО3 — 25—30; pH — 3,5—4,5; температура 55—60° С; плотность тока 8—12 А/см2; выход по току 90%. Перемешивание и непрерывная фильтрация обязательны.
Снятие никелевого покрытия производят электрохимическим путем в растворе серной кислоты 1,74 кг/м3 с добавкой глицерина 10 кг/м3 и анодной плотностью тока 3—8 А/см2 при температуре 18—25° С; катоды свинцовые.
