Текст
КРАТКИЙ СПРАВОЧНИК
A. м. ЯМПОЛЬСКИЙ, В. А. ИЛЬИН
КРАТКИЙ СПРАВОЧНИК
ГАЛЬВАНОТЕХНИКА
Издание 2-е,
дополненное и переработанное
ИЗДАТЕЛЬСТВО „МАШИНОСТРОЕНИЕ"
ЛЕНИНГРАД 1972
6П4 52
Я57
УДК 621.357 (031)
Краткий справочник гальванотехника. Ямполь-
ский А. М., И л ь и н В. А., Л. «Машннострое
ние», 1972 г. 224 стр. Табл. 103. Илл. 44. Библ.
32 назв.
В справочнике изложены основные сведения,
необходимые для подготовки производства и выпол-
нения технологических процессов покрытий, при-
ведены основные материалы и оборудование, при-
меняемые в цехах защитных покрытий. Подроб! о
описаны способы подготовки поверхности, составы
растворов и режимы работы при получении покры-
тий Значительное внимание уделено возможным
неполадкам технологических процессов, методам
их устранения и контролю качества покрытий.
По сравнению с первым изданием (1962 г.)
в справочнике даио описание новых процессов,
внедренных на многих предприятиях и существенно
повышающих качество и экономичность защитных
покрытий.
Справочник предназначен для инженерно-тех-
нических работников гальванических цехов и уча-
стков.
3—12—5
93—72
Гс.гнзент инж. С. А. Лобанов
ПРЕДИСЛОВИЕ
Коррозия металлических изделий причиняет большой ущерб народ-
ному хозяйству. В результате коррозии около 10% металлических изделий
ежегодно выходят из употребления.
Коррозия металлических конструкций, деталей машин и приборов
иногда является причиной аварий и выхода из строя сложных установок,
аппаратов, машин. Поэтому защита металлов от коррозии — важнейшая
задача производства. Один из эффективных способов защиты металличе-
ских деталей от коррозии — покрытия металлические и неметаллические^
получаемые электролитическим (гальваническим) способом.
Электролитические покрытия применяют и для повышения износо-
устойчивости деталей, улучшения электропроводности, декоративного
вида, обеспечения пайки, восстановления изношенных размеров и т. п.
Электролитические процессы осуществляются в цехах защитных
покрытий, в которых заняты сотни тысяч рабочих и инженерно-техниче-
ских работников. Повышение технического уровня цехов защитных по-
крытий, улучшение условий труда рабочих и снижение трудоемкости
в гальванических цехах представляет собой важную социально-экономи-
ческую задачу.
Директивами XXIV съезда КПСС предусмотрено увеличение произ-
водства промышленной продукции за пятилетие (1971—1975 гг.) на 42—
46%. Обеспечить такой прирост в гальванических цехах можно лишь при
существенной интенсификации технологических процессов покрытий,
внедрением средств механизации и автоматизации. Поэтому авторы на-
стоящего справочника стремились возможно полнее отразить современные
достижения гальванотехники, используя опыт передовых предприятий.
Главы 1, 111, V, VIII, XII—XV составлены В. А. Ильиным, гл. II,
IV, VI, Vll, IX XI - А. М. Ямпольским
Все замечания по справочнику авторы просят направлять в адрес
издательства
Авторы
ГЛАВА I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1. Коррозия и видЫ заищтнЫх покрЫтий
Коррозией называется разрушение металлов вод действием химических
или электрохимических факторов. Процесс коррозии заключается в окисле-
нии металла и превращении его в соответствующие химические соединения.
Наиболее интенсивно коррозионному разрушению подвергаются чер-
ные металлы — углеродистая сталь и чугун; цветные металлы и высоко; е
тированные стали весьма устойчивы в а)мосферных условиях и в агрессии
пых средах
В табл. 1 дана оценка коррозионной устойчивости металлов в различ-
ных условиях.
1. Оценка коррозионной устойчивости некоторых металлов
в различных средах
Металл Влажный воз- дух. не содер- жащий солей Морская вода Раствор едкого натра Серная кислота Соляная кислота Азотная кислота
Холод- ный Горячий j Холод- ная Горячая | Холод- ная Горячая Холод- ная Горячая
Углероди- стая сталь 2 2 4 4 1 1 1 1 1 1
Нержавею- щая сталь 4 4 4 4 2 2 2 2 4 2
Алюминий 3 2 1 1 2 1 1 < 1 3 3
Бронза оловянистая 3 3 3 2 2 1 2 1 1 1
Хром 4 4 4 4 3 3 1 1 4 4
Никель 4 4 4 4 1 1 1 1 1 1
Кадмий 4 4 3 2 1 I 1 1 1 1
Цинк 4 2 1 1 1 1 1 1 I I
Медь 2 2 4 3 2 1 2 1 1 1
Латунь 2 2 3 2 2 1 2 1 1 1
Свинец 4 3 2 1 4 3 3 2 1 I
Олово 4 4 2 1 1 1 1 1 1 1
Серебро 4 4 4 4 4 3 4 3 2 1
Золото 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
Платина 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
У с л о 1 н ы е о б о з н а ч е н и > : J — разрушается, растворяется;
z — корродирует: з — медленно корродирует, 4 — стоек в данной среде.
Коррозия металла, как правило, протекает неравномерно и часто
носит местный (точечный) или межкристаллитный характер. Коррозионное
разрушение происходит обычно на участках поверхности, имеющих неод-
нородную структуру или характеризующихся наличием разнородных
частиц, например частиц феррита и цементита в углеродистых статях.
На скорость процесса коррозии оказывают большое влияние харак-
тер среды (состав, электропроводность), а также электродные потенциалы
металлов или каких-либо частиц, находящихся в контакте с металлами.
Электрический потенциал возникает иа металле всякий раз, как только
металл попадает в жидкую электропроводную среду, т. е. в воду, в которой
растворены какие-либо вещества (соли, кислоты, щелочи).
В результате перехода металла в раствор в виде попов пли же адсорб-
ции металлом ионов из раствора металл приобретает электрический заряд,
обусловливаю цин возникновение иа нем электрического потенциала.
Для оценки свойств металла, определяющих его поведение в процессах
коррозии, можно пользоваться величиной нормального электродного по-
тенциала, т. е. потенциала, который возникает при погружении его в рас-
твор, содержащий один грамм-нон данного металла. Значения нормальных
потенциалов приведены в табл. 2. Последовательность металлов в таблице
2. Нормальные потенциалы металлов
Металл Ноны металла в рас- творе Нор- мальный потен- цилл в в Металл Ионы металла в рас- творе Нор- мальный потен- циал в в
Калий к+ —2,92 Олово Sn2+ —0,14
Кальций Са2+ —2,84 Свинец Pb2+ —0,125
Натрий Na+ —2,75 Водород Н+ 0,00
Магний Mg2+ —2,34 Олово Sn4+ 4-0,05
Титан Тр+ —1,75 Сурьма Sb3+ - 0,20
Алюминий Л13+ — 1,67 Висмут Bi3+ +0,23
Марганец Mn2+ —1,05 Медь Cu2+ 4-0,345
Цинк Zn2+ —0 76 Cu+ 4-0,52
Хром Cr3+ —0 71 Серебро Ag+ 4-0,80
Железо Fe2+ —0,44 Ртуть Hg+ 4-0,80
Кадмий • Cd2+ —0,40 Палладий Pd2+ 4-0,83
Кобальт Co2+ —0,28 Платина pt2+ 4-1,2
। Никель Ni2+ —0,25 Золото Au+ 4-1,7
нормальных потенциалов называют электрохимическим рядом напряжений,
который помогает определить направление протекающих химических
реакций. Металлы с более отрицательным потенциалом вытесняют из рас-
творов солей более положительные, например железо вытесняет медь,
медь — серебро и т. д.
При контакте двух различных металлов, находящихся в жидкой
электропроводной среде, за счет возникающей разности электродных по-
б
тенциалов создается гальванический элемент (гальванопара), в котором
металл с более электроотрицательным потенциалом становится растворимым
электродом (анодом) и начи гает разрушаться (корродировать).
В конструкциях npi боров, машин и различных сооружений, эксплуа-
тирующихся в агрессивной влаж1 ой среде, недопустимо сопряжение раз-
нородных металлов, обладающих большой разностью потенциалов.
В табл. 3 приведены данные о допустимых и недопустимых парах металлов
в конструкциях, рассчитанных иа эксплуатацию в жестких условиях.
Выбор металлических покрытий производится с учетом величины по-
тенциалов металла покрытия и основного металла.
Наиболее эффективная защита от коррозии обеспечивается такими
покрытиями, которые, образуя в сочетании с металлом основы гальвани-
ческую пару, сами растворяются, преду 1реждая этим разрушение металла
3. Допустимые и недопустимые контакты между металлами
в жестких условиях эксплуатации
Au. Pt, Pd Хромонике- левая сталь и Си и сплавы Z Sn, Sn—Pb Хромистая сталь Углеродистая сталь •о и С N §
Ag 0 0 0 0 0 1 1 0 0 2 2 2 2 2 2
Au, Pt, Pd 0 0 0 0 0 1 1 0 0 2 2 2 2 2 2
Хромо- никелевая сталь 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 2 2 2
Сг 0 0 0 0 1 0 1 0 0 2 2 2 2 2 2
Си и сплавы 0 0 0 1 0 0 1 0 1 2 2 2 2 2 2
Ni 1 1 0 0 0 0 0 0 0 2 2 1 2 2 2
Sn, Sn—Pb 1 1 0 1 1 0 0 0 1 2 1 0 1 1 2
Ti 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 1 2 2 2
Хромистая сталь 0 0 0 0 1 0 1 0 0 2 2 2 2 2 2
Углсроди- ’ стая сталь 2 2 I 2 2 2 2 2 2 0 1 2 2 2 2
Cd 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 0 0 1 1 2
AIqk£ 2 2 2 2 2 1 0 I 2 2 0 0 0 0 1
Al 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 1 0 0 1 2
Zn 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 1 0 1 0 1
Mg 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 I 0
Условные слабая коррозия: 2 обозначения 0 — — значительная коррозия коррозия отсутствует: I —
7
детали. Например, цинковое покрытие, имеющее более отрицательный
потенциал, чем железо, значительно лучше защищает его от коррозии,
чем никелевое, которое по отношению к железу имеет более положительный
потенциал.
Покрытия, имеющие по сравнению с металлом детали ботее отрица-
тельный потенциал, называются анодными, а более положительный —
катодными.
На рис. 1 показан характер коррозионного процесса при наличии
анодных и катоятых покрытий.
К наиболее распространенным видам защитных покрытий относятся
следующие: металлические, химические, лакокрасочные и эмалевые.
Анодное покрытие
Катодное покрытие
Рис. 1. Схема процессов коррозии
Металлические покрытия различаются по способу их нанесения на
электролитические, горячие, диффузионные и т. п.
Электролитические (гальванические) покрытия получают посредством
выделения металлов из растворов их солеи иод действием электрического
тока. Покрываемые детали являются, катодами; аиод — вспомогательный
электрод, подключенный к положительному полюсу источника тока.
Электролитический способ обеспечивает покрытие деталей чистыми метал-
лами или сплавами с минимальными потерями металлов, применяемых
для покрытий.
Химические покрытия представляют собой пленки определенного
химического состава, которые образуются на металле в результате воздей-
ствия на него химических реагентов. Наибольшее распространение полу-
чили оксидные и фосфатные пленки
Лакокрасочные покрытия основаны на образовании пленки из орга-
нического вещества и пигмента. Такие покрытия, нанесенные на поверх-
ность металла в виде одного или нескольких слоев лака или краски, после
высыхания образуют непрерывные защитные и декоративные пленки.
Эмалевые покрытия представляют собой стекловидные пленки, обра-
зующиеся в результате сплавления при высоких температурах неметалли-
ческих порошков на основе двуокиси кремния.
2. Основное химические и физические конапангпЬй
Атомный вес — вес атома, выраженный в углеродных единицах
Углеродная единица равна веса атома изотопа углерода С12. Атомный
вес элемента, выраженный в граммах, называется грамм-атомом
8
Молекулярный вес — вес молекулы, выраженный в углеродных еди-
ницах. Он равен сумме весов всех атомов, составляющих молекулу. Моле-
кулярный вес вещества, выраженный в граммах, называется грамм мо-
лекулой.
Эквивалентный вес — атомный вес элемента иди молекулярный §ес
вещества, деленный на валентность. Эквивалентный вес, выраженный
в граммах, называется грамм-эквивалентом.
В табл. 4 даны атомные веса, атомные номера и валентность элементов,
а в табл. 5 — их физические константы.
Ионами называются атомы или группы атомов, имеющих электри-
ческий заряд вследствие потери или приобретения ими электронов при
образовании химического соединения. Например, атомы металлической
меди электрически нейтральны. В соединении CuSO4 медь находится в виде
иона меди Си2+. Положительно заряженные ионы называют катионами
(Си2+), отрицательно заряженные ионы — анионами (SO4“),
К металлам относятся следующие элементы- Ag, Al, As, Au, Ba, Be,
Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Ch, Cs, Fe, In, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Pb, Pd,
Pt, Re, Ru. Rh, Sb, Sn, Sr, Ta, Ti, V, W, Zn.
К металлоидам относятся следующие элементы: В, Вг, С, Cl, F, J,
N, О, Р, S, Se, Si.
Металлы подразделяются на следующие группы.
Щелочные: Li, Na, К, Pb, Cs.
Щелочно-земельные: Be, Mg, Ca, Sr, Ba.
Металлы платиновой группы: Ru, Rh. Pd, Os. Ir. Pt.
Драгоценные металлы: Ag, Au, Pt и др.
Легкие металлы: Al, Be, Ba, Ca, K, Li, Mg. Na, Ru, Sr, Ti.
Тяжелые металлы. Ag, Au, Cd, Cu, Fe, Ilg, Mn, Ni, Pt, Pd, Sn, W, Zn.
Концентрация растворенных в воде веществ выражается одним из
следующих способов-
1) числом грамм-эквивалентов вещества, растворенных в 1 л раствора
(нормальность);
2) числом граммов вещества, растворенного в 1 л раствора (в г/л);
3) числом граммов вещества, растворенного в 100 г раствора (в вес. %).
Пересчет концентрации Р, выраженной в вес. %, па количество
граммов в литре производится по формуле
Сг/л= P-d-10.
где d — уд. вес в Г!дм'.
В табл. 6—9 представлена зависимость между концентрацией и удель-
ным весом растворов некоторых веществ.
В водных растворах молекулы солей, кислот и щелочей диссоциируют
(распадаются) па электрически заряженные частицы — ионы. Например,
H.2SO47*2H +SO4\
Степень кислотности раствора определяется концентрацией в нем
водородных ионов, которую обычно выражают количеством грамм-ионов
на 1 л.
Для растворов с малой кислотностью, где концентрация ионов водо-
рода достигает стотысячных долей грамм ионов в 1 л, такой способ ее выра-
жения практически неудобен. Например, кислотность электролита для
цинкования определяется числом 0,00001 г-ион водорода на 1 л, т. е.
10 6 г-ион!л.
9
4. Атомные номера и геса элементов
s 1= c:
X о о 25 ® Q. S- <D о 3 E ex 3 я 5-0
<и 2 o a 2 « i <V г p z £ « и
га О ** < S a 2 m о < s a S
Азот N 7 14,0 3; 5 Мышьяк As 33 74,9 3; 5
Алюми- А1 13 27 3 Медь Си 29 63,5 1; 2
НИЙ Молиб- Мо 42 95,94 3; 4;
Барий Ва 56 137,3 2 Ден 6
Берил- Be 4 9,0 2 Натрий Na 11 23 1
ЛИЙ Никель Ni 28 58,71 2; 3
Бор В 5 10,8 3 О. ово Sn 50 118,7 2; 4
Бром Вг 35 79,9 1; 3; 5; 7 Осмий Os 76 190,2 2; 3; 4; 8
ВанаДий V 23 50,9 3; 5 Налла- Pd 46 106 4 2; 4,
Висмут Bi 83 209 3; 5 ДИЙ 6
Воль W 74 183,8 6 Платина Pt 78 195,1 2; 4
фрам Рений Re 75 186,2 4; 6; 7
Водород Н 1 1,0 1 Родий Rh 45 102,9 3
Железо Fe 26 55,85 1; 2; 3; 6; 8 Ртуть Hg 80 200,6 1; 2
Золото Au 79 197 1; 3 Рутений Ru 44 101,1 3; 4, 6; 8
Индии In 49 114,8 3 Свинец Pb 82 207,2 2; 4
Йод J 53 126,9 1; 3; 5; 7 Селен Sc 34 78,96 2; 4; 6
При- Ir 77 192,2 3; 4 Сера S 16 32,06 2; 4; 6
ДИЙ Серебро Ag 47' 107,87 1
Кадмий Cd 48 112,4 2 Строн- Sr 38 87,62 2
Калий К 19 39,1 1 ций
Каль- Ca 20 40,1 2 Сурьма Sb 51 121,75 3; 5
ций Тантал Ta 73 180,9 5
Кисло- род К >бальт 0 8 16 2 Тита и Ti 22 47,9 3; 4
Co 27 58,9 2; 3 Углерод C 6 12 2; 4
Крем- Si 14 28,1 4 Уран U 92 238,03 4; 6
НИЙ Фосфор P 15 31 3; 5
Литий Li 3 6,9 1 Фтор F 9 19 1
Магний Mg 12 24,3 2 Хлор Cl 17 35,45 1; 3;
Марта- Mn 25 54,9 2; 3; 24 52,0 5; 7
нец 4; 6; Хром Cr 2; 3; 6
7 Цинк Zn 30 65,37 2
10
5. Физические константы металлов
Металл о CD а 1мпсрйтура тавлепия в ®С дельное элек- 'нчсское со- >отивленне ом- ммг цельная теп- ) емкость кал О о «V ?ПЛОПрОВОД' )СТЬ в кал О о зердость НВ ЛГ/Л1Л11 ээффицнент шейного рас- нрения К- 10е град 1
5 Н с с; со ь я Н со П 3 СО
Алюминий 2,70 658 0,028 0,215 0,530 15—25 23,1
Бериллий 1,82 1285 0,059 0,520 0,380 60—140 12,0
Ванадий 5,9 1720 0,190 0 1 0 — 260 7,8
Висмут 9,87 271 1,010 0,030 0,02 9 12,0
Вольфрам 19,3 3380 0,050 0,032 0,38 350 4,5
Железо 7,86' 1530 0,097 0,108 0,174 60 12,5
Золото 19,3 1063 0,023 0,031 0,750 18,5 14,2
Индий 7,31 156 0,084 0,056 0,057 1 41,7
Иридии 22,6 2454 0,05 0,031 0,14 — 6,6
Кадмий 8,64 321 0,076 0,055 0,222 16 31,0
Кобальт 8,83 1492 0,062 0,093 0,170 125 12,3
Магний 1,74 650 0,045 0,243 0,41 35 26,0
Марганец 7,30 1247 1,850 0,121 0,12 — 22,0
Медь 8,93 1083 0,017 0,092 0,935 35 16,5
Молибден 10,2 2622 0,052 0,059 0,35 160 5,3
Никель 8,9 1452 0,068 0,107 0,215 80—120 12,5
Олово 7,28 232 0,115 0,054 0,16 40 23,0
Палладий 12,0 1555 0,109 0,054 0,16 — 10,6
Платина 21,45 1774 0,098 0,032 0,17 40—55 8,9
Рений 20,9 3170 0,198 0,033 — — 4,0
Родий 12,44 1966 0,043 0,059 0,21 146 9,0
Рутений 12,3 2500 0,076 0,055 — — 10,0
Свинец 11,34 327 0,207 0,031 0,085 4-7 28,0
Серебро 10,5 960 0,016 0,056 1,0 25 19,2
Сурьма 6,67 630 0,386 0,050 0,045 35 40 10,8
Тантал 16,6 3000 0,144 0,033 0,13 — 6,5
Титан 4,5 1820 0,800 0,113 0,09 160—260 8,5
Хром 7,9 1890 0,039 0,110 0,650 70 6,6
Цинк 7,13 419 0,055 0,092 0,30 35 35,0
1 Здесь н далее уд. бос приведен в Г 1см3
11
6. Концентрация кислот в зависимости от уд. веса при 20 С
Азотная Серная Соляная Фосфорная
Уд- вес Концен- трация п % Уд. нес Концен- трация в % УД вес Концен- трация в % Уд. вес Концен- трация В %
1,004 1 1,005 1 1,003 1 1,004 1
1,025 5 1,032 5 1,008 2 1 025 5
1,054 10 1,066 10 1,018 4 1,053 10
1,084 15 1,102 15 1,028 6 1 082 15
1,115 20 1,139 20 1,038 8 1,113 20
1,147 25 1,178 25 1,047 10 1,146 25
1,180 30 1,219 30 1,057 12 1,180 30
1,214 35 1,260 35 1,068 14 1,216 35
1,246 40 1,303 40 1,078 16 1,254 40
1,278 45 1,348 45 1,088 18 1,293 45
1,310 50 1,395 50 1,098 20 1,335 50
1,339 55 1,445 55 1,108 22 1,379 55
1,367 60 1,498 60 1,119 24 1,426 60
1,391 65 1,553 65 1,129 26 1,475 65
1,413 70 1,611 70 1,139 28 1,526 70
1,434 75 1,669 75 1,149 30 1,579 75
1,452 80 1,727 80 1,159 32 1,633 80
1,469 85 1,779 85 1,169 34 1,689 85
1,483 90 1,814 90 1,179 36 1,746 90
1,493 95 1,833 95 1,189 38 1,819 96
1,513 100 1,830 100 1,198 40 1,870 100
Для удобства кислотность растворов принято выражать так называе-
мой величиной pH, за которою (в соответствии с приведенным примером)
принимается показатель степени числа 10, взятый с обратным знаком.
В рассмотренном примере величина pH 5. В чистой дистиллированной воде,
представляющей собой нейтральную среду, концентрация водородных
ионов и гидроксильных ионов одинакова, а произведение концентрации
К — [Н+ 1 [ОН" ] — 10"14 Отсюда для чистой воды pH 7.
Во всех случаях при понижении кислотности раствора величина pH
возрастает и, наоборот, с повышением кислотности величина pH умень-
шается.
Величину pH растворов наиболее просто определяют при помощи
индикаторных бумажек, которые представляют собой фильтровальную
бумагу, пропитанную специальными веществами, способными изменять
свою окраску в зависимости от степени кислотности раствора.
12
7. Концентрация кислот в зависимости от уд. веса при 20 С
Плавиковая Уксусная Хромовая
Уд. вес Концентра- ция в % Уд. вес Концентра- ция в % Уд. вес 1 Концентра- ция в %
1,003 1 0,999 1 1,006 1
1,011 3 1,005 5 1,014 2
1,018 5 1,012 10 1,030 4
1,030 8 1,026 20 1,045 6
1.038 10 1,032 25 1,060 8
1,045 12 1,038 30 1,076 10
1,055 15 1,044 35 1,093 12
1,066 18 1,049 40 1,110 14
1,072 20 1,053 45 1,127 16
1,082 23 1,057 50 1,163 20
1,089 25 1,061 55 1,200 24
1 104 30 1,064 60 1,240 28
1,120 36 1,066 65 1,260 зо
1,130 40 1,068 70 1,313 35
1,138 43 1,069 75 1,371 40
1,143 45 1,070 80 1,435 45
1,152 48 1,066 90 1 505 50
1,154 50 1,060 95 1,581 55
1,050 ' 100 1,663 60
1 При 15° С.
8. Концентрация щелочных растворов
в зависимости от уд. веса при 20 С
Едкий натр Едкое калн Углекислый натрий
Уд вес Концентра- ция в % Уд. вес Концентра ция в % Уд. вес Концентра ция в %
1,011 1 1,008 1 1,008 1
1,033 3 1,027 3 1,019 2
1,089 8 1,073 8 1,031 3
1,111 10 1,092 10 1,039 4
1,133 12 1,111 12 1,052 5
13
Продолжение табл. 8
Едкий натр Едкое кали Углекислый натрий
Уд. вес Концентра ция в % Уд. вес Концентра- ция в % Уд. вес Концентра- ция в %
1,166 15 1,140 15 1,060 6
1,200 18 1,169 18 1,073 7
1,222 20 1,188 20 1,081 8
1,244 22 1,208 22 1,095 9
1,277 25 1,239 25 1,102 10
1,299 27 1,259 27 1,116 11
1,331 30 1,290 30 1,124 12
1,352 32 1,312 32 1,138 13
1,383 35 1,344 35 1,146 14
1,404 37 1,366 37
1,434 40 1 399 40
1,453 42 1,421 42
1,473 44 1,444 44
1,492 46 1,467 46
1 511 48 1,491 48
1,530 50 1,514 50
9. Концентрация некоторых со. й
в зависимости от уд. веса при 20' С
Сернокислая медь Сернокислый никель Сернокислый цинк
Уд. вес Концентра- ция в % Уд. вес Концентра- ция в % Уд. вес Концентра ЦИЯ в %
1 009 1 1,009 1 1,019 2
1,019 2 1,020 2 1,040 4
1 040 4 1,042 4 1,062 6
1 062 6 1,063 6 1,084 8
1 084 8 1,085 8 1,107 10
1,107 10 1,109 10 1,131 12
1,131 12 1,133 12 1,155 14
1,154 14 1,158 14 1,180 16
1,180 16 1,183 16
1,206 18 1 209 18
14
Для определения кислотности электролитов гальванических ваии
удобно пользоваться индикаторной бумагой «Рифан» Рижского филиала
треста «Союзреактив».
В табл. 10 представлены данные по изменению окраски некоторых
индикаторов в зависимости от pH растворов.
10. Пределы изменения pH различных индикаторов
Индикатор Пределы измене- ния pH Изменение цвета
а-дпнитрофенол (0 05%) Бромфеноловый синий (0,04%) Метилоранж (0,5%) Метиловый красный (0,02%) Р-питрофенол (0,01%) Феноловый красный (0,02%) Тропеолин 000 (0,01%) Тимоловый синиц (0,04%) Фенолфталеин (1%) 2,0—4,7 3,0—4,6 3,1—4,4 4,2—6,3 5 0—7,0 6,8—8,4 7,6—8,9 8,0—9,6 8,3—10,5 Бесцветный—желтый Желтый—синий Красный—желтый » » Бесцветный—желтый Желтый—красный - Коричневый—желтый Желтый—синий Бесцветный—красный
3. ОсновнЫе параметры
электролитических процессов
Плотность тока. Основным параметром, характеризующим процесс
электролиза, является плотность тока на катоде DK или на аноде Da,
представляющая собой отношение силы тока к площади электрода. Плот-
ность тока обычно выражают в а!дмг.
Соответственно величина силы тока на гальванической ванне опреде-
ляется умножением заданной режимом величины плотности тока на сум-
марную поверхность деталей, одновременно загружаемых в ванну.
Согласно 1-му закону Фарадея, весовое количество выделившегося
на катоде или растворившегося на аноде вещества прямо пропорционально
количеству прошедшего через раствор электричества.
По 2-му закону Фарадея, при пропускании одинакового количества
электричества через растворы различных электролитов количество каждого
из выделившихся веществ пропорционально их химическим эквивалентам.
Количество электричества, представляющее собой произведение силы
тока на время, выражается числом кулонов (1 к = 1 а X 1 сек) или числом
ампер-часов.
Для выделения на катоде одного грамм-эквивалента любого в щества
необходимо пропустить через электролит количество электричества, рав-
ное 96 500 к, или 26,8 а-ч.
Электрохимический эквивалент — количество вещества, которое вы-
деляется на электроде при прохождении через электролит единицы коли-
чества электричества.
В табл. II приведены значения электрохимических эквивалентов не-
которых металлов.
15
11. Электрохимические эквиваленты
Осаждаемый металл Валентность Электро- химический эквивалент Осаждаемый металл Валентность Электро- химический эквивалент
в г/а- ч. за в г/а- ч. в мг/к
Висмут 3 2,6 0,72 Олово 4 4,432 1,232
Железо 2 1,042 0,2893 » 2 2,216 0,616
3 0,694 0,1928 Палладий 2 1,99 0,553
Золото 1 7,37 2,043 Платина 2 3.64 0,5058
3 2,451 0,681 Родий 2 0,52 0,144
Индий 3 1,427 0,396 Серебро 1 4,025 1,118
Кадмий 2 2,097 0,582 Свинец 2 3.856 1,014
Кобальт 2 1,099 0,305 Сурьма 3 1,514 0,42
Марганец 2 1,025 0,285 Хром 6 0,324 0,0898
Медь 2 1,186 0,3294 3 0,648 0,1797
1 2,372 0,6588 Цинк 2 1,22 0,3388
Никель 2 1,095 0,304
Выход по току. На катоде кроме осаждаемого металла выделяется
водород или же происходят побочные процессы электрохимического вос-
становления, например восстановление трехвалентпого железа до двух-
валентного в ваннах никелирования.
По этой причине количество выделенного металла меньше, чем рас-
считанное по закону Фарадея. Отношение количества веществе (металла),
выделившегося па катоде, к количеству металла, рассчитанного по закону
Фарадея, называется катодным выходом по току.
Аналогично отношение количества растворившегося анодного металла
к количеств!, определяемому законом Фарадея, называют анодным выхо-
дом по току.
Типовые расчеты при катодном осаждении металлов. В соответствии
с законом Фарадея расчет толщины 6 (в мкм) осаждаемого покрытии может
быть произведен по формуле
g . РкСцТ
d ’
где С — электрохимический эквивалент в г/а-ч; г) —выход по току в %;
d — уд. вес металла в г/см3; Т — продолжительность процесса в ч.
Из этой же формулы может быть определена продолжительность про-
цесса осаждения металла.
Для расчета продолжительности процесса осаждения пользуются
таблицами, помещенными в соответствующих главах настоящего справоч-
ника, или же при ориентировочных определениях данными табл. 12.
16
12. Скорость осаждения покрытий
при катодной плотности тока 1 а’д.м2
Металл Электролит Выход по току в % Скорость осаждения в мкм/ц Металл Электролит Выход по току в % Скорость осаждения в мкм/ч
Цинк Кислый 96 17 Никель Различный 98 12
Цианистый 80 14 Хром 13 0,6
Кадмий Кислый 95 23 Железо 95 12
Цианистый 90 22 Свинец 100 33
Олово Кислый 90 27 Серебро 100 37
Щелочной 65 8 Золото 170 13
Медь Кислый 100 13 Палладий 90 15
Цианистый 60 16
Напряжение па клеммах ванны U (в в) определяется по следующей
формуле:
U -= (1 + Р) 1фа — + (1 + a) IR],
где Р — коэффициент, учитывающий потери напряжения на контактах
покрываемых детален с подвесками; <рк и <ра — потенциалы катода и анода
в в; а — коэффициент, учитывающий потерн напряжения в электролите
за счет газонаполнеиня; / — сила тока на ванне в о; R — сопротивление
электролита в ом.
Расчет напряжения на клеммах ванн обычно производится примени-
тельно к столбу электролита сечением 1 дм2 и длиной I, равной расстоянию
между анодом и катодом
В этом случае вместо силы тока / принимается средняя плотность
тока Dcp, которая вычисляется как среднеквадратичное из величин анодной
и катодной плотности тока, т. е.
Dcp ~ DaDK
Сопротивление электролита R (в ом) определяется нз соотношения
R = -L- = ——
lOOz’
где / — расстояние катод—анод в см; у — удельная электропроводность
в олГ*-с.и"1.
Все необходимые для расчета величины Ь' сведения представлены
в табл. 13 для наиболее распространенных типовых электролитов, состав
которых приведен в гл. V—IX.
* В том случае, если расчет производится для электролитов, отлича-
ющихся составом и режимами работы, значения анодных и катодных по-
1 тепцналов определяют по поляризационным кривым, используя различ-
ные литературные источники или данные экспериментальных работ.
17
13. Основные параметры гальванических ванн
Электролит Плот- ность ток.» Потенциал Удель- ная элек- тропро- водность в ом-1- си-1 Коэффи- циент
DK Ч'а а 6
Хромирования 7 10 —0,8 + 1,8 0,6 0,2 0,1
Никелирования Цинкования: 1,0 0,5 —0,68 +0.3 0,04 0,01 0,05
цианистый 1,0 ЦО — 1,7 —1.2 0,2 0,1 0,04
аммиакатный 1,0 1.0 — 1,4 —0,9 0,11 0,02 0,04
КИСЛЫЙ Меднения: 1,0 1,0 —0,78 -0,6 0,05 0,01 0,04
кислый 1,0 1,0 +0,25 +0,35 0,5 0,0 0,02
цианистый Серебрения: 1,0 0,5 —1,5 —0,3 0,15 0,1 0,04
цианистый 0,5 0,5 —0,7 +0,1 0,05 0,01 0,03
роданистоснне- родистый 0,5 0,5 —0,6 4-0,8 0,175 0,01 0,03
Золочения (циани- стый) Лужения: 0,5 0,3 —0,9 -|-0,08 0,06 0,1 0,05
КИСЛЫЙ 1.0 1,0 -0,5 + 0,15 0,2 0,01 0,03
щелочной 1,0 2,0 —1,5 —0,8 0,18 0,15 0,05
Удельную электропроводность также определяют экспериментально или же
принимают приближенное значение, ориентиру ясь на концентрацию в элек-
тролите проводящей соли или основного компонента, используя данные
табл. 14.
Минимальное напряжение источника тока определяется как сумма
из напряжения иа клеммах ванны и потерь напряжения в шинах, состав
ЛЯЮ1ЦНХ до 10%.
При расчете потребляемой силы тока на вание принимается во внима-
ние дополнительный расход тока (5%) на осаждение покрытия на неизоли-
рованных участках подвесок.
Рассеивающая способность электролита. Распределение металлического
покрытия по поверхности детален никогда не бывает равномерным; на кром-
ках и выступающих участках толщина покрытия значительно больше,
чем в середине или во впадинах детали. В глубоких пазах и внутренних
отверстиях покрытие часто отсутствует.
Неравномерность покрытии обусловлена неравномерностью распре-
деления электр веского тока по профилю катода. Распределение толщины
покрытия соо ветственно распределению тока называют первичным.
18
14. Удельная электропроводность водных растворов при 25° С
Наименование Химическая формула Удельная в при электропроводность оя-1- см~1 концентрации
н 0.5 и 0,1 н.
Соляная кислота НС1 0,3 0,18 0,038
Серная кислота H2SO4 0,17 0,1 0,025
Плавиковая кислота HF — 0,008 0 004
Уксусная кислота HQH.O., 0,0015 0,0011 0,00052
Хромовая кислота H2CrO4 0,31 0,17 0,037
Едкое кали KOH 0,2 0,1 0,022
Едкий натр NaOH 0,172 0,1 0,02
Хлористый калий KC1 0,11 0,059 0,0128
Цианистый калий KCN 0,121 0,066 0,0143
Хлористый натрий NaCI 0,083 0,045 0,0108
Сер юкислый натрий Na2SO4 0,0588 0,034 0,009
Углекислый натрий Na2CO3 0,0525 0,0322 0,0083
Фосфат натрия NaH2PO4 0,032 0,019 0,005
Хлористый аммоний NH4C1 0,107 0,057 0,0128
Сульфат аммония (NH,)2SO4 0,080 0,0435 0,0106
Сульфат магния MgSO4 0,0334 0,0202 0,00587
Сернокислая медь CuSO4 0,0294 0,0178 0,0062
Сернокислый цинк ZnSO4 0,03 0,0188 0,0055
Сернокислый кадмий CdSO4 0,0273 0,0161 0,00476
Сернокислый ннксль NiSO4 0,03 0,0188 0,00513
Хлористый никель NiCl2 0,0171 0,04 0,0095
Борфторнстыи свинец Pb (BF4)2 0,109 — —
Фактическое распределение толщины металла по поверхности катода
называют вторичным.
Свойство электролита улучшать распределение металла по поверх-
ности катода по сравнению с первичным распределением называется рас-
сеивающей способностью (PC).
Существуют различные способы количественного выражения рассеива-
ющей способности, наиболее распространенными из которых являются
метод Херринга и Блюма и метод углового катода Н. Т. Кудрявцева.
По методу Херринга и Блюма рассеивающая способность электролита
определяется с помощью электролизной ячейки с двумя катодами, находя-
щимися на различном расстоянии от анода, как показано на рис. 2.
19
Первичное распределение металла (Л) выражается отношением рас-
стояний от анода до дальнего катода и от анода до ближнего катода. Это
отношение принято равным пяти. Вторичное распределение металла выра-
Рис. 2. Схема электролизной ячейки
для определения рассеивающей спо-
собности:
жается отношением веса ме-
талла. выделившегося на ближ-
нем катоде, к весу металла,
выделившемуся на дальнем ка-
тоде.
Рассеивающая способность
рассчитывается как отношение
разности между первичным и
вторичным распределением ме-
талла к первичному распреде-
лению, т. е.
! — анод; 2 — дальний катод; 3 — ближ-
ний катод; 4 — перегородка
количество металла. В этом сл) чае
РС = К—100 .
Л
При максимальной рассеи-
вающей способности на обоих
катодах откладывается равное
РС = 80%.
Величина рассеивающей способности для типовых электродов при-
ведена в табл. 15.
Щелочиые оловянные электролиты имеют паилучшую рассеивающую
способность, а хромовые электролиты — наихудшую.
15. Рассеивающая способность электролитов
(по Херрингу и Блюму)
Электролит Характер элек- тролита РС в % Электролит Характер электролита РС в %
Хромирования Кислый —50 Оловяниро- Кислый 0—30
Цинкования » ДО — 10 —2— 10 вания Кадмирования Серебрения Цианистый в 30—50 40—60
Меднения 0—15 Цинкования в 55-65
Ннкелиро- 0-20 Меднения в 55—68
вания Свинцевания в 15—20 Оловянпро- вания Щелочной 60—74
4. Свойства электролитических покрЬшшй
Твердость. Me аллические покрытия отличаются большей твердостью,
чем соответствующие металлы, полученные металлургическим способом.
В табл. 16 помещены данные по твердости электролитических осадков
некоторых металлических покрытий.
Электрические свойства К электрическим свойствам относятся элек
тропроводпость и переходное (контактное) сопротивление. Эти величины
20
16. Твердость покрытий
Покрытие Твердость по Бринелю НВ в кГ/мм* Покрытие Твердость по Бринелю НВ в кГ/мм-
Цинковое Кадмиевое 40—50 35—50 Блестящее ни- келевое Серебряное 500—550 60—140
Оловянное Медное из кис- лых электроли- тов 12—30 60-80 Блестящее се- ребрение Сплав се- ребро—сурьма 100—150 180—220
Медное из циа- нистых электро- литов 120—150 Золотое Хромовое 40—100 700—1000
Никелевое из горячих элек- тролитов 140—160 Палладиевое Родиевое 250—300 400—800
Никелевое из электролитов прн комнатной тем- пературе 300-350 Никелевое (хи- мическое) 450—500
17 Электрические характеристики покрытий,
применяемых для контактных систем
Покрытие Удельное сопротив- ление в or ммг!м Контактное сопротивление в ом при нагрузках в Г
1 1 5 25 100
Никелевое 0,08 0,25 0,06—1,0 0,015— 0.021
Никелевое (хи ми чес кое) 0,6 — 4—11 0 9—4 0,7—2,1
Оловянное 0,12 — 0 04—0,7 0,01—0,02 0,007
Кадмиевое 0,075 — 0,05—2,7 0,03-3,8 0,01—0,22
Золотое 0 024 0,1 0,01 0,009 0,008
Палладиевое 0,107 0,17 0,015 0,015 0,011
Радиевое 0,049 0,17 0,012— 0,03 0,01 — 0,02 0,008— 0,017
Серебряное 0,016 0,08 0,009 0,008 0,006— 0,01
21
необходимо учитывать при выборе покрытий для контактов и для различ-
ных деталей приборов. В табл. 17 представлены величины удельных и кон-
тактных сопротивлений при различных нагрузках.
Значения контактных сопротивлений, приведенные в табл. 17, опре-
делены на образцах, имитирующих точечные контакты в виде двух перекре-
щивающихся проволок диаметром 1 мм при различных усилиях на кон-
такте.
Чистота поверхности. Чистота поверхности деталей, на которые нано-
сят гальванические покрытия, выбирается в зависимости от назначения
покрытия, а также требований к его коррозионной стойкости, износо-
стойкости, отражательной способности и др.
Наносить электролитические покрытия на детали с шероховатостью
поверхности ниже 5-го класса не следует, потому что в таких случаях полу-
чают покрытия низкого качества.
Чистота поверхности деталей после нанесения электролитических
покрытий, как правило, не изменяется или изменяется очень незначительно.
Например, при никелировании, хромировании, лужении, серебрении
чистота поверхности не изменяется.
Цинковые и кадмиевые покрытия ухудшают чистоту поверхности иа
один класс, если исходная чистота поверхности находилась в пределах
V6—V8.
5. Определение величинЬ1
покрываемой поверхности
Для расчета силы тока на ванне необходимо знать площадь покры-
ваемых деталей.
Вычисление площади детален выполняют, используя данные чертежа
или на основе измерений размеров детали с помощью линейки или штан-
генциркуля.
Г оверхность деталей, имеющих форму простых геометрических тел
(цилиндр, призма, конус и др.) определяется по известным из геометрии,
формулам расчета площади поверхности.
Поверхность деталей, имеющих сложную koi фш у рацию, условно
разделяется па более простые элементы, площади которых можно легко
вычислить по отдельности. Прн этом участки поверхности, имеющие не-
правильную форму, приближенно приравниваются к более простым фигу-
рам — прямоугольнику, треугольнику, кругу и т. и.
Поверхность резьбовой части детали принимается в два раза боль-
шей чем соответствующая ей пов<рхпость цилиндра. Поверхностью малых
участков детали таких, как фаски, шлицы, радиусы закруглений и т. и.
пренебрегают.
Величина поверхности деталей после подсчетов определяется коли-
чеством квадратных миллиметров, так как линейные размеры поверхности
удобнее брать в миллиметрах.
Для выражения значения поверхности в квадратных дециметрах
результат вычисления, полученный в квадратных миллиметрах, следует
разделить па 10 000.
При вычислении поверхностен деталей чаще всего приходится иметь
дело с деталями цилиндрической или близкой к ней формой.
Для облегчения этой задачи в табл. 18 представлены данные о площади
поверхности цилиндрических тел с учетом наиболее распространенных
размеров деталей.
В первой строке таблицы (высота равна нулю) даны значения удвоен-
ной поверхности круга; эти величины можно использовать при определе-
22
иии поверхностей дисков, шайб и других плоских тел диаметром менее
2 мм.
Пользуясь табл. 18, можно приближенно определить поверхность тел,
имеющих промежуточные размеры, а также поверхность тел типа усе-
ченного конуса, ориентируясь на его средний диаметр.
При расчете поверхности втулок, труб и других пустотелых деталей
определяется отдельно наружная и внутренняя поверхности, которые
затем суммируются.
Литератора
I. Вайнер Я В., Дасоян М Л.» Дрвнберг М. А. и др. Спра-
вочник по защитно-декоративным покрытиям. М. — Л.. Машгнз, 1951
2. Б а х в а л о в Г. Г., Б р и к г fl н Л. Н.. Лабутин В. П. Спра-
вочник гальваностега. М.. ГНТИ черной и цветной металлургии, 1954.
3. Ф ед от ь с в II. П., Алабышев Л. Ф , Р о т и к я и А. Л. и др.
Прикладная электрохимия. М. — Л.. Госхнмнздат. 1962.
4. Tabellen fur die Galvanotcchnik. DKW, 1967.
ГЛАВА II
АНОДЫ И МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ Б ЦЕХАХ
ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
6. АнодЬ1
Характеристика анодов. Характеристика пластинчатых анодов общего
назначения для основных видов покрытий приведена в табл. 19.
19. Пластинчатые аноды
Наименование, характеристика Размеры Состав по ГОСТу Проверка состава и содержания вредных примесей
Аноды цинко- вые. Марки ЦО, Ц1 и Ц2 (ГОСТ 1180—41). Уд. вес 7,1. Темпера- тура плавления 419° С. Прокат. Аноды должны быть ровно обре- заны и не должны иметь трещин и царапин. Без та- ры Размеры ано- дов в мм: 1000X 500X 5; 500X 500X 6; 900X 300X 6; 1000X 500X 6; 900 X 600X 6; 900X120X 8; 900X320X8; 900Х 300Х 8; 600Х 120Х 10; 800Х 500Х 10; 450Х 200Х 12; 700 Х500Х 12 По ГОСТу- 3640—65 содержат: не мегее 99,8% Zn; не более 0,03% РЬ; 0,07% Fe, 0,002% Си, 0,005% As, 0,002% Sn, 0,005% Sb и 0,002% Bi Проверить содержание железа, меди и мышьяка. По техниче- ским условиям цеха осталь- ные примеси не существен- ны для каче- ства покрытий
Аноды кадмие- вые марок КДО и КД1 (ГОСТ 1468—53) При толщине 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 15 мм выпу- скаются аноды шириной 150 и 300 мм, длиной 500 мм Изготов- ление — по ГОСТу 1467—67 Проверить содержание свинца, мышьяка и олова
Аноды оловян- ные. Марки О1 для покрытия пи- щевой аппара- туры. Уд. вес 7,3. Температура плавления 232° С Аноды отли- вают непосред= ственно в цехе по требуемым размерам в под- доны из кровель- ного железа По ГОСТу 860—60 содержат: не менее 99,90% Sn; не более 0,04% РЬ, 0,01% Си и 0,015% As Проверить содержание свинца, меди, мышьяка и серы по ГОСТу 5637—56
25
Продолжение табл. 19
Наименование, характеристика Размеры Состав по ГОСТу Проверка состава и i содержания вредных примесей
Аноды свин- цовые, раствори- мые для .свинце- вания марок СО, Cl II С2 (ГОСТ 3778—65). Уд. вес 11,34. Темпе- ратура плавле- ния 327° С А поды наре- зают или отли- вают непосред- ственно в цехе но требуемым размерам из чу- шек весом по 30—40 кг Но ГОСТу 3778—65 свинецС1 содер- жит пе менее 99,985% РЬ. Анализ химиче- ского состава — по ГОСТу 2076—58 Проверить на содержание не более 0,001% Fe и не более 0,001% Sb
Аноды свинцо- вые, нераствори- мые сурьмяни- стые для хроми- рования, элек- трополирования и травления Отливка по требуемым раз- мерам произво- дится в цехе из чушек По ГОСТу 1292—67, свинец сурь- мянистый марки ССУ1 содержит 4-6% Sb Проверить содержание сурьмы
Аноды латун- ные для электро- литов латуниро- вания марок Л62 или Л68 (ГОСТ 931-52) Листовые ано- ды нарезают в цехе по требуе- мым размерам Определение химического состава — по ГОСТам 1652—54 и 9716—61 Проверить на отсутствие олова и свинца
Аноды медные марки Ml. Уд. вес 8,9. Темпера- тура плавления 1084 ' С. Кромки анодов должны быть ровными, без разрыва, по- верхность ров- ная, без трещин и плен Выпускаются толщиной от 2 до 15 мм, шириной от 100 до 1000 мм, длиной от 300 до 2000 мм, а также нарезаются в це- хе из листовой меди По ГОСТу 767—41 содержат: ие меиее 99,7% Си; пе более 0,002% As, 0,005% Sb и 0,05% Fe Проверить по ГОСТу 13938.0-13—68 содержание мышьяка, сурьмы, серы
Аноды никеле- вые горячеката- ные марок НПА1 и НПА2 и непас- сивирующисся марки НПАН Уд. вес 8,8. Тем- пература плавле- ния 1452° С Выпускаются прямоугольные толщиной от 4 до 14 мм, шириной от 100 до 250 мм, длиной от 400 до 1500 мм и оваль- ного сечения 80Х Х35 мм длиной от 400 до 1200 .ил< По ГОСТу 2132-58 содержат; не меиее 99,5% Ni и Со; не более 0 25% Fe, 0,02% S и 0,10% Си Проверить по ГОСТу 13047.1-18—67 содержание наиболее вредных примесей — серы и меди
26
Продолжение табл. 19
Наименование, характеристика Размеры Состав по ГОСТу Проверка состава и содержи ння вредных примесей
Кобальт ме- таллический элек- тролитный для анодов при оса- ждении кобаль- товых сплавов. Уд. вес 8,9. Тем- пература плав- ления 1493°С Поставляется в виде катодных листов размера- ми до 500 мм По ГОСТу 123—67 кобальт марки КО содержит 99,98% Со и марки К1 99,25% Со Проверить по ГОСТу 741.0-18—69 содержание примесей железа, никеля и меди
Аноды желез- иения (осталива- иия) сталей ма- рок 10, 20 или железа Армко Размеры пла- стин и прутов принимаются по габаритам дета- лей Аноды наре- зать из полос (ГОСТ 103—57) из стали 10 или 20 (ГОСТ 1050—60) Проверить на отсутствие легирующих добавок
Аноды нерас- творимые из ста- ли OX 18Н10Т для электролитов зо- лочения Аноды наре- зают в цехе но необходимым раз мерам Листовая сталь по- ставляется по ГОСТу 7350 66 Химический состав — по IОСТу 2604—44
Аноды сере- бряные марки Ср 999,9 с двумя отверстиями для завески. Уд. вес 10,5 Выпускаются прямоугольные толщиной от 2 до 10 мм, шириной 50, 100 и 150 мм и длиной от 100 до 300 мы Сортамент анодов определен в ГОСТе 6838—54 Химический состав — по ГОСТу 13638—68
Аноды золотые марки Зл 999,9 с двумя отвер- стиями 05— 6 мм для завески Уд. вес 19,3 Выпускаются прямоугольные толщиной от 0,1 до 5 мм, шири ной 50, 100 и 150 мм и длиной 100, 200 и 300 л(л Сортамент анодов определен в ГОСТе 6837 54 Химический состав — по ГОСТу 13611—68
Аноды для оса- ждения метал- лов платиновой группы: плати- ны, палладия, ро- дия и иридия Размеры пла- стин для анодов уста па вл и в а юте и в цехе по требо- ванию производ- ства Вес металлы платиновой группы должны содержать не менее 99,7% основного металла Химический состав — по ГОСТам 13498—68, 13462—68, 13098—67, 13099—67
27
Эксплуатация, очистка и степень использования анодов. При осажде-
нии металлов с растворимыми анодами существуют следующие общие пра-
вила их эксплуатации
1. Крюки для завескп анодов на анодные штанги должны быть выше
у ровня электролита.
2. Для предохранения электролитов от засорения анодным шламом
аноды необходимо содержать в чехлах из тканей, устойчивых в тех или
других Электролитах. Особенно чувствительны к этому виду загрязнения
никелевые электролиты. Для никелевых анодов чехлы изготовляют из
льняной ткани.
Рнс. 3. Растворение анодов в зависимости от глубины погружения де-
талей: а — нормальное растворение; б — растворение при чрезмерно глу-
боком погружении анода
3. Каждую смену по окончании работ аноды следует удалять из ванн,
снимать чехлы и чистить аноды до металлического блеска щетками из сталь-
ной проволоки. После чистки аноды и чехлы промывают в холодной проточ-
ной воде.
4. Количество анодов, завешиваемых на анодные штанги, должно
быть возможно большим, чтобы исключить возможность пассивирования
их поверхности вследствие чрезмерно высокой анодной плотности тока.
5. Распределение анолов по штангам должно обеспечивать равномер-
ность покрытия деталей со всех сторон. Например, иногда для этой цели
применяют клеточное расположение анодов.
6. Глубина погружения анодов должна соответствовать глубине по
гружения подвесок с деталями. При чрезмерно большой глубине погруже-
ния анодов по сравнению с деталями растворение анодов происходит не
равномерно (рис. 3, б), а нижние кромки деталей покрываются грубыми
крупнокристаллическими осадками.
7. Для наиболее полного использования медных, цинковых, кадмие-
вых и прочих растворимых анолов все обрезки, остатки и прочие отходы
анодного металла целесообразно укладывать в плоские анодные рамки
(рис. 4) из металла, не растворимого в этом электролите, и применять их
в качестве сборных анодов. Так, для меди, цинка, кадмия, олова и других
остатков анодов в щелочных и цианистых электролитах применяют анодные
рамки из нержавеющей стали, а в кислых электролитах — из титана
и его сплавов.
28
В связи с большой трудоемкостью и вредностью механической очистки
свинцовых анодов для ванн хромирования лучше применять их химическую
очистку в растворе следующего состава. 80—120 гл каустической соды и
80—100 г/л сегнетовой соли. Рабочая температура 15—25° С, выдержка
1—2 ч с последующей промывкой в холодной проточной воде.
Изготовление и применение анодов специального назначения. Кроме
пластинчатых анодов, завешиваемых на анодные штанги, в гальванотех-
нике часто приходится пользоваться специальными
анодами для равномерного покрытия внутренних поло-
стей. отверстий, трубчатых изделий и прочих деталей
сложного профиля В простейшем случае в качестве
таких анодов используют проволоку или стержни
круглого сечения. Для изделий сложного профиля,
например при покрытии пресс-форм, внутренние аноды
изготовляют в соответствии с формой полости, направ-
ляя отводы и ребра к внутренним углам детали.
Для процессов цинкования, лужения, кадмирова-
ния, свинцевания и хромирования специальные аноды
и стержни отливают в цехе по заданным профилям и
размерам. При хромировании глубоких сквозных от-
верстий вместо свинца пользуются стальной проволо-
кой или стержнями круглого сечения. Если такое хро-
мирование производится постоянно, то для сохранности
электролита проволоку покрывают свинцом. Для про-
цесса меднения внутренние аноды изготовляют из
медной проволоки, а для отверстий с большими диа-
метрами используют тянутую прутковую медь 0 5—
40 мм и прессованную 0 14—120 .ни в соответствии
с ГОСТом 1535—48. Аналогично, для этих же целей,
при никелировании используют никелевую проволоку
марок НПО. ПП1 и НП2 0 1—12 л.и (ГОСТ 2179—59)
Для серебрения и золочения можно использовать
проволоку серебряную и золотую, -указанную
в ГОСТе 7222—54. При осаждении платины можно
применять чистую платиновую проволоку, выпускае-
мую по ГОСТу 8588—64 или по ГОСТу 8396—57, ио
которому предусмотрен выпуск проволоки из платины.
Рис. 4. Кон-
струкция пло-
ского каркаса
для использова-
ния анодных от-
ходов
а также из палладия и родия.
При изготовлении внутренних анодов следует пользоваться пра-
вилами, пригодными для осаждения всех металлов
1) толщина анода должна быть достаточной для пропускания через
него постоянного тока, а диаметр должен составлять от */а до 1/г диаметра
покрываемого отверстия;
2) центровка анода имеет большое значение для равномерности покры-
тия в отверстии;
3) проводник, соединяющий анод с анодной штангой, должен быть
выше уровня электролита.
7. Растворители
Органические растворители применяют при подготовке поверхности
к покрытию, главным образом для предварительного обезжиривания и
особенно при наличии коисервациоииой смазки, следов краски и клейме-
ния красителями и прочих загрязнений, внесение которых в ванны шелоч
него обезжиривания нежелательно Окончательное обезжиривание перед
покрытием производят растворителями лишь в тех случаях, когда
29
обработка в щелочах недопустима. Пары всех растворителей ядовиты и при
использовании их в больших количествах требуется применение венти-
ляции Растворители разделяются на горючие и негорючие.
Перечень растворителей приведен в табл. 20.
20. Растворители
Наименование Характеристика
Углерод четыреххлористый технический (ГОСТ 4—65) Уд. вес 1,59. Бесцветен, легколе- туч и не горюч
Трихлорэтилен технический Уд. вес 1,4. Негорюч. Обезжири- вание осуществляетси парами в за- крытых моечных камерах
Дихлорэтан технический (ГОСТ 1942—63) Не горюч. Применяется для рас- творения оргстекла и других пласт- масс
Керосин осветительный (ГОСТ 4753—68) Применяется для предваритель- ного удаления масел и смазок с протиркой щетками
Масло веретенное марки 2 и 3 (ГОСТ 1642—50) Подогретое до 80—90° С служит для растворения пушечного сала, технического вазелина, солидола и прочих густых смазок
Бензин авиационный неэти- лировапиый (ГОСТ 1012—54) Марка Б70. Горюч. Допустим при чистовом обезжиривании
Бензин автомобильный не- этилнрованный (ГОСТ 2084—67) Марки А72 и А74. Горюч. Для предварительной очистки
Бензин растворитель (ГОСТ 443—56) Марки БР-1 «Галоша» и БР-2. Для резины. Горюч
Бензин растворитель уайт- спирит (ГОСТ 3134—52) Для лакокрасочных работ и пред- варительной очистки
Ацетон технический (ГОСТ 2768—69) Горюч. Растворим в воде. Для целлулоида
Спирт этиловый ректифико- ванный (ГОСТ 5962—67) Горюч. Растворим в воде. Для чи- стового обезжиривания
Разбавитель РДВ (ГОСТ 4399—48) Смесь растворителей. Горюч. Бес- цветная жидкость
Растворитель, № 646 (ГОСТ 5630—51) Смесь летучих растворителей. Го- рюч
30
Продолжение табл. 20
Наименование Характеристика
Растворитель № 649 (ТУ МХП 1812—48) Смесь летучих растворителей. Го- рюч
Растворитель Р-4 (ГОСТ 7827—55) Смесь растворителей. Горюч. Для перхлорвиниловых эмалей
Бензол каменноугольный технический (ГОСТ 8448—61) Растворитель ароматического ря-. да. Горюч
Ксилол каменноугольный — растворитель (ГОСТ 9949—62) Бензольная смесь. Горюч. Для эмалей н лаков
Сольвент каменноугольный технический (ГОСТ 1928—67) Бензольная смесь. Горюч. Для эмалей и лаков
Скипидар — масло терпен- тинное (ГОСТ 1571—66) Летучая бесцветная жидкость. Горюч. Для эмалей и лаков
8. Щелочи и кислотЫ
Наиболее широко применяемые щелочи и кислоты приведены в табл. 21.
21. Щелочи и кислоты
Наименованне и характеристика Назначение Состав и примеси
Натр едкий техниче- ский (сода каустическая) NaOH (ГОСТ 2263—59). Плавленая кристалли- ческая масса уд. веса 2,02, растворимость в во- де при 15—25° С равна 1088 г!л X и мп чес кое струн- ное и электрохими- ческое обезжирива- ние, щелочное воро- нение, лужение, цин- кование и кадмиро- вание Марки А и Б твер- дый и марки А, Б, В, Г и Д жндкнй 42—50-пронеитный. Примеси: кальцини- рованная сода, же- лезо
Едкое кали КОИ технический (ГОСТ 9285—69). Белая кри- сталлическая масса с фиолетовым оттенком, хорошо растворима в во- де Взамен каустиче- ской соды может применяться для всех процессов Сорт высшнй А и Б, марка — твер- дый. Сорт А содер- жит 95% едкого ка- лия
31
Продолжение табл. 21
Наименование и характеристика Назначение Состав и примеси
Сода кальцинирован- ная Na..CO3 синтетиче- ская (ГОСТ 5100—64). Уд. вес 2,5, раствори- мость' 600 г'л. Белый кристаллический поро- шок Электрохимиче- ское обезжиривание стали и химическое обезжиривание цвет- ных металлов Марки — механи- ческая, фотографи- ческая, оптическая Содержание соды не меиее 95%
Аммиак водный N114OH технический (ГОСТ 9—67). Бесцвет- ная жидкость с харак- терным запахом Подщелачивание растворов при ще- лочном химическом никелировании Сорт 1 и 2-й содер- жат не менее 25% аммиака
Венская известь. Рых- лые комки белого цве- та, состоящие из смеси негашеной извести и жженой магнезии В сухом виде или с водой для обезжи- ривания и удаления жирных полиро- вальных паст вруч- ную или на краце- вальных станках Содержит смесь негашеной извести и жженой ма! ие- зии ие менее 97%. Тара — железные банки
Тринатри тфосфат NatPO4 • 12Н.,О техниче- ский (ГОСТ 201—58). Порошок белого цвета, растворимость в воде 95 г/л Входит в состав растворов для обез- жиривания черных и цветных металлов Содержит не ме нее 95% тринатрий- фосфата
Жидкое стекло Na..SiO3 (ГОСТ 13078—67) Вод- ный раствор уд. веса 1,4—1,5 серого цвета, вязкий, полупрозрач- ный Входит в состав растворов для хи- мического и элек трохимнческого обез- жиривания Марки — содовое, содово-сульфатное и сульфатное
Смачивающая добав- ка ОП-7 (1 ОСТ 8433—57). Бесцветная вязкая жидкость Допустима замена моющей добав- кой ОП 10 Вводится в коли- честве 2—3 г-л в ще- лочные обезжири вающие растворы как эмульгатор и пе- нообразователь Вредных приме- сей не ’содержит
32
Продолжение табл. 21
Наименование и характеристика Назначение Состав и примеси
Серная кислота HsSO4 техническая (ГОСТ 2184—67). Вязкая жидкость желтоватого оттенка, уд. вес 1,84 Травление и де- капирование чер- ных металлов, элек- трополирование и химическое фрезе- рование Содержит приме- си солей железа вследствие хране- ния в железной таре
Серная кислота хими- чески чистая (ГОСТ 4204—66). Вязкая бес- цветная жидкость, уд. вес 1.84 Анодное оксиди- рование и коррек- тировка Примесей не имеет. Тара — стеклянные бутыли
Кислота соляная НС1 синтетическая техниче- ская (ГОСТ 857—69). Бесцветная жидкость с острым запахом, уд. вес 1,19 Травление и дека- пирование черных металлов, алюми- ния и свинца Содержит не менее 31% соляной КИСЛО- ТЫ Примеси — же- лезо. Тара — стек- лянные бутыли
Уротропин техниче- ский (ГОСТ 1381—60). Белый кристаллический порошок, хорошо рас- творимый в воде Вводится при травлении в креп- кою соляную кисло- ту до 5 г'л для пре- дохранения от пере- травливания стали Выпускаются сор- та — высший, 1 и 2-й. Тара — дере- вянная (бочки ДО 180 кг)
Азотная кислота Н\О3 концентрированная тех- ническая (1 ОСТ 701—68). Уд. вес 1,38—1,4 Травление меди н ее сплавов и освет- ление алюминиевых сплавов после трав- ления в растворе каустической соды Выпускается 1 н 2-го сорта. 1-й сорт содержит до 98% азотной кислоты. Примесь — 0,08— 0,12% серной кисло- ты. Тара — стек- лянные бутыли или алюминиевые сбор- ники
Меланж кислотный (ГОСТ 1500—68). Смесь азотной и серной кислот Травление меди и ее сплавов н освет- ление алюминиевых сплавов после трав- ления в щелочах Выпускается 1 и 2-го сорта. 1-й сорт содержит 89% азот- ной кислоты и 7,5% серной кислоты. Та- ра — стеклянные бу- тыли
2 Л, М. Ямпольский
33
Продолжение табл. 21
Наименование и характеристика Назначение Состав и примеси
Ортофосфориая кис- лота НЯРО4 (ГОСТ 6552—58 или ГОСТ 10678—63). Вязкая жидкость уд. веса 1,6 или кристаллическая масса Входит в состав растворов для хими- ческого и электро- химического поли- рования черных и цветных металлов 1-й сорт содержит не менее 70% фос- форной кислоты
Кислота фтористово- дородная HF техниче- ская (ГОСТ 2567—54). Подвижная бесцветная жидкость, уд. вес 0,98 Травление титана, силуминов и нержа- веющих сталей и приготовление бор- фто р истоводор одной кислоты Содержит не ме- нее 40% IIF. При- меси не являются вредными. Тара — эбонитовые банки до 20 л
Борная кислота Н ВО3 (ГОСТ 2629—44). Белые чешуйчатые кристаллы. Растворимость в воде при 15—25° С до 40 г!л Повышение устой- чивости pH никеле- вых электролитов и приготовление бор- фтор истоводор одной кислоты 1-й сорт содержит 99,5% борной кис- лоты. Вредных при- месей нет
Хромовый ангидрид СгО3 (ГОСТ 2548—69). Плавленая кристалличе- ская масса вишнево-крас- ного цвета. Раствори- мость в воде без подо грева до 625 г'л Входит в состав электролитов хро- мирования, элек- трополирования, ок- сидирования алю- миния и растворе- ния меди Содержит не ме- нее 99,2% хромового ангидрида. При- месь — до 0,4% сер- ной кислоты
Травильная присадка ЧМ (ТУ МНП 521—54). Состоит из двух частей — регулятора Р и пенооб- разователя П Служит для пре- дохранения черных металлов от пере- травливания и для снижения профес- сиональной вредно- сти При травлении в серной кислоте оба компонента вводят в количестве 0,5— 1 кг>м3. Пенообра- зователь — по ГОСТу 9638—61
34
9. Соли и прочие химикатЬ
Характеристики солей и прочих химикатов. В табл 22 приведены харак-
теристики солей и прочих химикатов, применяемых в гальванотехнике.
22. Соли и прочие химикаты
Наименование и характеристика Назначение Состав и примеси
Препарат «мажеф» (ГОСТ 6193—52). Поро- шок желтовато-серого цвета. Полностью ие рас- творяе.тся в воде Фосфатирование черных и цветных металлов, обычное и ускоренное Общая кислот- ность ие менее 25 точек. Нераство- римого остатка — не более 6 вес. %
Натрии азотнокислый NaNO3 технический — селитра натриевая (ГОСТ 828—68). Бесцветные кристаллы. Хорошо рас- творимы в воде Химическое окси- дирование (вороне- ние) черных метал- лов Содержит ие ме- нее 99% азотнокис- лого натрия. Та- ра — мешки или де- ревянные ящики
Натрий азотистокислый NaNO» технический — нитрит натрия (ГОСТ 6194—69). Мелкокри сталлический белый по- рошок. Хорошо раство- рим в воде Химическое окси- дирование (вороне- ние) черных метал- лов и консервация водными растворами Содержит не ме- нее 98% азотисто кислого натрия. Вредных примесей не содержит
Калий надсернокис- лый (персульфат) K2SaOH (ГОСТ 4146—65). Белая порошкообразная масса. Растворима в воде Окислитель при химическом оксиди- ровании меди Сорт «чистый». Вредных примесей не содержит
Никель сернокислый К iSO4 • 7Н.О техниче- ский (ГОСТ 2665- 44). Кристаллы темно-зеле- ного цвета. Раствори- мость без подогрева до 300 г!л Составление сер- нокислых электро- литов никелирова- ния Сорт ПС-3 содср жит не более 0,001% Zn, 0,05% Fe и 0,01% Си. Приме- си остальных метал- лов вредны
Сернокислый натрий Na»SO4-10H2O десяти- водный (ГОСТ 6318—68). Бесцветные кристаллы. Растворимость без подо- грева более 400 г/л [it^iHieiine элек- тропроводности ни- келевых и других электролитов Содержит не ме- нее 96% водного сульфата натрия. Вредных примесей ие содержит
35
Продолжение табл. 22
Наименование и характеристика Назначение Состав и прямееи
Магнии сернокислый MgSO4 • 7Н2О техниче- ский (ГОСТ 4523—67). Белые кристаллы. Рас- творимость без подогре- ва более 300 г/л Повышение элек- тропроводности кис- лых электролитов Содержит не менее 99°о семиводного сернокислого ма- гния. Вредных при- месей не содержит
Хлористый натрий NaCl (ГОСТ 13830—68). Белые кристаллы. Рас- творимость до 280 г'л (соль поваренная пище- вая) Активное раство реиие анодов в нике- левых электролитах Содержит не менее 97,5% хлористого натрия. Вредных примесей не содер- жит
Сахарин пищевой so,c6u4nhco (ГОСТ 2150—43). Белый или слегка желтоватый поро- шок. Молекулярный вес 183. Температура плав- ления 219" С Одна из составных частей блескообра- зователя никелевых электродитов Содержит не менее 92% сахарина. Та- ра — стеклянные банки от 1 до 5 кг или коробки
Формалин СН2О (ГОСТ 1625—61). Бесцветная жидкость с резким запа хом Молекулярный вес 30 Одна из составных частей блескообра- зователя при нике- лировании 1 и 2-й сорт содер- жит не менее 40% СН.2О. Тара — стек лянные бутыли до 40 л или железные бочки
Хлорамин Б (ТУ МХП 4469—55). Белый кри- сталлический порошок со слабым запахом хлора Содержит не более 20% влаги и ие ме- нее 30% активного хлора. Тара — фа- нерные барабаны по 50 кг
1,4-бутиндиол техни- ческий (ВТУ УХ 57/06-38—64). Светло-желтая жидкость Поставляется в ви- де 35-процентного водного раствора
Фталимид С8Н ,Ог\ (ТУ МХП 46—51). Бе- лый рыхлый кристалли- ческий порошок. Моле- кулярный вес 147,1. Температура плавления 236° С. Растворимость в воле до 0,40 г/л, в спир- те — до 50 г/л (’орт Ч содержит 97% основного ве- щества
36
Продолжение табл. 22
Наименование и характеристика Назначение Состав и примеси
1,5-дисульфоиафтали- иовая кислота (СТУ 36 13124—64). Непро- зрачная светлая масса с розовым оттенком. Рас- творима в воде Блескообразова- тель в никелевых и цинковых электро- литах Перед введением в ванну усредняется до нейтральной реак- ции щелочью
Сернокислый цинк (купорос цинковый) тех- нический ZnSO4-7II2O (ГОСТ 8723—58). Белый кристаллический поро- шок. Растворимость в во- де свыше 900 a'.i Входит в состав сернокислого элек- тролита цинкования и электролита чер- ного никелирования Низшие сорта со- держат обычно при- меси железа, окра- шивающие соль в ржавый цвет
Окись цинка ZnO (ТУ МХП 1936—49). Белый порошок. Нерастворим в воде» растворим в циа- нистом натрии н в кау- стической соде Входит в состав цианистого, цинкат- ного и борфтористо- водородиого элек- тролитов цинкова- ния При отсутствии окиси пипка можно пользоваться сухи- ми цинковыми бели- лами (ГОСТ 202—62)
Сернокислый алюми- ний Л1. (SOa)s 18Н..О (ГОСТ 12966—67). Бес- цветные кристаллы. Мо- жет быть заменен алю- миниевыми квасцами Повышение устой- чивости pH в серно кислом электролите цинкования Алюминиевые квасцы изготовляют в соответствии с ГОСТом 15028—69
Декстрин (ГОСТ 6034 -51). Желтый поро- шок. Растворим в воде с образованием клейкого мутного раствора Добавка в кислый электролит цинко- вания для образова- ния мелкокристал- лического покрытия Сорт экстра и 1-й. Качество проверяют растворение*! от- дельной пробы в опытной ванночке
Цианистый натрий NaCN (ГОСТ 8464—69). Белый порошок. Раство- римость в воде до 600 г/л Весьма ядовит Для составления всех цианистых элек- тролитов, кроме се- ребрения и золоче НИЯ 1-й сорт содержит не меиее 89% циани- стого натрия. Вред- ные примеси — углекислый натрий Тара — железные барабаны
37
Продолжение табл. 22
Наименование и характеристика Назначение Состав и примеси
Фтористый натрий NaF (ГОСТ 2871—67). Белые кристаллы. Малая рас- творимость в воде Для электроли- тов блестящего ни- келирования и соля- нокислого электро- лита лужения 1-й сорт содержит не менее 84"б фтори- стого натрия. Сорт Ч — по ГОСТу 4463—66
Хлористый никель NiCL-6H2O (ГОСТ 4038—61) Кристаллы светло-зеленого цвета. Растворимость до 400 г/л Для растворов хи- мического никели- рования, а также для некоторых элек- тролитов при элек- тролитическом ни- келировании Шестисодиый хло- ристый никель со- держит на 20% боль- ше никеля, чем сер- нокислый. Сорт ЧДА
Г ипофосфит натрия NaII2PO2-H2O (ГОСТ 200—66). Белый поро- шок. Хорошо растворим в воде Дли растворов хи- мического никели- рования Содержит 95% ги- пофосфита. Химиче- ски чистый продукт
Лимоннокислый на- трий (ГОСТ 3161—67). Белый кристаллический порошок Растворимость в холодной воде до 700 г!л Входит в состав раствора для щелоч- ного химического никелирования Вредных приме- сей не содержит
Хлористый аммоний NH4C1 (ГОСТ 3773-60). Белый кристаллический порошок. Растворимость в воде до 300 г/л Входит в состав щелочного раствора для химического никелирования и в аммиакатный элек- тролит цинкования Вредных приме- сей пе содержит
Уксуснокислый натрий CH3COONa-3H,O (ГОСТ 2080—63). Белый кри- сталлический порошок. Растворимость в воде до 780 г/л Входит в состав кислого раствора для химического ни- келирования и в ще- лочной электролит лужения Кристаллизуясь с тремя частями воды, содержит 58% уксус- нокислого натрия. Сорт «чистый» — по ГОСТу 199 68
Цианистый калий K.CN (ГОСТ 8465—69). Белый порошок. Растворимость в воде до 700 г/л. Весьма ядовит Для составления электролитов сере- брения и золочения. Допускается приме- нение для прочих электролитов 1 й сорт содержит не менее 95% циани- стого ка ия. Вред- ные примеси — углекислый калий. Тара — железные барабаны
38
Продолжение табл. 22
Наименование и характеристика Назначение Состав « примеси
Железистосинероди- стый калий K4Fe (CN)r>X хЗН,0 (ГОСТ 6817-54) Кристаллы светло-жел- того цвета. Раствори- мость в воде свыше 200 г’л Для составления нецианистых элек- тролитов серсбрс- иня и золочения Техническая соль известна также под названием желтой кровяной соли
Окись кадмия CdO (ГОСТ 11120—65). Бу- рый порошок. Нераство- рим в воде и в каустиче- ской соде, растворим в цианистом натрии Для составления цианистого электро- лита кадмирования Содержит не менее 98,5% окисн кад- мия. Примеси — медь, железо, сви- нец
Сернокислый кадмий CdSO4 8'311,0 (IOCT 4456—56). Кристилли ческий порошок. Хорошо растворим в воде (до 400 г'л) Дл я соста вл сии я кислых электроли- тов кадмирования Вредные приме- си — свинец, медь, железо. Сорт «чи- стый» по ГОСТу 4456—56 примесей не содержит
Медный купорос CuSQj 5Н2О (ГОСТ 2142—67). Кристаллы синего цвета. Раствори- мость в воде свыше 300 г'л Для составления всех кислых, а при отсутствии циани- стой меди и для циа- нистых электроли- тов Содержит не менее 98.2% сернокислой меди. Примеси — железо, нераствори- мые соединения. Та- ра — деревянные бочки
Эгилеиднамии техни ческий С2Н4 (NH.,)2 (МРТУ В-02-331—65). Бесцветная прозрачная жидкость, дымящая на воздухе. Хорошо рас- творима в воде. Молеку- лярный вес 60. Уд. вес 0,97 Для этиленди ами- нового электролита меднения Содержит 70— 75% технического этилендиамина. Та- ра — железные боч- ки или банки
Триэтаноламин техни- ческий N (СН2СН2ОН\2. Вязкая желто-коричне- вая жидкость. Молеку- лярный вес 149, уд. вес 1,20 1,25 Для трнэтанол- амнпового электро- лита меднения Выпускается двух сортов. Чистый по СТУ 12 № 10-113—61 и технический по СТУ 12№ 10-126—61. Чи- стый поставляется в стеклянной таре, а технический —' в железных бочках
39
Продолжение табл. 22
Наименование и характеристика Назначение Состав и примеси
Цианистая медь CuCN (ГОСТ 10018—62). Жел- товатый порошок. Не- растворим в воде, рас- творим в цианистом на- трии. Весьма ядовит Для составления и корректировки медных цианистых электролитов Содержит не менее 98% цианистой ме- ди. Вредные приме- си — у глекислые со- ли
Сульфит натрия Na2SO3-7H2O (ГОСТ 903—66). Бесцветные кристаллы. Раствори- мость в воде до 250 г!л При отсутствии цианистой меди — для составления медных цианистых электролитов Содержит не менее 88% сегииводного кристаллического сульфита. Вредная примесь — сода. Та- ра — деревянная
Четырех хлористое оло- во SnCl4. Бесцветные кристаллы или дымящая безводная жидкость Для приготовле- ния щелочного элек- тролита лужения (осторожно обра- щаться с безводным соединением) ОСТНКТП 5390'21 для кристалличе- ского и ОСТ 176 для дымящего жидкого четырех хлорис го го олова
Сернокислое олово SnSO4. Бесцветные кри- сталлы. Растворимость в воде до 190 г!л Для приготовле- ния серпокислого электролита луже- ния Обычно готовится непосредственно в цехах во время за- рядки ванн лужения
Хромпик калиевый технически!! К2Сг2О7 (ГОСТ 2652-67). Оран- жевые кристаллы. Рас- творимы в воде Для пассивирова- ния покрытий цин- ком и кадмием и создания оксидных пленок па алюминия Допускается за- мена двухромово- кислым натрием (по ГОСТу 2651—70)
Окись свинца РЬО — свинцовый глет (ГОСТ 5539—50). Тяжелый жел- тый порошок. Нерас- творим в воде Составление раз- личных электроли- тов для свинцевания Имеется нерас- творимый остаток, который после со- ставления электро- лита удаляют
Азотнокислое серебро AgNO3 (ГОСТ 1277—63). Бесцветные кристаллы. Растворимость в воде 600 г’л. Хранение в темном месте Для получения комплексных солей серебра во всех электролитах сере- брения Вредных приме- сей не содержит. Растворение соли и осаждение хлори- стого серебра произ- водят в темном месте
40
Продолжение табл. 22
Наименование н характеристика Назначение Состав и примеси
Йодистый калии KJ (ГОСТ 4232—65) Бес- цветные кристаллы- Рас- творимость в воде до 550 г!л Составление ие- цианистого элек- тролита серебрения Вредных приме- сей не содержит
Щавелевая кислота (СООН)2 (1 ОСТ 5873—68). Бесцветные кристаллы. Хорошо растворимы в воде Составление щаве- левокислого элек- тролита, предназна- ченного для анодно- го оксидирования алюминия Сорт «чистая», вредных примесей не содержит
Фенол — неочищенная карболовая кислота (ГОСТ 236—68 или ОСТ 18232— 40). Красная кри- сталлическая масса или жидкость с характерным запахом 50-процеитиая Для сернокислого электролита луже- ния и фенол сульфо- нового электролита свинцевания Наличие приме- сей в неочищенном феноле способствует улучшению покры- тий при лужении
Железный купорос FeSO4 7Н2О (ГОСТ 6981 —54). Кристаллы светло-зеленого цвета Хорошо растворимы в воде Для электролита железнения и для обезвреживания вся- ких цианистых рас- творов и электроли- тов Вследствие при- меси серной кислоты при обезврежива- нии цианистых рас- творов добавляют соду. Тара—дере- вянная
Клей столярный (ГОСТ 3252—46). Гладкие бле- стящие просвечивающие плитки желтого или ко- ричневого цвета Для создания мелкокристалличе- ских покрытий в сер- нокислом электро- лите лужения и для наклейки паждач иого порошка Лучшие сорта — мездровый твердый с высокой крупко- стью
Сегнетова соль KN 1С4Н4Ов (ГОСТ 5845—70). Бесцветный кристаллический поро шок Хорошо растворим в воде Составление неко- торых цианистых медных электроли- тов для устранения пассивирования ано- дов Сорт «чистая», вредных примесей не содержит Приме- нение ограничено высокой стоимостью. Тара — стеклянные банки
41
Продолжение табл. 22
Наименование и характеристика Назначение Состав и примеси
Монофосфат цинка Zn (Н.,РО4).2 (ТУ МХП 2109—49). Белый поро- шок. Хорошо растворим в воде Входит в состав растворов для уско- ренного фосфатиро- вания Не содержит вредных примесей
Азотнокислый цинк Zn (NO (ГОСТ 5106—69). Бесцветный кристаллический поро- шок. Хорошо растворим в воде Сорт «чистый» не содержит вредных примесей
Тиомочевина CS (NH2)2 (ГОСТ 6344—52). Порош- кообразная масса. Рас- творима в воде Блескообразова- тель в сернокислых электролитах для меднения Вредные примеси отсутствуют
Бифторид калия KFx XHF (ВТУ МХП 4066—53). Бесцветные кристаллы. Хорошо рас- творим в воде Взамен фтористо- водородной кислоты при химическом ок- сидировании алю- миния Вредных приме- сей не содержит. Зарядку в ванну производить в рези- новых перчатках. Тара — стеклянные банки
Хранение химикатов. После получения различных химикатов со склада
в цеховую кладовую первым мероприятием должна быть наклейка надпи
сей с наименованием полученного материала на каждый ящик, мешок,
бутыль и прочую тару. Эго намного упрошает нахождение требуемых ма
териалов и избавит от путаницы при определении их по внешнему виду,
цвету, запаху. Выдача материалов по внешнему сходству при отсутствии
маркировки, фабричной или цеховой, часто приводит к порче электро-
литов, а иногда и к более опасным последствиям.
По этим же соображениям не рекомендуется пересыпать или перели
вать полученные химикаты из фабричной тары в цеховую, если в этом иет
особой необходимости (порча тары, растворение цианистых солей и т. д.).
Кислоты следует хранить отдельно от всех химикатов, легко разлага-
ющихся и легко загорающихся веществ, так как при соединении пролитых
кислот с этими веществами всегда происходят нежелателы ые реакции.
В этом отношении весьма опасны соединения кислот с нитритом натрия,
сульфитом натрия, сернистым натрием, фтористыми солями и другими
легко распадающимися соединениями.
Чрезвычайно опасно также в пожарном отношении соединение хро-
мового ангидрида с растворителями и другими легко горючими веществами,
что может произойти при откалывании кусков хромового ангидрида во
вскрытых барабанах. Поэтому при храпении таких окислителей, как хро-
мовый ангидрид, хромпик, марганцовокислый ка ий и других, следует
по возможности изолировать их от материалов, способных к горению.
42
Для установления состава неизвестного материала следует, пользо-
ваться только лабораторными анализами При этом частными качествен-
ными реакциями состав материала может быть установлен в течение не-
скольких минут. Освободившуюся фабричную тару, годную для исполь-
зования в цехе, необходимо тщательно промыть и нейтрализовать по указа-
нию мастера или технолога.
10 АбразивЫ
Характеристика абразивов в соответствии с ГОСТом 3647—59 приве-
дена в табл. 23.
23. Зернистость абразивов
Группа зернистости и вид обработки Номер зернистости Размерная характеристика зерен в мкм
Шлифзерно для обдирки и грубого шлифования 200 160 125 100 80 63 50 40 32 25 20 / 16 1 2500—2000 2000— 600 1600—1250 1250—1000 1000—800 800—630 630—500 500—400 400 315 315—250 250—200 200—160
Шлифпорошок для грубого шлифо- вания 12 10 8 160-125 125—100 100-80
Шлифпорошок для чистого шлифо- вания с просадкой 6 5 4 3 80—63 63 50 50-40 40-28
Микропорошок для полирования, доводки и притирки с просадкой М40 М28 М20 М14 М10 М7 М5 40-28 28-20 20-14 14—10 10—7 7—5 5-3
И. Вспомогательное материалы
Наиболее важные вспомогательные материалы, применяемые в галь-
ванотехнике, указаны в табл. 24.
43
24 Вспомогательные материалы
Наименование и характеристика Назначение и условия применения
Перекись водорода (пергидроль технический) 30-процептпая (ГОСТ 177—55) С разбавлением до 3-процснт- ной концентрации как аити- пнттинг в никелевых электро- литах
Уголь осветляющий древесный дробленый (ГОСТ 5696 51) Удаление органических за- грязнений из никелевых элек тролитов
Моющая жидкость «Прогресс» (СТУ 45-1875—64) Аитиниттииговая добавка в электролиты никелирования
Ткань из стеклянного волокна фильтровальная (ГОСТ 8481—61) Фильтрование никелевых и других слабокислых электроли- тов
Ткань фильтровальная капроно- вая (ГОСТ 8801—58) Фильтрование различных электролитов и растворов
Ткань фильтровальная хлопчато- бумажная «бельтинг» (ГОСТ 332—69) Фильтрование никелевых электролитов и для изготовле- ния чехлов к анодам
Целлулоид листовой технический прозрачный (ГОСТ 576—41) Электрой зол яци я приспоб- лений и экранирование дета- лей
Винипласт листовой длиной 1300— 1500 мм, шириной 500—650 мм, толщиной 2—20 мм (ГОСТ 9639—61) Футеровка гальванических ванн с рабочей температурой до 50JС
Фторопласт-4 в пленке, листах и изделиях — белая масса (ГОСТ 10007—62). Химически стоек во всех растворах Изоляция подвесок и деталей при хромировании, электропо- лировании и травлении при температуре до 100° С
Поливинилхлорид № 5740 вальцо- ванный или листовой (СТУ 30-12 467 62) или рулонный (СТУ 30 14 264 64) Футеровка гальванических ванн с агрессивными раство- рами до 80° С
Пластикат полихлорвипиловый листовой (ГОСТ i960 51) Изоляция подвесок и деталей во всех растворах
44
Продолжение табл. 24
Наименование и характеристика Назначение и условия применения
Полиэтилен в пленке, прутках и пустотелых поплавках (ГОСТ 16337—70) Изоляция подвесок н дета- лей, для снижения профессио- нальной вредности и теплоизо- ляции зеркала растворов
Текстолит листовой толщиной от 0,5 до 70 мн (ГОСТ 2910-67) Изоляция падвссок и деталей в слабоагрессивпых кислых рас- творах
Резины певулканизироваииые то- варные смесь № 4476 ТУ ПИИ P1I 38-5-815- 67 групп 1а, 16 и 1в Футеровка подвесок и ванн с растворами кислот и щелочей до 20% и при температурах до 50е С
Паста полировочная хромовая ли- тая (ГОСТ 8217—56) Для отделочных работ при полировании стали и электро- литических покрытий
Круги полировочные войлочные разных диаметров (ГОСТ 11764—66) С наклейкой абразивов для шлифования, а с пастами — для полирования деталей и покрытий
Авиационные масла марок МС-14, МС-20 и МК-22 (ГОСТ 1013-49) Для пропитывания оксидных и фоеф.тпых покрытий
Парафин технический (ГОСТ 784—53). Температура плавления 42—50 С т- Совместно с канифолью и каменноугольным пеком для изоляции пепокрываемых участ- ков
Смазка пушечная — смазка УНЗ (ГОСТ 3005—51). Температура плав- ления 50‘ С Для длительной консервации деталей, инструментов и про- чих изделий
Вазелин технический смазка УН (ГОСТ 782 59). Температура плавления 54е С
Смазка универсальная УС (соли- дол) марок УС-1, УС-2 и УС-3 (ГОСТ 1033—51). Температура плавления 75 90°С
45
12. ЛакокрасочнЬю материалы
В табл. 25 приведены те лакокрасочные материалы, которые наиболее
применимы в цехах защитных покрытий.
25. Лакокрасочные материалы
Наименование, характеристика Назначение
Олифа натуральная льняная (ГОСТ 7931—56) Олифирование фосфатных цнпковапых и кадмиевых по- крытий
Грунт ГФ-020 для металлических поверхностей (ГОСТ 4056—63) Нанесение подслоя, повы- шающего качество последую- щего покрытия эмалями и ла- ками
Грунт перхлорвиниловый ХСГ-26 (ГОСТ 7313—55). Химически стой- кий Нанесение подслоя, повы- шающего химическую стой- кость покрытия эмалью ХСЭ-26 или лаком ХСЛ
Шпаклевка КФ-00-3 (ГОСТ 10277—62) Устранение раковин и не- ровностей перед окраской
Шпаклевка перхлорвиннловая ХВ-00-5 (ГОСТ 10277—62) Устранение раковин и неров- ностей перед покрытием эмалью ХСЭ-26
Цапо ьпаки целлулоидные № 951, 955, 956, 959 цветные (ГОСТ 5236—50) Изоляция участков деталей, не подлежащих электролитиче- ским покрытиям
Безмасляный лак Л» 67 (праймер) асфальтовый с сушкой на воздухе 2 ч (ГОСТ 312—43) Пропитывание фосфатных пленок с разбавлением по не- обходимости бензином
Эмаль перхлорвнниловая ХСЭ-26 для покрытия металлов по грунту ХСГ-26 (ГОСТ 6993—54) Покрытие оборудования и деталей для защиты в кислых и щелочных растворах
Лак перхлорвиниловый ХСЛ для покрытия по эмали ХСЭ-26 (ГОСТ 7313—55) 1 Товышсние химической устойчивости эмали ХСЭ-26 в кислых и щелочных раство- рах
46
Продолжение табл. 25
Наименование, характеристика Назначение
Лаки бакелитовые СКС-1, СБС-1, СБС-1ФФ, А, Б, ЭФ, № 86 (ГОСТ 901—56) Устранение пористости ме- таллических отливок н защита от коррозии в кислых и соле- вых растворах
Лаки кремнийоргаиические элек- троизоляционные ЭФ (ТУ МХП 2300—57) Пропитывание фосфатных и оксидных пленок
Лак кислотостойкий БТ-783 с сушкой на воздухе 48 ч (ГОСТ 1347—67) Защита оборудования от брызг серной кислоты
Каменноугольный лак — Куз- басслак (ГОСТ 1709—60) Повышение химической стой- кости оборудования
Эмаль KO-8U красная, черная и зеленая (МРТУ 6-10-596—65) Пропитывание фосфатных пленок. Жаростойкость до 400° С
Эмаль АЛ-70 (ТУ МХП КУ 312—53) Антикоррозионная защита деталей при температурах до 400° С
Лак этиноль воздушной сушки .. 966-3465—57\ (ТУ 1267 -57 ) С введением цинковой или алюминиевой пудры для за- щиты от коррозии в соленой воде при температурах до 50° С
Эмали молотковые (ГОСТ 12034—66) Декоративная отделка обору- дования и приборов
13. Примеси, входящие в состав материалов
Указанные в табл. 19, 21 и 22 аноды, щелочи н химикаты, входящие
в состав электролитов и растворов, всегда содержат примеси. Важнейшие
из них приведены в этих таблицах. Анализ всех указанных материалов на
содержание примесей при отсутствии сертификатов производится лабора-
торией но указанию цеха.
При этом для решения вопроса о пригодности материала, если он со
держит больше примесей, чем это предусмотрено ГОСТом или ТУ, надо
всегда исходить из конкретных условий его применения. Например, тех-
нический сернокислый никель марки НС 3, обычно применяющийся для
47
составления никелевых электролитов, должен содержать в соответствии
с ГОСТом 2665—44 не более 0,05% Fe и не более 0,01% Си в пересчете
на металл. Практически вскоре после зарядки ванны никелевым электро-
литом концентрация железа и меди в электролите возрастет во много раз
по сравнению с начальной. Ого явление следует отнести за счет неизбежно
утопленных стальных деталей, растворяющихся на дне ванны совместно
с медной проволокой, па которой их часто завешивают и совместно с кото-
рой они часто обрываются. Наличие подслоя меди на таких деталях еще
более повышает концентрацию меди в электролите. Аналогичное повышение
концентрации этих двух нежелательных примесей имеет место и в прочих
кислых электролитах, например в электролитах цинкования, меднения,
лужения и др. Удаление этих примесей во многих случаях несложно,
" для чего имеются специальные технологические методы. С едовательно,
цеховые требования к чистоте многих материалов могут быть ниже, ч м
это предусмотрено ГОСТом, если технология процесса покрытия преду-
сматривает простой и действенный способ их очистки в электролите.
Указанные соображения не относятся к чистоте анодов, загрязнение
которых будет являться постоянным источником засоре шя электролита
и порчи покрытий Например, совершенно недопустимо вследствие высокой
вредности наличие свинца в оловянных анодах прн покрытии изделий
пищевой промышленности.
Примесн мышьяка и закисных соединений меди в медных анодах за-
соряют электролит анодным шламом и приводят к браку покрытий по по-
лосатости и грубозернистое™.
Особо чувствительны к анодным примесям электролиты зол чення.
Поэтому состав анодов должен всегда соответствовать требованиям ГОСТов.
ГЛАВА III
ОБОРУДОВАНИЕ И ОСНАСТКА
14. Оборудование для подготовительных операций
Подготовка деталей к покрытию заключается в механической и хими
ческой обработке их поверхности с целью удаления различных неровно-
стей, окалины, ржавчины и очистки от загрязнений.
Рис. 5. Установка для подводного полирования
Установки для механической подготовки поверхности. Механическая
подготовка поверхности под покрытие предусматривает следующие опе-
рации: шлифование, полирование, галтовке, крацевание и дробеструйная
(или абразивоструйная) очистка.
Шлифовальные и полировальные станки выпускаются фомышлен
ностью в виде различных моделей Наиболее распространены двусторонние
полировальные двухшниндельпые станки моделей 3853 и ЗА852. Число
49
оборотов шпинделя в минуту 1420—2850. Мощность электродвигателей
1,7—2,2 кет. Габаритные размеры станков (в плане): 600X 300 мм (модель
ЗА852); 1400X 600 мм (модель 3853)
Для подводного и сухого полирования мелких деталей применяют
барабаны. На рис 5 показана установка конструкции завода «Красногвар-
деец». Она состоит из ванны с мыльным раствором и двух барабанов с двумя
отсеками в каждом. Барабан для подводной обработки имеет перфорирован-
Рис. 6. Моечный агрегат
иые грани, отверстия обеспечивают циркуляцию раствора и удаление из
барабана отходов Подъем и опускание барабана производится с помощью
ручной лебедки В установку вмонтирован и барабан для сухого полирова-
ния. Скорость вращения барабанов 30 об!мин. Мощность электродвига-
теля 1,5 кет.
Установки для химической подготовки поверхности Для очистки по-
верхности от различного рода жировых загрязнений наиболее эффективны
установки для промывки в трихлорэтилене. В моечном агрегате, представ-
ленном на рис. 6, корзинки с деталями т анспортируются вначале в ванну
с трихлорэтиленом, нагретым до 40—50е С, затем перемещаются в камеру,
1де в результате конденсации на них паров трихлорэтилена происходит
окончательная очистка. Моечный агрегат снабжен регенерационной уста-
новкой, в которой загрязненный трихлорэтилен подвергается перегонке.
Очищенный трнхлорэти теп подается в моечный arpeiaT.
50
Операции химического н электрохимического обезжиривания произ-
водятся в стальных сварных ваннах, оборудованных подогревом,
обычно в виде парового змеевика. Размер ванн выбирается в зави
симости от габаритов деталей и заданной производительности.
Ванны для травления в кислотах
изготовляются из кислотостойких ма-
териалов — керамики, винипласта.
Стальные ванны футеруются хлор-
виниловым пластикатом, винипластом
или гуммируются. Ванны оборудуются
вентиляционными устройствами в виде
бортовых отсосов или вытяжных кол-
паков.
С целью исключения выделения
паров кислот в помещение в период,
когда травильные работы не выполня-
ются, травильные ванны должны быть
снабжены крышками с гидравли геским
затвором для герметизации. Схема
устройства гидравлического затвора
показана на рис. 7.
Рис. 7. Схема гидравлического
затвора на ваннах травления:
1 — ванна: 2—травильный раствор;
3 — крышка 4 — вода; 5 — желоб,
приваренный по периметру ванны
15. Оборудование гальванического участка
Ванны стационарного типа. Корпус ванны обычно изготовляют из
листовой стали. Внутренние стенки ее имеют защитную облицовку (футе-
ровку), материал которой определяется характером растворов, заполня-
ющих ванну. В табл. 26 указаны материалы для внутренней облицовки
вапп.
Характерные конструкции гальванических ванн представлены па
рис. 8 и 9.
Рис. 8. Гальваническая ван-
на без водяной рубщики:
1 — корпус; 2 — футеровка;
3 — змеевик, 4 — барбатер
Рис. 9. Гальваническая ванна с водя-
ной рубашкой.
1 — стальная рубашка, 2 — корпус ванны;
3 — вода; 4 — сливная труба; 5 — труба
для подвода пара или холодной воды
Наиболее простой тип гальванических вапп (рис. 8) имеет стальной
корпус с облицовкой из винипласта или корпус, сваренный из винипласта
толи л ной 8—10 мм.
Ванны оборудуются механизмом для встряхивания катодных штанг,
воздушными барбатерами и нагревателями.
Другой тип ванн (рис 9) имеет водяную рубашку для нагрева или
охлаждения электролита. Нагрев электролита осуществляется острым
паром, поступающим через барбатер (трубу с отверстиями) в воду, находя-
щуюся между стенками ванны и рубашкой. Охлаждение электролита
51
26. Материалы, рекомендуемые для футеровки ванн
Назначение Материал ванны или футеровки
Обезжиривание в растворителях, обезжиривание химическое и электро- химическое, фосфатирование, вороне- ние, щелочное лужение Без футеровки, сталь
Промывка в холодной воде Винипласт
Промывка в горячей воде Без футеровки, нержавею- щая сталь
Цианистое цинкование, кадмирова- ние, меднение Винипласт 1
Никелирование, кислое меднение, свинцевание, лужение, цинкование, декапирование, осветление, пассиви- рование, анодирование, серебрение Винипласт, резина, эмаль, керамика, полиэтилен, поли- пропилен, хлорвиниловый пластикат
Хромирование Свинец, армированное стекло, винипласт ПХВ, пластикат
Химическое никелирование 1 Допускается применение ванн без Эмаль, фторопласт футеровки.
осуществляется проточной водой, подаваемой в рубашечное пространство.
Примером ванны такого типа является ванна хромирования.
Некоторые типы ванн снабжены кожухами и крышками, которые
закрывают коммуникационные трубы.
Весьма удобны в работе ваины кольцевого тина, в которых катодная
штанга вместе с завешенными на нее деталями непрерывно вращается.
Благодаря этому Движению толщина покрытия на деталях более одно-
родна, чем в обычных стационарных ваннах. Кольцевые ванны обеспечи-
вают возможность применения более высоких плотностей тока вследствие
перемешивания электролита движущимися деталями.
Ванны колокольного и барабанного типов. Покрытие мелких деталей
целесообразно производить во вращающихся ваннах колокольного или
барабанного типа. Колокольная ванна наливного типа представлена па
рис. 10. Колокольные ваины изготовляют различного объема — от 1 до
200 л. Скорость вращения колокола 10—15 об!мин. Такие ванны удобны для
обработки очень мелких детален. Колокольные ваины однако обладают
рядом недостатков; малый объем электролита относительно поверхности
покрываемых деталей, быстрый разогрев электролита; трудность созда-
52
ния достаточно большой анодной поверхности и неизбежное вследствие
этого пассивирование анода; большие потери электролита при разгрузке
ванн.
Колокольные ванны погружного типа или типа барабанов более
производительны и лишены перечисленных недостатков.
Устройство погружного колокола схематически показано па рис. II.
Для покрытия небольших партий деталей удобны переносные барабаны.
которые можно загружать в обычную стационарную ванну подобно под-
вескам. На рис. 12 представ-
лен переносный барабан для
электролитических покры-
тий, вращение которого осу-
ществляется через редуктор
электродвигателем мощно-
стью 25 вт, который питается
постоянным током папряже
Рис. 10. Колокольная ванна налив
пого типа
Рис. 11. Колокольная ванна
погружного типа
кием 24 в. Ток к деталям подается при помощи катодного контакта через
крючки, с помощью которых барабан подвешивается на катодную штангу
ванны.
Для хромирования мелких деталей россыпью на Ленинградском он-
тико механическом объединении разработана конструкция установки,
показанной па рис. 13. Установка состоит из специального блока загрузоч-
ных камер, автоматического устройства, которое через систему рычагов
обеспечивает с заданным интервалом поворачивание загрузочных камер,
что приводит к встряхиванию деталей в процессе работы. Подвод тока
к катотиой штанге осуществляется при помощи специальных токопроводов,
вмонтированных внутрь боковых коробок.
Гальванические ванны устанавливают в цехе вместе с промывочными
ваннами, в которых.деталп должны промываться холодной проточной водой.
Одиночные промывочные ванны с обменом воды два три объема за 1 ч
потребляют очень много чистой воды и не обеспечивают качественной
промывки.
За последнее время весьма широкое применение получают ванны
каскадной промывки. В ванне с каскадной промывкой, представляющей
собой сдвоенную ванну, промывная вода последовательно перетекает из
одного отделения в другое. Детали, подлежащие промывке, поочередно
53
аи жшMwimwiiHitt
Рис. 12. Переносный барабан для покры- Рио. 13, Устройство для хромирования мел-
тия мелких деталей ких деталей
54
погружаются в каждое отделение, при этом направление движения деталей
противоположно направлению движения воды. На рис. 14 показана схема
каскадной промывки.
Каскадная промывка позволяет в три—пять раз уменьшить расход
воды и улучшить качество промывки деталей, так как после двухкратной
промывки с использованием более чистой воды при вторичном погружении
происходит более полное удаление следов электролитов.
Полуавтоматические и автоматические линии. Полуавтоматические
линии представляют собой комплект ванн, установленных в линию в соот-
ветствии с операциями технологического процесса. Перемещение подвесок
с деталями и барабанов или колоколов осуществляется с помощью
тельферных устройств или других
механизмов. Продолжительность
обработки в ваннах устанавли-
вается вручную. Примером линии
такого типа может служить коло-
кольная полуавтоматическая уста-
новка АГ-3 для покрытия мелких
деталей.
Установка АГ 3 имеет сварную
раму с размещенными на ней ван-
нами и пять тележек, на которых
смонтированы перфорированные
колокола с приводом для их враще-
ния. Установка рассчитана па пять
различных (или одинаковых) про-
цессов, в соответствии с этим для
каждого процесса имеется по одной
рабочей и одной промывочной ван-
не. Тележки вручную передвигаются
по рельсам п устанавливается против
Перемещ ение деталей
НапраВ ение боды
Рис. 14. Схема каскадной промывки
соответствующей ванны; опускание
и подъем колоколов производится также вручную с помощью рукояток.
В автоматических линиях все операции гальванического процесса
выполняются по заданным режимам с помощью исполнительных механиз-
мов (автооператоры, движущиеся траверсы и т. п.). Весь процесс, кроме
монтажа деталей на подвески, выполняется автоматически.
В цехах с крупносерийным и массовым прои водством применяют
автоматические линии с жеспам единичным циклам, в которых ванны
установлены в порядке выполнения операций технологического процесса.
Между ваннами расположены механизмы для переноса кареток с подвесками
из ванны в ванну и перемещения их вдоль линии.
Необходимая продолжителы ость нанесения покрытия определяется
длиной ванны основного процесса.
Наибольшее распространение получили следующие автоматические
линии с жестким единичным циклом:
1) кареточные овальные типа КОП и АГ-35 производительностью
более 20 л:2/ч;
2) малые цикловые типов АГ-2, АГ-4, АГ-5 и АГ-8 производитель
ПОСГЬЮ ДО б Mi/4. •
Па рис. 15 представлена автоматическая линия АГ-25, применяемая
для цинкования деталей на подвесках.
В условиях мелкосерийного производства при изменяющихся видах
и толщинах покрытия эффективны операторные автоматические линии
с программным управлением, в которых движением автооператора, перено
сящего штангу с подвесками или барабан из ванны в ванну, управляет
командоаппарат.
55
Агрегатный принцип построения конструкции автоматических линий
для гальванопокрытий с программным управлением допускает возможность
осуществления различных технологических операций гальванических
процессов (цинкование, кадмирование, лужение и др.) путем соответству-
ющего сочетания ванн покрытий со вспомогательными ваннами.
К агрегатным линиям такого типа относится автоматическая линия
АГ-24. Линин могут быть скомпонованы овальными, прямолинейными
Рис. 15. Автоматическая линия АГ-25 карусельного
типа для цинкования
двухрядными н однорядными. Каждая из перечисленных компоновок
может быть выполнена в двух вариантах по отношению к уровню пола:
напольном и заглубленном.
Ванны линии АГ 24 имеют три типоразмера (ширина X глубина)
в мм: 1500x1200, 1100x1200; 1100 x900.
Линии комплектуются командоаппаратами, позволяющими осуще-
ствлять управление автооператорами по схемам: 1) от кнопки на процесс;
2) от кнопки на операцию; 3) по жесткой циклограмме.
Производительность липин зависит от количества ванн основного
процесса и составляет при обработке на подвесках до 20 м’!ч, при обработке
в барабанах до 30 лг/ч.
Помимо гальванических ванн и автоматических линий в цехах приме-
няют различное вспомогательное оборудование, к которому относятся
установки для фильтрации электролитов и для растворения цианистых
солей и щелочей, различного рода сушильные агрегаты, монтажные столы
и столы для работ, связанных с выделением вредных веществ, центри-
фуги и т. п.
56
На рис. 16 показано устройство для растворения цианистых солей,
позволяющее производить вскрытие герметично закрытого металлического
барабана внутри закрытой и опломбированной камеры и растворение циа-
нистых солей до необходимой
концентрации. Устройство
п редусматри вает центр ал иза-
цию пустого барабана, пере-
качку раствора в резервный
бак или в гальваническую
ванну. Объем бака 250 л.
Габаритные размеры 1750Х
X 1400X210 мм.
16. ПодвеснЬие
приспособления
Загрузка детален в ванну
и подвод к деталям тока осу -
ществляются с помощью раз-
личного рода подвесных при-
способлений.
Простейшим подвесным
приспособлением является
Рис. 16. Установка для растворения циа-
нистых солен
медная или латунная прово-
лока диаметрам 0,25—0 8 льи,
с помощью которой детали
навязываются гирляндами и
крепятся на контактном крюке или непосредственно па штанге ванны.
При покрытии больших партий деталей крепление их при помощи
проволоки трудоемко, а расход проволоки чрезвычайно вед к.
Конструкции различных подвесных приспособлен,,' определяются
формой деталей и должны удовлетворять след лощим требовав, ям: 1) обес-
печивать получение равномерного по толщине покрытия; 2) не допускать
экранирования отдельных участков поверхности деталей; 3) хорошо про-
водить электрический ток; 4) обеспечивать хороший контакт с деталями
и штангой ванны; 5) обеспечивать прочное закрепление деталей; 6) быть
простыми в изготовлении.
Подвесные приспособления рамочного или елочного типа обычно из-
готовляют из стали или латуни; контакты-держатели, на которые крепятся
детали,— из стальной проволоки. Контакты-держатели рекомендуется
делать съемными, а все токонесущие части подвесок изотировать специаль-
ными защитными материалами от осаждения на них покрытия.
Длина подвесных приспособлений должна быть такой, чтобы самая
нижняя деталь, укрепленная на них, не доходила до диа ванны па 150—
180 леи, а верхняя деталь была ниже зеркала раствора па 50—
80 мм.
Подвесные приспособления для хромирования деталей должны иметь
достаточное сечение, обеспечивающее прохождение тока большой силы;
то же от, оси гея к контактам держателям, которые до ,жпы обеспечить
надежный контакт с деталями и штангой ванны без значительного разогре-
вания места контакта.
Подвесные приспособления для анодирования имеют некоторые
особенности: 1) материалом подвески служит дюралюминий, титан, 2) жест-
кость контакта между деталью н подвеской создается резьбовым соедине-
нием или каким-либо принудительным прижимом.
57
Контактные крюки подвесок должны иметь форму, обеспечивающую
большую поверхность соприкосновения со штангой ванны. На рис. 17 по-
казана правильная и неправильная форма крюка для круглой штанги.
В зависимости от условий производства
Рис. 17. Форма крюков
для подвесок: а—пра-
вильная; б — непра-
вильная
подвесные приспособления разделяют на груп-
повые и индивидуальные. Индивидуальные при-
способления предназначаются для покрытия
одних и тех же Деталей, и поэтому конструк-
ция их учитывает все особенности технологии
нанесения покрытий на данные детали. Группо-
вые приспособления рассчитаны на обработку
группы деталей, объединенных общими призна-
ками. Например, для штампованных мелких
деталей, имеющих отверстия, пригодны приспо-
собления типа, показанного на рис. 18, а. для
деталей в виде колпачков — на рис. 18, б, для
втулок — на рис 18, в.
Все токонесущие части подвесочных при-
ционным материалом.
споссблеиий обрастают металлом, на что непро-
изводительно расходуется металл и электроэнер-
гия. Обросшие металлом приспособления часто
выходят из употребления. С целью сохранения
подвесок токонесущие части их кроме контак-
тов, изолируют каким-нибудь электроизоля-
Наиболее распространенные из них лаки,
игелпт, хлорвиниловая лента.
Лаки. Поверхность подвесных приспособлений с помощью кисти
или краскораспылителя покрывается несколькими слоями химически стой-
ких лаков и эмалей на основе полпхлорвипиловой смолы ПХВ1
(ТУ МХП 2701 51), ХСЭ (ГОСТ 7313- 55), ХВЛ-2 (ТУ 2497—51). а также
эпоксидной эмали Э 4173. Эти материалы обладают высокой стойкостью
к кислым и слабощелочным растворам.
58
И г е л и т. К порошкообразному игелиту прибавляют дибутилфталат
до сметапообразпого состояния Приспособления обмазывают этим соста-
вом и вначале просушивают в естественных условиях, а затем в сушилах
при 120—150° С. Игелитовая изоляция отличается большей прочностью,
чем лаковая, и может применяться для приспособлений, которые предна-
значены как для кислых, так и щелочных растворов.
Хлорвиниловая лепта Хлорвиниловая лента толщиной
0,3—I мм спиралеобразно наматывается на основные токонесущие части
подвески. Зазоры между слоями ленты заполняются перхлорвиииловым
лаком.
Кроме перечисленных выше способов изоляцию приспособлений можно
осуществить напылением пластмассы (в частности напылением полиэти-
лена) или путем нанесения слоя суспензии фторопласта с последующей
термообработкой его (30 мин при 90° С, а затем 1 ч при 360° С).
Распространено также нанизывание резиновых, стеклянных или хлор-
виниловых трубок на основные стержни подвесок.
17. Источники постоянного тока
Источниками питания гальванических ванн постоянным током обычно
являются выпрямители переменного тока или генераторы постоянного
тока. Выпрямители более распространены, чем генераторы, по следующим
причинам.
1 Выпрямнтшяи можно устанавливать вблизи вапп и этим исключить
необходимость прокладки шин.
2. Индивидуальное питание ванны позволяет более экономично и
плавно регулировать силу тока па ванне, используя автотрансформаторы.
Кроме того, оно дает возможность применить приборы для автоматического
регулирования плотности тока.
3. Выпрямители проще в обслуживании.
Недостатком выпрямителей является их слабая устойчивость при
работе в очень агрессивной атмосфере (повышенная влажность, наличие
паров кислот).
В табл. 27—29 приведены основные характеристики источников по-
стоянного тока.
Генераторы постоянного тока целесообразно использовать при необ-
ходимости реверсирования тока величиной свыше 1000 а.
В последние годы промышленность освоила выпуск выпрямительных
агрегатов, в которых применена схема автоматического регулирования,
позволя ощая поддерживать заданную плотность тока как при изменении
загрузки вапп, так и напряжения питающей сети При работе напряжение
на электродах ванны автоматически регулируется в соответствии с во.-ц.т
амперной характеристикой ванны в зависимости от покрываемой поверх-
ности.
Выпрямительные агрегаты выпускаются двух типов: ВАКГ-12/6-1500
и ВАКГ-12/6-3000 па максимальный ток 1500 и 3000 а.
Для реверсирования тока в процессе электролиза при осаждении по-
крытий в некоторых электролитах используются различного типа уста-
новки. Наиболее надежны в работе установки типа РГ-250/500, в них ис-
пользован принцип изменения полярности питания гальванической ванны
при отсутствии тока в цепи выпрямителя. Для реверсирования тока, полу-
чаемого от генераторов типа АНД, применяют устройство типа РГ-1,
включаемое в цепь обмотки возбуждения для перемены направления ма-
гнитного поля.
59
27. Выпрямители селеновые, маслонаполненные,
регулируемые типа ВСМР
(номинальное выпрямленное напряжение 12 6 в)
Характеристика ВСМР-200-6А ВСМР 600 6 ВСМР 1200 6 ВСМР-2000-6 ВСМР-5000 6
Номинальный 100/200 300/600 600/1200 1000/2000 2500/500
выпрямленный ток в а Потребляемая 2,5 7 13 16 45
мощность в ква Коэффициент по- 50 60 60 60 60
лезного действия в % Ток и напряже- Одно- 1 рехфазны | 220 ’380 в
ние питающей сети Расход воды фазный 220 в 100 280 460 900 1500
для охлаждения в л'ч Габаритные раз- 405Х 595Х 665х 845Х 1210Х
меры в лл Х405Х Х595Х Х645Х Х820Х X 1240Х
Х840 X 1100 Х1345 X 1540 X 1615
Вес в кг 140 455 725 1500 3300
28. Выпрямители кремниевые типа ВЛКГ
Характеристика ВАКГ-18/9-300 ВАКГ-12/6-600 ВАКГ-18/9-300 ВАКГ-12/6-600
Наибольшее выпрямлен- ное напряжение в в 18 12 9 6
Наибольший выпрямлен- ный ток в а 300 600 300 600
Примечание. Источник питания — есть трохфазного тока 380 в Габаритные размеры 1600x 900x470 мп. Вес 300 кг.
60
29. Низковольтные генераторы постоянного тока
(напряжение 6 12 в)
Типы агрегатов АНД
Характеристика 500 250 1000 500 1500 75 2500 1250 5000 2500 10 000 5 000
Генератор по- стоянного тока:
мощность в кеа 3 6 9 15 30 60
ток в а 500 1000 1500 2500 5000 10 000
250 500 750 2250 2500 5 000
Коэффициент по- лезного действия в % 60 67,4 65,5 68 69,2 64
Габаритные раз- меры (длинах ши- ринах высота) в мм 1251Х Х440Х Х535 1477Х Х550Х Х685 I557X Х556Х Х743 1860Х Х580Х Х765 2290Х Х860Х Х820 3680Х Х1155Х X 1345
Вес в кг 330 620 730 950 1540 5650
Л и шера тура
I. Бахвалов Г Г . Б и р к г а и .1. Н., Лабутин В. II. Спра-
вочник гальваностсга. М.» ГНТИ черной и цветной металлургии, 1954.
2 Вайнер Я В Оборудование гальванических цехов М.— Л.. Маш г из»
1961 (Библиотечка гальванотехника. Вып. II).
3. Т р ж е ц я к М. Л. Новые типы автоматов для нанесения гальвани-
ческих покрытий. ДДНТИ. 1961.
ГЛАВА IV
ПОДГОТОВКА К ПОКРЫТИЮ
Качество различных покрытий зависит от операции подготовки к по
крытию Установлено, что до 70% всего брака покрытий так или иначе
связано с плохим качеством подготовки. Высокое качество покрытий воз-
можно только при условии точного выполпгпия операций подготовки и
соблюдении следующих требований.
1 Покрытие всегда является последней, заключительной операцией
изготовления деталей. Поэтому операции сварки, термообработки и меха-
нической обработки должны быть выполнены заранее и сама поверхность
детали должна к моменту покрытия иметь ту чистоту обработки по ГОСТу
2789—59, которая предусмотрена чертежом.
2. С покрываемых поверхностей должны быть удалены заусенцы,
раковины, окалина, слой ранее нанесенных покрытий и неметаллические
включения. Недопустимо также наличие вмятин, забоин, повреждений
резьбы и прочих дефектов, исправление которых после покрытия нарушает
его целостность и гладкость.
3. Непокрываемые участки, если они имеются, должны быть надежно
защищены химически стойкими материалами.
4. Детали должны быть завешены на подвесках так, чтобы создавались •
наилучшие условия для полного и равномерного их покрытия.
5. Поверхность покрываемых деталей должна быть тщательно обезжи-
рена, после чего промыта в чистой проточной воде.
6. Окнслы, всегда имеющиеся на поверхности деталей, должны быть
удалены посредством травления или декапирования Без этого прочность
сцепления покрытия с .металлом деталей весьма слаба. После протравли-
вания детали следует тщательно промыть в холодной проточной воде.
7. Протравленные и промытые детали должны быть немедленно за-
гружены в ванны для гальванического покрытия.
Как видно из перечисленных требований, предварительная подго-
товка поверхности к покрытию осуществляется обычно посредством меха-
нической обработки н очистки, а окончательное удаление поверхностных
загрязнений производится химическим или электрохимическим путем.
Лишь в особых случаях указанная последовательность нарушается, на-
пример литые и штампованные изделия часто покрывают без механической
обработки, ограничиваясь обезжириванием и травлением. Детали после
очистки металлическим песком или после гидроиескоочистки не требуют
обезжиривания н травления, если покрытие их производится немедленно
после очистки.
Во всех случаях выбор процесса подготовки зависит от назначения
покрытия и от требований к чистоте отделки по ГОСТу 2789—59.
18. Пескоструйная очистка
Пескоструйная очистка является наилучшим видом подготовки для
всех видов покрытия, не требующих полировки поверхности. Правитель-
ственным распоряжением пескоструйная очистка сухим кварцевым песком
запрещена вследствие ее высокой профессиональной вредности (силикоз).
Взамен нее в современной промышленности применяются: гндропеско-
очистка, очистка влажным песком, струйная очистка наждачным порошком
и карборундом различной зернистости, очистка стальной дробью, металли-
ческим песком н рубленой проволокой.
С2
Установка для гидропескоочисткп весьма проста по конструкции;
one состоит из стального котла, снабженного мешалкой или центробежным
насосом и наполненного песком, смешанным с водой в соотношении 1 : 2.
Требуемый напор осуществляется сжатым воздухом. Пескоструйная ка-
мера для гидропескоочнстки имеет решетчатый стол для укладки деталей
и нижний сборник с насосом для подачи смеси песка и воды снова в котел.
Характерной особенностью гидропескоочнстки является высокая
гладкость получаемой поверхности, доходящая до 8—10-го классов но
ГОСТу 2789—59. Производительность камер гидропескоочнстки суще-
ственно ниже, чем при сухой пескоструйной очистке, и не превышает
2—3 м-)ч.
Для предохранения очищаемых деталей от коррозии в смесь воды
с песком вводят добавки 2—3% нитрита натрия (или хромпика) или очи-
щенные детали промывают в специальной ванне с указанными растворами.
Рис. 19. Форма сопла к аппарату для гидропескоочисткп
Сопла для гидропескоочисткп изготовляют обычно из стали 45 с после-
дующей закалкой. Наиболее употребительная форма сопла показана на
рис. 19. При работе в одну смену одно сопло может служить срок до одной
недели при рабочем давлении воздуха 5—6 ат. При таком же давлении
используется пескоструйный аппарат для очистки влажным песком.
Отличные результаты дает струнная очистка наждачным порошком
и карборундом различной зернистости, позволяющая использовать суще-
ствующие пескоструйные аппараты и камеры без переделки. Благодаря
высокой износостойкости, наличию острых граней и отсутствию профес-
сиональной вредности, струйная очистка абразивными зернистыми мате-
риалами является самым производительным и высококачественным спосо-
бом очистки стальных п чугунных деталей
Производительность очистки мелких детален с использованием ручной
пескоструйной камеры с неподвижным соплом составляет 3—4 мг ч при
давлении 3—5 ат. Чистота обработки зависит от величины зерен абразива;
она может быть сохранена до класса V8—V10. Срок эксплуатации сопла
из каленой стали 45 при односменной работе — не более пяти-шести дней.
Наиболее широкое применение получила дробеструйная очистка
стальной дробью диаметром 0,3—1,5 мм и так называемой буровой диа-
метром 2—5 мм. Производительность труда при дробеструйной очистке
наиболее высока. Так, производительность очистки стальных штампован-
ных деталей и листовых катаных изделий составляет для мелких деталей
от 5 до 8 л2/ч, а для крупных деталей, имеющих площадь очистки 10—
12 м* и более,— от 12 до 20 мг/ч. При наличии точных размеров и резьбовых
отверстий, требующих защиты, производительность снижается до 50%
от указанных величии. Производительность очистки чугунного и стального
литья равна 6—8 м2,'ч дли мелких деталей, а для крупных деталей площадью
63
10 л2 и более — 15—25 мЧч. Дробеструйные аппараты эксплуатируют
при рабочем давлении сжатого воздуха 6—8 ат. Сопло из стали 45. изобра-
женное па рис. 20, изнашивается в течение одной смены. Чистота обработки
не превышает V4
При размалывании стальной или чугунной дроби на шаровых мель-
ницах получается металлический песок с острыми гранями, обладающий
более высокими абразивными свойствами, чем дробь
а)
Рис. 20. Форма сопла к аппарату струйной
очистки: а — сухими абразивами; б— метал-
лической дробью
Хорошие результаты дает также струйная очистка рубленой стальной
проволокой С соотношением длины отрезков к диаметру, равным единице.
Острые грани отрезков обеспечивают длительную очистную способность
абразивной массы.
Производство рубленой проволоки для струйной очистки осуще-
ствляется местными 'средствами.
19. Галтовка
Галтовка является наиболее экономичным способом очистки песком
мелких деталей и заключается в медленном перекатывании деталей со-
вместное песком во вращающихся барабанах. Галтовочные барабаны имеют
обычно шестигранное сечение; они снабжены плотно закрывающейся
крышкой.
Корпус барабана изготовляют из листовой стали или несмолистых по-
род дерева. Для улучшения перемешивания часто на внутренних станках
барабанов прикрепляют продольные полосы углового железа. Для этой же
цели осн вращения барабана с каждой стороны закрепляют эксцентрично,
вследствие чего создается дополнительно боковое покачивание его.
Размеры барабанов колеблются в пределах 600—1000 мм по длине
и 300—700 м по сечению Скорость вращения барабана для крупных де-
талей составляет 10—15 об/мин, а для мелких — 40—60 об/мин.
04
Так как галтовочная установка работает с большим шумом, обычно
ее располагают в отдельном помещении.
Для сухой очистки вполне допустимо npiiMei ять сухой речноц песок,
так как плотно закрытые крышки не пропускают пыли Возможно приме-
нение и других абразивных материалов: металлической дроби, наждачного
порошка и др. Загрузка барабана деталями совместно с песком не должна
превышать одной трети объема барабана. Продолжительность очистки за-
висит от материала деталей и их конфигурации, состояния их поверхности
и ряда других причин и поэтому колеблется в широких пределах от 2—3
до 40—60 ч.
Часто очистку песком совмещают с обезжириванием или протравлива-
нием, что позволяет весьма доброкачественно подготовить детали к покры-
тию. При очистке с обезжириванием к смеси деталей с песком добавляют
2—3-процентный раствор каустической соды или тринатрийфосфата.
.При объединении очистки песком с травлением вводят 3—5-процептиый
раствор серной кислоты. В этом случае для герметично закрываемых бара-
банов следует предусматривать спускной краник выхода газов
При галтовке обычно повышается класс чистоты обработки изделий.
Для ускорения очистки с успехом применяется виброгалтовка деталей
Для этой цели детали помещают в барабаны с абразивной крошкой марки
Э50СТК с грануляцией ее в пределах 15—20 мм. В качестве очистного
раствора применяют 5-процентный раствор серной пли соляной кислоты
с добавкой 1% столярного клея. При амплитуде колебаний 1,5 мм и ча-
стоте 2000 колебаний в минуту детали в течение первого часа улучшают чи-
стоту обработки с 4 до 6-го класса при полном удалении окалины
20. Шлифование, полирование, крацеваиие
Чем глаже и однороднее покрываемая поверхность, тем глаже, беспо-
рпстей и устойчивей в отношении защиты от коррозии становится слой по-
крытия Поэтому шлифование и полирование кроме отделки поверхности
имеют своим назначением и повышение защитной способности покрытий.
Существующие шлифовально-полировальные станки разделяются на
два типа. Первый тип состоит из электродвигателя, вращающего вал с на-
саженными на его концах фетровыми кругами, покрытыми абразивом.
В станках второго типа электродвигатель вращает систему роликов, на
которые натянута бесконечная лента, также покрытая абразивом. Наи-
более распространен первый тип станков, хотя высокая упругость беско-
нечной лепты имеет ряд преимуществ в процессе обработки по сравнению
с жестким кругом.
Мощность электродвигателей для шлифовальных станков должна бьпь
не менее 2,5—3 кет. При полировании она может быть снижена в полтора—
два раза
Окружная скорость кругов или ленты зависит от свойств обрабаты-
ваемого металла н составляет для черных металлов и никеля 30 м!сек,
для меди и ее сплавов 25 м!сек и для алюминия, цинка и олова 20 м'сек.
Отделку поверхности производят последовательно, начиная от грубого
шлифования и постепенно переходя к тонкому шлифованию и полированию
Обычно прн шлифовании используют последовательно наждачные порошки
№ 40, 80, 120, 150, 180 и 220, причем последние три номера применяют
с просадкой специальными пастами
Наждачные порошки наклеивают столярным клеем или жидким
стеклом
Полировальные круги изготовляют из фетра, войлока, бязи, сукна
и других материалов В полировальных настах абразивными материалами
являются тонкий наждачный порошок, венская известь, крокус и окись
3 Л М. Ямпольский 65
хрома. Наиболее целесообразно полирование фетровыми кругами с пастой
па основе окиси хрома.
Для шлифовальных и полировальных станков необходимо помещение,
отделенное от гальванических ванн. В противопожарных целях вентиля-
ционные вытяжные системы для этих станков должны быть раздельными.
При крацеваппи применяют станки типа шлифовально полировальных
со скоростью вращения щеток 1500—2000 об мин. Мощность электродви-
гателя на каждую щетку должна быть 3—3,5 кет. Для крацевапия стальных
деталей применяют щетки из стальной проволоки диаметром 0,15—0,25 л.и.
Для цветных металлов используют латунную проволоку диаметром 0,1 —
0,2 мм. Крацевание деталей для уплотнения гальванических покрытий
(олово, медь) производят обычно со скоростью вращения 300—700 об.'мин
с подачей 3—5-процентного раствора кальцинированной соды или венской
извести Такой же раствор применяется и при удалении полироваль-
ных паст.
Крацевальпые станки не требуют вентиляции, по ограждение щеток
является обязательным.
Подводное полирование мелких деталей. Этот процесс заключается
в обкатывании деталей совместно с кусками абразива и стальными шари-
ками в мыльном растворе. При этим с поверхности деталей удаляются
заусенцы, закругляются острые кромки, зачищаются следы режущего
инструмента и поверхность изменяет чистоту обработки с 5—6 го классов
до 10—11-го но ГОСТу 2789—59. Это повышение чистоты отделки обычно
производят в два этапа. Первый этап — отделка от 5—6 до 7—8 го клас-
сов — называется подводным шлифованием. В качестве абразива приме-
няют бой шлифовальных электрокорундовых кругов. В зависимости
от размеров и формы деталей выбирается и величина корундового боя.
Так, для деталей весом в несколько сог граммов величина кусков колеб-
лется в пределах 20—30 мм для деталей среднего веса куски имеют размеры
10—20 им и для мелких деталей 5—10 мм. Куски боя предварительно обка-
тывают до гладкости речной гальки в течение 30—60 ч. Для повышения
чистоты отделки с 7—8 до 10—11-го классов (второй этап) применяют
обкатанный фарфоровый бой указанных выше размеров. В-этом случае
процесс называется подводным полированием. Корундового пли фарферо
кого боя берется в три—пять раз больше по объему, чем деталей. При поли-
рования кроме абразивов в барабан загружают стальные шарики диаметром
1—10 мм в зависимости от конфигурации деталей.
Для хорошей обкатки поверхностей глубокого рельефа одновременно
загружают шарики различных размеров в количестве, от двух До десяти
раз большем по объему, чем деталей. В каждом случае соотношение объемов
абразива, шариков и деталей подбирается опытным путем. Для составле-
ния мыльного раствора применяют хорошие copra хозяйственного мыла,
вводя его в количестве 0,1—0,2 вес. % при шлифовании и 0,2—0.5 вес. %
при полировании. Вода в ванне подогревается до 30—35е С, не более.
Уровень мыльного раствора в среднем должен быть на 25 лиг выше-уровня
загрузки барабана. Правильно приготовленный мыльный рас вор Даег
густую пену из мелких пузырьков, выступающую на 150—200 мм над
уровнем ванны. Для процесса используют шестигранные сварные барабаны.
Общая загрузка барабана смесью абразива, шариков и деталей при подвод-
ном шлифовании составтяет 50—60% объема, а при полировании
60—65%.
Для глянцевого полирования крупных деталей барабан заполняют
па 90% а для быстрого снятия заусенцев заполнение барабана не превы-
шает 50—55%, при этом одновременно понижают уровень мыльного рас-
твора ниже уровня деталей Скорость вращения барабана подбирается
такой, чтобы смесь в нем незначительно перемещалась вверх, сползая
66
плавно вниз, но не падая. Для барабанов с поперечником 400 мм и длиной
600 мм наиболее целесообразна скорость вращения 40—45 об/мин, что
соответствует окружной скорости 55—60 м/мин Продолжительность шли-
фования пли полирования зависит от состояния поверхности п от трсбова
пий к чистоте отделки и обычно составляет несколько часов
Мыльный раствор через каждые 24 ч непрерывной работы необходимо
сменять.
Процесс подводного полирования происходит гораздо быстрее, если
стальные детали предварительно подвергать гальваноабразнвной обра-
ботке в барабане с 10-процентным раствором однозамещенного кислого
фосфорнокислого натрия в контакте с медными шариками (дробью) диа-
метром 1—3 мм и шлифовальным порошком марки ЭП220 На 1 дм3 дета-
лей дается 4 дм3 медных шариков, 4 Э.и3 раствора кислого фосфата и 50 г
шлифпорошка. Процесс сглаживания идет с разностью потенциалов 0.57 в
при начальной температуре 35—45° С со сменой элек!ролнта через каждые
3 ч Прн общей продолжительности обработки 9 ч съем металла достигает
0,03 мм. Затем следует подводное шлифование с боем фарфора и шлифо-
вальным порошком в 2,5-процептной эмульсин гашеной извести. Процесс
шлифования длится 6 ч без подогрева и съем металла при этом составляет
1 мкм В заключение производят подводное полирование с боем фарфора
в мыльном растворе прн температуре 60—65 С в течение 2 ч
Электрополирование черных и цветных металлов. Электрополпрова-
пие — процесс блестящего анодного травления в специальных электро-
литах. Его характерной особенностью является сглаживание поверхности
металла за счет1 интенсивного растворения мельчайших выступов, шерохо-
ватостей и гребешков после механической обработки. Прн этом в микро-
углублепнях, канавках и впадинах сохраняется пассивность и малая рас-
творимость металла. Поверхность деталей после электрополирования прн
обретает яркий блеск, по глубокие риски не сглаживаются. Поэтому с целью
повышения чистоты обработки на один-два класса электрополирование
следует применять для деталей с чистотой отделки не менее 8—10 го клас
сов по ГОСТу 2789—59. У поверхности с более грубой обработкой при
той же продолжительности электроиолнрования наблюдается лишь лоявле
ние блеска. Электрополнрование применяется для мерительного и режущего
инструмента, снятия мелких заусенцев со штампованных деталей, декора-
тивной отделки и получения прочного сцепления с электролитическими
покрытиями, для приработки поверхностей трения н качения п во всех
случаях, когда требуется пассивная и гладкая поверхность
Из многих электролитов для полирования черных металлов наиболее
употребителен так называемый универсальный, пригодный для полирова-
ния черных и цветных металлов. Состав этого электролита следующий:
65 вес. % ортофосфорной кислоты уд. веса 1,6; 15 вес. % серной кислоты
уд. веса 1,84; 6 вес. % хромового ангидрида; 14 вес % воды. Рабочая тем-
пература 80±б° С, плотность тока 50-^70 а!дмг, выдержка 3—7 мин
В качестве катодов применяют пластины рольного свинца Конструк-
тивно ванны электрополирования одинаковы с ваннами хромирования.
Составчять электролит начинают с растворения хромового ангидрида в не-
большом объеме воды. Затем приливают фосфорную кислоту, после чего
при перемешивании постепенно вводят серную кислоту, доводят добавками
воды или выпариванием электролит до уд. веса 1,74 и прогревают прн НО—
120° С.
При большом объеме работ для полирования требуется большая
эксплуатационная стойкость электролита, которая определяется коинче-
ством трехвалентного хрома и солей железа Так, предельное содержание
трехвалеитного хрома не должно превышать 2% в пересчете на окись
хрома, а железа 7% в пересчете на окись железа
67
30. Неполадки при электрополпроваиип стали
Вид дефекта Причина появления Способ устранения -
Точечное травление поверхности деталей Неполное раство- рение хромового ан- гидрида Проверить уд. вес электролита, разба- вить, если нужно, во- дой и прогреть при 100—110° С 1—2 ч
Отсутствие блеска, желтые пятна па деталях Уд. вес электроли- та ниже 1,70 Выпарить электр - лит до уд. веса 1.74
Коричневая просве- чивающая пленка на де- талях или белые по- лосы Уд. вес электроли- та выше 1,77 Разбавить электро- лит водой до уд. веса 1,74 и прогреть при 100—110е С 1 ч
Матовость с синева- тым оттенком после про- тирки деталей 1. Электролит не прогрет и нс прора- ботан. 2. Низкая рабо- чая температура электролита 1. Прогреть до* 120° С 1 ч и прорабо- тать электролит в те- чение нескольких ча- сов. 2. Нагреть до 80 С
Отсутствие блеска, гемио-коричневые пят- на па деталях 1. Накопление трехвалентиого хро- ма. * 2. Высокая тем- пература электро- лита. 3. Высокая анод- ная плотность тока. 4. Плохой кон- такт деталей с под- ' веской 1. Проверить ис- правность дичфрагмы и проработать элек- тролит. 2. Охладить элек- тролит до 70° С 3. Снизить плот- ность тока. 4. 11| сверить и улучшить контакты
Волнистость или во- лосатость полирования у кромок и отверстии деталей 1. Высокая тем- пература электро- лита. 2. Передержка по времени. 3. Высока анод- ная плотность тока 1. Понизить темпе- ратуру электролита до 70° С. 2. Сократить вы- держку до 3—5 мин. 3. Снизить анод- ную плотность тока до 25—30 а/дм2
Темнаи матовая по- верхность деталей со следами травления Накопление окиси железа более 7% Сменить электро- лит или удалить же- лезо
€8
Для того чтобы устранять насыщение электролита трехвалсптным
хромом, свинцовые катоды изготовляют в форме стержней и помещают их
в пористые керамиковые стаканы (катодные диафрагмы), наполненные
15—20-процентпым раствором серной кислоты и погружен! ые в ванну
электрополировання.
Железо накопляется в электролите за счет ею растворения с поверх-
ности деталей и по накоплении его в количестве 7% электролит сменяют,
либо удаляют из него железо по специальному режиму.
При небольшом объеме работ катодные диафрагмы не применяют.
Основные неполадки при электрополировании стали и способы их
устранения указаны в табл. 30.
Для электрополировання нержавеющих и кислотоупорных сталей
типа 0Х18Н9Т можно пользоваться этим же электролитом без введения
хромового ангидрида, вводя соответствующее количество воды и понижая
рабочую температуру электролита до 40—50 С.
Для полирования меди и ее сплавов наиболее целесообразно приме-
нять электролит следующего состава: 1200 г л ортофосфорпой кислоты
уд. веса 1.6 и 120 г/л хромового ангидрида. Рабочая температура 20—3 С,
плотность тока Da — 30-S-50 а/дм2, выдержка 0,5—2 мин. Уд. вес гото-
вого электролита 1.60—1,61. В качссше катодов используют листо- /
вую медь.
Электрополнрованпе деталей из никеля, а также никелевых покры
тип производят в электролите следующего состава: 1200 г/л серной кислоты,
120—150 г/л ортофосфорпой кислоты; 15—20 г л лимонной кислоты Рабо-
чая температура 20—30J С, плотность гока Da— 30-^50 а!дм2, выдержка
до 1 мин. Уд. вес готового электролита 1,65. Материалом катодов является
свинец.
Жаропрочные высоколегированные сплавы па основе никеля (ЧМТУ
5211—55) элекгрополируют также в сериофосфорных этектролитах.
Так, например, для сплава ЭИ617 принят следующий состав электролита:
800—850 г!л серной кислоты; 220—230 гл ортофосфорпой кислоты. Рабо-
чая температура 20—30° С, плотность тока [)а = 40-:-50 а дм2, выдержка
2—3 мин.
21. Изоляция участков, не подлежащих покрЬппию
Требования защиты или предохранения отдельных участков от покры-
тия часто возникают при хромировании, меднении в целях защиты от
цементации, при цинковании, для сохранности точных размеров, при фос-
фатировании, для последующей спайки или сварки и в прочих случаях
При этом тщательность предохранения зависит от назначения покрытия.
Так, на изолируемых участках, подлежащих в дальнейшем цементации,
борированию или азотированию, пе допускается даже следов меди. Пали
чпе их приводит детали к окончательному браку, поэтому изоляция уча
ст ков должна быть тщательной и герметичной.
При отслаивании изоляционного покрытия и попадании следов меди
на защищаемые участки зачистку их производят наждачным полотном
или путем анодного растворения в хромовом электролите.
В тех же случаях, когда защиту участков производят для сохранения
точных размеров, герметичность изоляционного слоя нс обязательна, и па
защищаемых участках допускается наличие следов покрытия, не выводя-
щих размеры деталей за пределы допуска на изготовление. Химическое
удаление этих следов и тем более их зачистка нецелесообразны.
Для защиты участков при хромировании наиболее устойчивым ма-
териалом является фторо 1ласт-4 (тефлон), а также полнхлорвнниловый
69
пластикат. Вполне стопка также изоляция винипластом, стеклянными и
фарфоровыми трубками.
При меднении в целях местной защиты от цементации цементуемые
участки наиболее целесообразно изолировать герметично пристающим
парафиновым сплавом. Сплав содержит 70% парафина и по 10% воска,
канифоли и каменноугольного пека и наносится разогретым до 80—90° С.
Избыток сплава подрезают ножом и протирают загрязненную поверхность
металла керосином.
Изоляцию участков с точными размерами при никелировании, цинко-
вании и прочих видах электролитических покрытий производят хомути-
ками из кровельного железа. Такне хомутики легко монтировать, а толщина
покрытия, образующегося под ними, не превышает долей микрометра.
Предохранение отдельных участков от фосфатирования надежно про-
изводят резиновым клее*! нли перхлорвиниловыми лаками.
22. Обезжиривание
Обезжиривание растворителями. Обезжиривание растворителями часто
применяется и как самостоятельный вид обработки и как предварительная
очистка деталей от избытка смазки и масел перед электросбезжирива-
иием. Для удаления консервирующего слоя густой смазки, например
Рис. 21 Конструкция ванны
для щиючного обезжиривания
с автоматической очисткой по-
верхности раствора
пушечного сала, технического вазелина
или солидола, детали укладывают,
в проволочную корзинку или завеши-
вают па крюки и погружают на 10—
15 мин в бачок с веретенным маслом,
подогретым до 80—90° С. Оставшийся
на деталях топкий слой веретенного
масла удаляют бензином или другим
растворителем. •
Для удаления смазочных масел
с небольших партий мелких деталей
достаточно пользоваться железным
бачком с герметично закрывающейся
крышкой. Детали моют в бачке воло-
сяными щетками, падевая на руки
полнхлорвнпнловые пли так называе-
мые биологические перчатки.
Большие партии мелких детален
располагают в проволочных корзин
ках. погружают корзинки в бачки
с растворителем и обезжиривают со
встряхиванием. Еще более целесооб-
разно обезжиривать детали в корзин-
ках, помещая их в бачкн, в которых растворитель подается насосом иод
напором через струйные распределители. Бачки снабжены крышками,
бортовой вентиляцией и ножным педальным включением. Они характери-
зуются высокой производительностью и малой профессиональной вред-
ностью.
Удаление плотных пленок густой смазки, остатков полировальных
паст и прочих загрязнений производят, погружая корзинки с деталями
в ванну с растворителем при воздействии ультразвука частотой 20—30 wq.
Продолжительность очистки колеблется от 5 до 60 сек в зависимости от
мощности ультразвукового потока н степени загрязненности детален.
Химическое обезжиривание в щелочных растворах. Обезжиривание
в горячих щелочных растворах применяют главным образо*! при сбра-
70
боткс больших партии мелких детален. Для этой цели детали укладывают
в железные сетчатые корзинки н погружают в горячий щелочной раствор.
Состав и режим обезжиривания меняют в зависимости от природы
металла, как это указано в табл. 31.
При обезжиривании па поверхность растворов всплывает слой масел
п жировых загрязнений, который следует систематически удалять через
сливной карман. Для этой цели наиболее целесообразно применять авто-
матическую очистку поверхности раствора, как это показано на рис 21.
Непрерывный сток раствора в его поверхностном слое производится в спе-
циальный отстойник 4 через узкую горизонтальную щель 1 в торцовом
борту ванны, расположенную на уровне раствора. Отстойник 4 разделен
31. Составы щелочных растворов
для обезжиривания различных металлов
Металлы
Состав раствора в г/л
Черные
Медь и ее сплавы
Магний, алюминий
и его сплавы (для де-
талей с точными
размерами)
20—30'10—20
10—20 20—30
— 50—60
30—50
—60
50 60
5—10 80 90'20—40
5—10(80—90'20—30
20—30 50 60 3—5
Примечание. Перемешивание — сжатым воздухом.
на две неравные части переборкой, не доходящей до дна Отстоявшийся
раствор насосом 3 через разбрызгиватель 2 возвращается в ванну с дру-
гого торна; одновременно сгоняется с поверхности раствора слой загряз
нений.
Всякою рода движение моющего щелочного раствора во много раз
ускоряет моющее действие. Поэтому перемешивание раствора, струйная
его подача на детали, ультразвуковое колебание раствора всегда полезны
и их следует применять как для ускорения процесса, так и для улучшения
очистки.
При введении в моющий раствор поверхностно активных веществ,
например смачивающих добавок ОГ1-7 и ОП-Ю. концентрация щелочей
может быть существенно снижена и сам процесс обезжиривания уско-
ряется. Составы растворов н режимы обезжиривания указаны в табл 32
Струнное обезжиривание крупных деталей производят в моечных м
шинах, а крепежа и мелких деталей — во вращающихся колоколах или
в барабанных ваннах.
Электрообезжиривапие. Благодаря быстроте процесса и высокому
качеству очистки электрообезжирпванис (электролитическое обезжпрнва
ине) является наиболее целесообразным видом обезжиривания для всех
деталей, кроме мелочи н крепежа, обезжириваемых навалом, в корзинках
71
32. Обезжиривающие составы для черных металлов
с добавкой 3 г/л вещества ОП-7
Способ движения растворе Состав раствора в г/.1 Рабочая темпе- ратура в сС Вы- держка в мин
Три- натрнft- фосфат Кальци- нирован- ная сода
Перемешивание 5—10 5—10 60—80 5—10
Струнная подача 1 15—20 5—10 80—85 3—5
Ультразвуковые колеба- ния * 1 2 * * * * * В 30 — 70— 0 0,5—1
Примечание Указанные составы и режимы пригодны для обез-
жирнванмя цветных металлов н сплавов. Перемешивание в ваннах произ-
водится сжатым воздухом или насосом.
1 Давление насоса 8—10 ат.
1 Частота колебаний 15-25 кгц
В отличие от химического обезжиривания в крепких растворах щелочей
скорость электрообезжиривания почти не зависит от температуры и кон-
центрации электролита, а определяется плотностью тока при катодном
процессе. Сущность его заключается в бурном выделении пузырьков во-
дорода на поверхности обезжириваемых деталей. При этом они в тече| е
первых же секунд разрывают и удаляют пленку жировых загрязнений,
а роль щелочного раствора является вспомогательной и заключается в об-
волакивайте частиц масел с образованием эмульсии, а также в омылении
органических и животных жиров. Наиболее экономичным составом элек-
тролита является следующий- 20—30 г/л каустической соды, 30—40 гл
кальцинированной соды; 5—10 г/л тринатрипфосфата пли жидкого стекла.
Рабочая температура 60—70° С, плотность тока 5—10 о/'&и2;- продолжи-
тельность процесса 5—6 мин, из вих 4—5 мин па катоде и 1—2 мин па
аноде.
В качестве электродов завешивают листы никелированного железа.
В случае необходимости, например при обезжиривании деталей с местной
изоляцией парафиновыми сплавами, электролитом можно пользоваться
без подогрева.
Для получения хороших результатов необходимо соблюдение сле-
дующих правил.
1. Ие допускать длительной передержки процесса, так как это прихо-
дит к насыщению детален водородом и потемнению поверхности
2. Тонкостенные стальные каленые детали, например пружины всех
видов, следует обезжиривать лишь на аноде для устранения насыщения
водородом.
3. Детали из меди и ее сплавов обезжиривать только па катоде, так
как при анодном процессе детали оксидируются и чернеют.
4. Перед обезжириванием с подвесок должны быть стравлены такие
покрытия, как цинк, олово, свинец и хром, загрязняющие электролит
при их растворении.
5. С поверхности электролита должна систематически удаляться пена
жиров и масел.
72
23. Травление и декапирование
Химическое травление и декапирование. При травлении черных ме-
таллов для деталей с необработанной поверхностью и не имеющих точных
размеров <например, поковки, детали после горячей штамповки и пр.)
применяют техническую серную кислоту. Приведем наиболее общеприня-
тый и экономичный состав и режим травления: 15 ± 3% серной кислоты;
рабочая температура 60—70° С; продолжительность — от 0.5 ч и более.
- Для предохранения металла от перетравливания и снижения водород-
ной хрупкости в травильный раствор вводят присадку ЧМ, состоящую
из регулятора Р, который вводится в количестве 1—1,5 ке/л® травильного
раствора, и пенообразователя П, который добавляют отдельно в коли-
честве 1—1,5 кг/мг поверхности травильного раствора. Указанный раствор
наиболее пригоден для чугуна, углеродистых и низколегированных марок
стали Для высоколегированных сталей применяют более дорогое, но и
более интенсивное травление в соляной кислоте без подогрева. При травле-
нии в соляной кислоте также пользуются присадкой марки ПБ в коли-
честве 1 —1,5 кг/м3 раствора.
Для декапирования всех черных металлов перед покрытием наиболее
целесообразно применять смесь серной и соляной кислот в количестве
по 3—5% каждой без подогрева с выдержкой от 3—5 сек до 2—3 мин.
Для нержавеющих и кислотоупорных сталей применяют предвари-
тельное травление в смеси серной и соляной кислот, а чистовое трав.-ение
осуществляют в смеси соляной и азотной кислот. Концентрации кислот
зависят от марки стали и характера окалины.
Для удаления окислов и коррозии со стальных деталей, имеющих
точные размеры, применяется следующий травильный состав: 200—250 г/л
хромового ангидрида и 50—60 г/л ортофосфорной кислоты. Рабочая тем-
пература 90—95 С, выдержка при трав пении от 20 .мин до 1—2 ч.
Травление меди н ее сплавов для удаления окалины после отжига
производят в 15—20 процентном растворе серной кислоты с подогревом
и Выдержкой 10—20 мин.
Для быстрого глянцевого травления меди и ее сплавов применяют
следующий состав: 1000 мл азотной кислоты уд. веса 1,4; 1000 мл серной
кислоты уд. веса 1,84; 20 мл соляной кислоты уд. веса 1,19 и 3,5 г газовой
сажи. Травление производят при температуре 15—25° С в течение 1- 2 сек,
после чего быстро промывают в холодной проточной воде, пассивируют
в растворе двуххромовокислого калия (хромпика) с концентрацией его
50—70 г/л, подкисленном серной кислотой (10—15 г/л), затем промывают
и сушат.
Медленное глянцевое травление меди ведут в растворе хромового
ангидрида, подкисленном серной кислотой.
Алюминий и его сплавы травят в подогретом до 60—70° С растворе
каустической соды с концентрацией ее 100—150 г ле последующим осветле-
нием в 10—15 процентном растворе азотной кислоты.
При травлении силуминовых сплавов осветление производят в азот-
ной кислоте с добавкой фтористоводородной (плавиковой) кислоты или
ее кислых солей.
Для травления магниевых сплавов применяют следующий раствор:
60—70 мл/л азотной кислоты, 2—4 мл1 л серной кислоты и 4—6 г/л хром-
пика; или другой — с 30—40 мл/л фосфорной кислоты и 15 25 г.л хромо-
вого ангидрида. Температура ие выше 30е С, выдержка 20—30 сек Если
после травления образуется серый налет, то для его удаления детали до-
полнительно осветляют в растворе плавиковой кислоты концентрации
40—50 г/л.
73
Цинк и хром растворяют в соляной кислоте любой концентрации,
для растворения олова требуется крепкая соляная кислота с подогревом.
Кадмий и свинец растворяют в азотной кислоте. Сплавы титана травят
в серной или соляной кислотах с добавками плавиковой кислоты.
Наложение ультразвуковых колебаний при травлении и декаппрова
пни различных металлов во много раз улучшает и ускоряет очистку их
поверхности.
Специальные виды травления. К специальным видам травления отно-
сятся травильные процессы, заменяющие механическую обработку, и, как
правило, являющиеся более экономичными, скоростными и пе требующими
сложного оборудования К ним следует отнести химическое фрезерование
металлов, химическое снятие заусенцев, химическое полирование металлов,
химическую маркировку и прочие процессы.
X н мп ческое фрезерование листового алюминия и алю
мпииевых труб широко применяется в промышленности Для получения
сложнопрофнлированных отверстий одновременно па большой партии
листов или труб их монтируют в кассеты, слабо протравливают в горячем
10—15-процспгном растворе каустической соды, промывают в холодной
воде, осветляют в 10—15-процептпом растворе азотной кислоты, промы-
вают, сушат и наносят изоляционный слой по шаблону на листах, а труб-
чатые детали покрывают кругом. Слон покрытия па листовом металле на-
носят пульверизатором. При этом сначала производят покрытие сторон,
пе подлежащих травлению, и кромок листов, а затем но высыхании защит-
ного слоя — на рабочей стороне по трафарету.
В качестве изоляционного покрытия применяют сосдав, содержащий
100 вес. ч. клея № 88, 100 вес. ч. молотого фарфорового боя п смесь бен-
зина «калоша» с этплацетатом, взятая в соотношении 1 2 до вязкости
15—16 сяк । о воронке НИИЛК, сопло № 4. Фарфоровый бой мож! о за-
менять окисью хрома, тальком или каолином. Сушаг покрытия 8—10 ч
на воздухе или 2—3 ч при 40—60J С.
В качестве травильного раствора применяют раствор каустической
соды с концентрацией 600—650 г/л при 70—80' С. Скорость травления
составляет 15 мин на 1 мм толщины стенки. После травления детали про-
мывают в воде, осветляют в азот пой кислоте, промывают, сушат, удаляют
защитное покрытие в указанной выше смеси бензина с этплацетатом, про-
тирают и сушат.
Химическое фрезерование стальных деталей производят в крепкой
соляной кислоте или в подогретом 20 процентном растворе серной
кислоты.
X и мн ко -меха н и ческое снятие заусенцев на
мелких деталях нз меди и ее сплавов производят в шестигранном вращаю-
щемся барабане, погруженном в крепкую азотную кислоту, как это пока-
зано на рис. 22. Скорость вращения барабана 15—25 об/мин Продолжи-
тельность обработки 1,5—2 мин.
Заполнение барабана деталями не должно превышать 0,6—0,7 его
объема. После удаления заусенцев детали с барабаном перемещают в ванну
с холодной проточной водой и промывают при вращении, затем пассиви-
руют в растворе хромовой кислоты с добавкой серной кислоты, снова про-
мывают и сушат.
Химическое полирование деталей из нержавеющей стали типа
0Х181110Т производят в растворе следующего состава. 230 мл серной
кислоты уд. веса 1,84; 70 мл соляной кислоты уд. веса 1,19; 40 мл азот-
ной кислоты уд. веса 1,4; 6 г/л хлористого натрия; 10 г/л столярного клея;
6 г/л кислотного черного красителя для шерсти. Рабочая 'температура
65—70“ С. Выдержка зависит от состояния поверхности и колеблется
в пределах 5—30 мин.
74
Для химического полирования мелких алюминиевых детален реко-
мендуется раствор следующего состава: 200 лл серной кислоты уд. веса 1,84;
150 мл азотной кислоты уд. веса 1,4; 60 да ортофосфорпой кислоты уд.
веса 1,7; 5 а мочевины.
Полирование производят при погружении и встряхивании детален,
засыпанных в корзинки из стали 0Х18Н10Т, в растворе, нагретом до 100—
НО'С, с выдержкой 15—20 сек. Ванны изготовляют из фарфора, кварца
или из керамики с применением наружных электронагревателей.
Рнс. 22. Схема установки для химико-механического уда-
ления заусенцев с мелких деталей:
1 — монорельс; 2 — пневматический подъемник; 3 — рама бара-
бана. 4 — рукоятка подъемника; 5 — рукоятка пневматиче-
ского устройства для вращения барабана; б — барабан с дета-
лями; 7 — травильная ванна
Для химического полирования медных, медиенных и томпаковых
деталей применяют раствор следующего состава: 400 мл серной кислоты
уд. веса 1,84; 100 мл азотной кислоты уд. веса 1,4; 5 м.г соляной кислоты
уд. веса 1,19; 300 г хромового ангидрида, 1 л воды. Раствор используют
без подогрева с выдержкой 1,5—2 мин.
Для изготовления ванн применяют винипласт, поливинилхлорид
Кг 5740, керамику и другие кислотостойкие материалы. Все растворы
для химического полирования требуют применения бортовой вентиляции
Электролитическое травление и декапирование. Этот вид обработки
применяется для ускорения процесса травления, для повышения прочности
сцепления при последующем электролитическом покрытии, а также в не-
которых других случаях, указанных ниже.
Так, для анодного протравливания поверхности стальных деталей
применяют электролит следующего состава: 80—120 г/л серной кислоты
и 10—20 г/л поваренной соли. Рабочая температура 15—25° С, плотность
тока Da~ 3->5 а/Л«-, выдержка 3—5 мин. В качестве катодного материала
применяют свинец.
75
Для удаления чернолиц и окалины с деталей из различных конструк-
ционных сталей после их термообработки применяют катодное травление
с одновременным осаждением чсвинца на очищающуюся поверхность ме-
талла, что исключает перетравливание деталей с точными размерами.
Состав электролита следующий (в si л): 15—20 серной кислоты, 35—40 со-
ляной кислоты; 4—6 поваренной соли. Рабочая температура 65—70’ С,
плотность тока DK = 7 ч-10 о/дл(е, выдержка 10—25 мин. Аноды (нераство-
римые из кремнистого чугуна и растворимые из сурьмянистого свинца)
завешивают в количестве 1:1.
Пленка свинца получается топкая, рыхлая и легко удаляется с де-
талей прн анодном растворении в 5—10-процентном растворе каустической
соды.
Для очистки листовой нержавеющей стали после горячей прокатки
и термообработки применяется электролитическое травление переменным
током промышленной частоты. Электролит содержит по 2 об. % серной и
азотной кислот и используется без подогрева при напряжении переменного
тока 12—25 в и плотности 5—10 а/дм*. Выдержка зависит от состояния
поверхности.
Анодное декапирование иногда применяют для деталей из меди и ее
сплавов. Электролит состоит из 2—З-процентпого раствора цианистого
калия или натрия и применяется без подогрева при плотности тока 1 —
2 а/дм- и продолжительности анодной обработки 2—3 мин. Катоды медные.
Специальные виды анодного травления и растворения металлов.
Для анодного электрополирования больших листов нержавеющей стали
типа 0Х18Н10Т, для которых обработка в вайнах невозможна, приме-
няется струйное электроиолирование в электролите следующего состава
(в вес. %): 57,5 ортофосфорпой кислоты; 20 серной кислоты; 0,5—1 хро-
мового ангидрида; 22 воды Рабочая температура 105—ПО’С, плотность
тока Da — 150ч-200 а/дм*, напряжение 9—11 в. Скорость подачи электро
лита 0,5—0,6 м/сек при диаметре подающей трубки 18 мм. Электролит
требует проработки в течение 3—4 ч. Он обладает высокой электропровод-
ностью и малой способностью к пенообразованию.
При полировании листы располагают над ванной па противне гори-
зонтально со стоком отработанного электролита в ванну.
Круглый катод из графита диаметром 50—200 л<л крепится над листом
на гибком шланге с зазором 1—2 мм (не более) через перфорированную
текстолитовую прокладку. Подача электролита в полость катода осуще-
ствляется кислотоупорным насосом.
Непрерывное электрополироваиие ленты и проволоки из углеродистой
стали производят по бесконтактному методу в конвейерной установке,
в которой процессы электрообезжиривания и нейтрализации в содовом
растворе происходят с катодным подключением изделий, а электрополи-
рование выполняется на аноде. При этом проволока или лента, проходя
через ванны с указанными электролитами, замыкает электрическую цепь,
как это показано на рис. 23. Принят следующий состав электролита для
полирования: 800 мл/л ортофосфорпой кислоты; 200 мл/л серной кислоты;
150 г/л хромового ангидрида. Рабочая температура 60—80" С, плотность
тока 100 а/дм2. При прохождении проволоки или ленты со скоростью около
4 м/мин продолжительность полирования составляет 15—20 сек со съемом
металла около 0,03 л.и и получением чистоты поверхности до 9-го
класса.
Составы электролитов обезжиривания и нейтрализации и режимы об-
работки для них подбираются по условиям работы. Подача проволоки
пли ленты .осуществляется прямоточно через отверстия в бортах вапп,
запираемые от стока электролитов встречными потоками сжатого воздуха.
Зазоры между ваннами конвейерной установки отсутствуют. Одновременно
76
может обрабатываться несколько нитей, что обеспечивает высокую пропз-
вад1телыюсть установки.
Для заточки режущего инструмента из углеродистой стали, например
для лезвий бритв, ножей, хирургических инструментов, рекомендуется
следующий состав электролита: 1 л ортофосфорпой кислоты уд. веса 1,6
и 20 г/л хромового ангидрида. Рабочая температура 80' С. плотность тока
Da = 100-Т-120 а/дм2, выдержка 5—10 сек. Электролит имеет уд. вес 1,7.
Рис. 23. Схема установки для непрерывного электрополирования
проволоки биполярным способом:
/ — размоточный бпрчбан; 2 ванна катодною обезжириванию 3 — про-
мывная блина; 4 ванна электрополирования; 5 — ванна нейтрализации;
б — промывная ванна; 7 — сушило; 8 — намоточный барабан
Катодами являются свинцовые пластинки При заточке в электролит по-
гружают лишь край лезвия на глубину 1—2 мм Поэтому общая сила тока
на одно изделие не превышает нескольких ампер.
Анодное нанесение рисок и делений па поверхности стельного мери
тельного инструмента производят в электролите, содержащем 60 г-л хлори
стого аммония и 30 г!л железоаммиачных квасцов. Электролит исполь-
зуется при температуре 15—25° С, плотность тока Da — 20-ь 25 а,'дм2, вы-
держка 1 мин и более в зависимости от заданной глубины рисок. Катодами
служат свинцовые пластины. Изоляцию остальной поверхности произво-
дят асфальтовом лаком.
Виды брака при травлении приведены в табл. 33.
24. Снятие окалииЫ и пригара
в расплавленных щелочах
Снятие окалины и пригара в расплавленных щелочах со стальных и
чугунных деталей производят следующим образом. Стальное и чугунное
литье, детали после цементации и закалки н прочих термических процес-
сов, связанных с образованием окислов, монтируют на подвесках из угле-
родистой стали. Сечение подвесок подбирают из расчета, что на каждый
1 мм- сечения должна приходиться сила тока нс более 1 а, а следовательно,
общее сечение подвески для деталей средних размеров должно быть не
менее 50—100 .«.я2. Смонтированные детали подвешивают на штангу,
расположенную над зеркалом ванны, на 5—10 мин для прогревания д?-
талей до 100—150’ С и для удаления влаги с их поверхности. По;лс про-
гревания Детали погружают в ванну для очистки, содержащую расплавлен-
ные щелочи в следующих соотношениях: 70—80 вес. % каустической соды
и 30—20 вес. % едкого технического калия.
77
33. Важнейшие виды брака при травлении
Вид травления Вид брака Причина брака Способ устранения
Травление деталей из черных металлов Черный налет после травления 1 Примесь азотной кислоты в ванне. 2. Образование травильного шла- ма (углерода) 1. Сменить раствор. 2. Смыть шлам струен воды или зачистить сталь- ной щеткой
Глянцевое травление меди и ее сплавов в азотной 1. Матовая по- верхность дета лей. 1. Мало азот- ной кислоты или недостаточно быстрая промыв- ка. 1 Добавить азотной и соля- ной кислот. Уско- рить промывку.
кислоте 2. Коричневый налет. 2. Избыток азотной кислоты. 2. Добавить серной кислоты.
3. Отдельные пятна после суш- ки. 3. Недостаточ пая промывка. 3. Ускорить сменность про- мывной воды»
4. Потускнение нли позеленение деталей 4. Пе произве- дено пассивиро- вание 4. Пассивиро- вать в подкис- ленном растворе хромпика
Травление алюминия и его сплавов в щелочи 1. Отдельные блестящие пят- на. 1. Механиче- ское загрязнение поверхности или соприкосновение дета л с и п р и т р а в- лении. 1. Протереть детали раствори- телем и повто- рить травление снова.
2. Темная по- верхность после осветления в азотной кислоте. 2. Чересчур слабый раствор азотной кислоты нли наличие кремния в сплаве алюминия. 2. Добавить азотной кислоты, а при отсутствии осветления — плавиковой кис лоты.
3. Появление крупнозернистой узорчатости на поверхности де- талей 3. Выявление макроструктуры литого или про- катанного сплава 3. Не является браково* вым признаком
78
При зарядке ванны щелочами плавление их начинают постепенно
с 150е С, повышая температуру по мере нагревания до 400° С, после чего
загружают де алп. Рабочая температура процесса составляет 400 ± 50° С.
Корпус Bai ны изготовляют из листовой стали, его снабжают электронагре-
ватетямп, теплоизоляционной рубашкой, бор свой вентиляцией и под-
ключают в качестве электрода к источнику постоянного тока, включен-
ному иа 6 в.
Процесс электролитической очистки ведут при плотности тока 5—
10 а/дм*, начиная его с катодной обработки деталей в течение 5 мин. Пе-
реключение полярности при очистке производят через каждые 5 мин,
общая продолжительность процесса от 15 до 30 мин в зависимости от состоя
пия поверхности. Процесс очистки заканчивается катодной обработкой
деталей, после чего выключают постоянный ток и выгружают штангу с под-
весками, выдерживая ее над ванной в течение 3—5 сек для стекания из-
бытка щелочи. Затем детали двукратно погружают в воду па 3—5 сек.
При быстром выполнении этой операции поверхность деталей остается
светлой н детали пе требуют специальной сушки.
В процессе очистки на дне ванны отлагается шлам, который следует
уда, 1ять с железного поддо ia, расположенного на дне ванны, не реже одного
раза в неделю.
Особенностью процесса очистки в расплавленных щелочах является
отсутствие растравливания и каких-либо изменений первоначальных свойств
металла.
ГЛАВА V
ОСАЖДЕНИЕ ЦИНКА, КАДМИЯ, ОЛОВА, СВИНЦА
II ИХ СПЛАВОВ
25. Цинкование
Цинкование стальных деталей с целью защиты нх от коррозии яв-
ляется самым распространенным видом покрытия. Имея более отрицатель-
ный нормальный потенциал, чем железо, цинковое покрытие по отношению
к нему является анодом, и в образующейся гальванической паре цинк —
железо (см. гл. I) разрушению подвергается покрытие, а основной металл
сохраняется. Скорость разрушения цинкового покрытия зависит от усло-
вии эксплуатации изделий и составляет около 1,0—1,5 мкм в год в промыш-
ленных районах
Физико-химические свойства цинка приведены в гл. I.
Толщина цинкового покрытия в зависимости от условий эксплуата-
ции, устанавливаемых ГОСТом 14007—68, определяется действующими
на предприятии нормалями, отраслевыми стандартами н тому подобной
технической документацией.
Наиболее употребительные толщины цинковых покрытий для сталь- ’
ных деталей приведены в табл. 34.
34. Толщина цинковых покрытий
Группа условий эксплуатации Толщина покрытия в мкм Область применения
л 3-6 Резьбовые крепежные детали с шагом до 0,4 мм. Тонкие пружины
л 6—9 Раздичиые детали
с, ж 9 12 Резьбовые крепежные детали с шагом более 0,8 мм
С 15—18 Защита от коррозии различных де- талей
Ж, ОЖ 24 30
Примечание. Здесь и далее приняты следующие группы усло-
вий эксплуатации по ГОСТу 14007—68: Л — легкая: С средняя: Ж —
жесткая: ОЖ — очень жесткая.
Цинкование осуществляется обычно в кислых, цианистых, аммиакат-
ных, пирофосфатных или цинкатных электролитах. Электролиты другого
типа имеют ограниченное промышленное применение.
Скорость осаждения цинка в зависимости от катодной плотности тока
и выхода по току представлена в табл. 35
Цинкование в кислых электролитах. Составы электроли-
тов п р е ж и м ы. Кислые электролиты характеризуются высоким
выходом по току (95—98%). Цинк в электролите находится в виде нона
Zn2+. Составы электролитов и режимы работы представлены в табл 36
80
35. Скорость осаждения цинка
Выход Скорость осаждения в л<к.и/ч при плотности тока DK в а!дмг
по току в % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
60 10,3 20,6 30,9 41,2 51,5 61,8 72,2 82,4 92,7 103
65 11,2 22,4 33,6 44,8 56,0 67,2 78,3 89,6 100,8 112
70 12,0 24,1 36,1 48,2 60,2 72,2 84,3 96,4 108,3 120,4
75 12,9 25,8 38,7 51,6 64,5 77,4 90,3 103,2 116,1 129
80 13,7 27,6 41,3 55,1 68,6 82,6 96,1 110,0 123,5 137,5
85 14,1 29,3 43,9 58,5 73,0 87,8 102,3 117,0 131,5 146,0
90 15,5 31,0 46,5 62,0 77,5 93,0 108,3 124,0 139,5 155,0
95 16,4 32,6 49,2 65,6 82,0 98,4 114,8 131,2 147,6 164,0
100 17,2 34,4 51,6 68,8 86,0 103,2 120,4 137,6 154,8 172
36. Составы электролитов и режимы цинкования
Компоненты и режимы Номер электролита
1 2 3
Состав (в г'л):
сернокислый цинк 200—300 215—430 230—250
» натрий 50—100 50—100 80—100
» алюминий 30 30—35 25—30
алюмокалиевые квасцы — — 25—30
декстрин 8—10 — 1—2
дису. [ ьфон афта л и нова я кислота — 2—3 —
блескообразователь У2 — — 1,5—2,0
» ДЦУ — — 1,0
Режим кислотности (pH) 3,5—4,5 3,5—4,5 3,0—4,0
Температура в °C 15 25 15—25 18—25
Плотность тока DK в адм2:
без перемешивания 1—2 — 2,0—2,5
с перемешиванием 3—6 3-8 3,0—4,5
81
Электролит № 1 как наиболее простой по составу получил наибольшее
применение для цинкования деталей па подвесках и в ваннах колокольного
или барабанного типа.
Электролит № 2 служит для получения блестящих цинковых покры-
тий после осветления путем погружения на 1—3 сек в раствор следующего
состава. 150 г/л хромового ангидрида; 3—5 мл/л серной кислоты или 50 г/л
азотной кислоты
В электролите .Vs 3 блестящие покрытия образуются непосредственно
в ванне без осветления покрытия. Добавки ДЦУ (ГОСТ 6858—69) и У2
(ТУ 4250—52) выпускаются Заволжским химическим комбинатом.
С целью интенсификации процесса цинкования и значительного сни-
жения наводороживання при покрытии термосбработанных деталей при-
меняют борфтористоводородный электролит следующего состава (в г/л):
280—300 борфтористоводородного цинка; 28—30 борфтористоводородного
аммония; 28—30 хлористого аммония; 0,5—I солодкового корпя; pH 1—2.
Величина pH поддерживается добавлением борфторнстоводородной ки-
слоты.
Выход по току при расчете продолжительности процесса следует при-
нимать равным 90%.
Для покрытия сложиоредьефных изделий применяют электролит со-
става 120—150 г/л сернокислого цинка; 50—100 мл/л диспергатора НФ
(сорта Л пли В); 200—250 г^л хлористого аммония; 30—35 г л уксусной
кислоты или уксуснокислого аммония; pH 4,5—6,0 Температура элек-
тролита 18—35° С, плотность тока DK= 1,0-ь 3,0 ц-дм*.
Диспергатор НФ — жидкость темного цвета, содержащая основной
продукт в количестве 35%. Диспергатор выпускается Новомосковским
анилинониточпым комбинатом (Тульская обл).
Приготовление электролита. Каждый из компо-
нентов взвешивают в соответствии с заданным составом и объемом электро-
лита, растворяют в отдельных порциях горячей воды, после чего все рас-
творы заливают через суконный фильтр в ванну, которая затем доливается
водой до рабочего уровня.
Декстрин растворяют в небольшом количестве холодной воды в также
вводят в ванну, затем электролит подогревают до 70° С при непрерывном
помешивании. Электролит анализируется и, если его состав отличается
от принятого, корректируется добавлением необходимых компонентов.
Приготовленный электролит рекомендуется проработать током в те-
чение нескольких часов, для чего на катодную штангу ванны завешиваются
стальные листы, которые цинкуются при катодной плотности тока 0,7—
1,0 а/дм1.
Методика приготовления борфтористоводородного электролита ана-
логична методике приготовления фторборатпого электролита свинцевания
(см. стр. 103).
Наиболее распространенные неполадки, а также причины, вызывающие
их, представлены в табл. 37.
Цинкование в цианистых электролитах. Составы электро-
литов и режим ы. Цианистые электролиты, обладающие высокой
рассеивающей способностью, применяются для покрытия деталей сложной
формы.Цинк в электролите находится в виде комплексного-аниона Zn (CN)^ .
Составы электролитов н режимы цинкования представлены в табл 38.
Электролит № 1 позволяет после осветления в 3-ироцеитном растворе
азотной кислоты получать полу блестящие покрытия. Электролит № 2 от-
личается от электролита № 1 возможностью применения повышенных плот-
ностей тока и более высокой скоростью осаждения покрытия, что обуслов-
ливается также и повышенным значением выхода но току. Электролит № 3
82
37. Основные неполадки при цинковании
в кислых электролитах
Характер дефектов Причина дефектов Способ устранения
Образование темных губчатых покрытий, полосчатость 1. Наличие в элек- тролите солен элек- троположительных металлов. 2. Наличие в элек- тролите органиче- ских примесей 1.11роработать под- кисленный до pl I 2—3 электролит током. 2. Добавить пере- кись водорода и про- работать током
Образование темных кр у п по кр и стал л и чес к их покрытий. «Пригар» углов и острых кромок деталей 1. Повышенная плотность тока илн tнизкая концентра- ция солей цинка. 2. Повышенное значение pH 1. Снизить , плот- ность тока на катоде. Увеличить концен- трацию цинка 2 Подкислить элек- тролит серной кисло- той до pH 3,5—4,5
Светлые, но шерохо- ватые осадки цинка Наличие в элек- тролите анодного шлама, гидрооки- сей, механических загрязнений Отфильтровать электролит
Образование пятни- стых неравномерных покрытий Накопление в электролите солен железа Добавить перекись водорода (до 0,5 лл, л) в нагретый до 70 С электролит и после подщелачивания со- дой до pH 5,2— 6,0 — отфильтровать
Темные осадки цин- ка, получающиеся даже в свежем электролите и при низких плотностях тока Некачественный декстрин или другие добавки Проработать током при pH 2—3
83
Продолжение табл. 37
Характер дефектов Причина дефектов Способ устранення
Шелушение покры- тия Загрязнение элек- тролита органиче- скими веществами Отфильтровать электролит через ак- тивированный уголь
Ноздреватость (пит- тинг) и бороздчатость покрытий Загрязнение элек- тролита органиче- скими примесями или гидратами Добавить в элек- тролит перекись водо- рода и проработать током
Ослабление блеска покрытия в электроли- тах блестящего цинко- вания Недостаток бле- скообразователей Добавить блеско- образователь из рас- чета [/3 от нормы
38. Состав электролитов и режимы цинкования
Компоненты и режимы Номер электролита
I 2 3 4
(летав (в г!л):
окись цинка 40—45 55-65 8—10 40 45
цианистый натрий (об- 75—85 80—100 18 20 60—100
щий)
едкий натр 70-85 — 70 70—75
едкое кали 35 — —
сернистый натрий 0,5—5,0 — — —
молибдат натрия — — — 3
глицерин 3-5 — — —
тиамочевина — — — 6
клен — 1—2 — —
Режим:
температура в СС 15—25 30—35 15 -25 20-25
Плотность токз DK в о'й.и2:
без перемешивания 1 4 4 8 0.5—2,5 3—5
с перемешиванием 5-8 — — —
Выход по току в % 80—70 90—60 80—70 80—70
84
(малоциаиистый) рекомендуется применять для покрытия деталей в коло-
колах и барабанах. Электролит № 4 — один из вариантов электролитов
блестящего цинкования.
С целью улучшения структуры покрытия, а также некоторой интен-
сификации процесса цинкования применяют реверсирование тока, т е
изменение полярности тока па ваннах Наиболее эффективным является
реверсирование тока при длительности катодного периода 10 сек и анодного
1 сек Реверсирование позволяет повысить плотность тока на 40—50%.
Приготовление и корректирование элек-
тролита. Цианистый натрий и едкий натр в количествах, соответствую-
щих составу, растворяют в отдельных объемах горячей воды. Растворе-
ние цианистого натрия и введение в раствор окиси цинка необходимо про-
изводить в вайнах с бортовой вытяжной вентиляцией, соблюдая необхо-
димые меры предосторожности, так как цианистые соединения отличаются
большой токсичностью. Окись цинка добавляется к небольшому коли-
честву воды и тщательно перемешивается до пастообразного состояния,
затем полученную массу при энергичном перемешивании вводят в раствор
цианистого натрия. Для ускорения процесса растворения окиси цинка
желательно раствор подогреть до 60—70° С. Вместо окиси цинка можно
использовать свежеосаждепный гидрат окиси ципка, который, в свою
очередь, приготовляют из сульфата ципка посредством осаждения раство
ром NaOH
После растворения окиси ципка добавляют NaOH, затем раствору
дают отстояться и чистый раствор сливают в рабочую ванну.
Сернистый натрий и глицерин добавляется в последнюю очередь.
После введения всех компонентов ванну доливают водой до рабочего
уровня, раствор тщательно перемешивают и отбирают пробу для хнмиче
ского анализа.
По данным анализа электролит корректируют. В свежеприготовлен-
ном электролите производят пробное цинкование посредством загрузки
железных листов па катодную штангу ванны. Если при этом цинковое
покрытие получается темным вследствие наличия в электролите ионов
тяжелых металлов, то производят проработку электролита на «случайных»
катодах в течение нескольких часов до получения светлых покрытий или
вводят небольшую добавку сернистого натрия.
Корректирование цианистых электролитов заключается в периодиче-
ском добавлении в них цианистого натрия и едкого натра на основании
Данных анализа. При необходимости добавления окиси цинка ее раство-
ряют в отдельной порции NaCN или NaOH. в зависимости от наличия этих
компонентов в ванне
Глицерин и сернистый натрий, как правило, добавляют исходя из
внешнего вида покрытия, обычно при двухсменной работе ванны цинкова
ння необходимо через два-три дня добавлять Na2S из расчета 0.1—0,3 г/л
В процессе цинкования в результате нарушения режимов работы или же
вследствие попадания в электролит каких либо вредных примесей наблю-
даются неполадки, основные из которых приведены в табл. 39.
Ц нкование в аммиакатных электролитах. Составы электро-
литов и р е ж и м ы. С целью замены цианистых электролитов
в производственной практике широкое применение получили аммиакатные
электролиты, в которых цинк находится в виде комплексного катиона
Zn (NHsp; К Аммиакатные электролиты обладают хорошей рассеивающей
способностью и пригодны для цинкования сложноретьефиых деталей
Состав электролитов и режимы цинкования представлены в забл. 40
Электролит № 1 относится к наиболее распространенным электроли
там, характеризующимся, однако, относительно низкой плотностью тока
85
39. Неполадки при цинковании в цианистых электролитах
Характер дефектов Причина дефектов Способ устранения
Темный цвет цинко- вого покрытия Наличие в элек- тролите солей тяже- лых металлов Добавить 3—4 г!л сернистого натрия
Медленное наращи- вание цинкового покры- тия, сопровождаемое газовыделением на ка- тоде Избыток цианидов в электролите Добавить окиси цинка
Образование белой пленки на анодах и сни- жение концентрации цинка в электролите Пассивирование анодов вследствие их малой поверхно- сти или недостатка цианидов Очистить аноды стальной щеткой. Увеличить анодную поверхность. Доба- вить цианиды
Плохо покрываются цинком углубленные участки деталей 1 Высокая кон- центрация цинка. 2. Низкая кон- центрация NaCN от- носительно цинка. 3. Высокая тем пература электро- лита 1. Снизить концен- трацию цинка, при- мени в ста л ь н ые а 1 годы. 2. Добавить циа- ниды. 3. Снизить темпе- ратуру электролита
Хрупкость покрытия Загрязнение элек- тролита органиче- скими примесями Профильтровать че- рез активированный уголь
Покрытие из электро- литов блестящего цин- кования плохо освет- ляется в HNO3 Попйдауие в элек- тролит солей меди, свинца, олова или солей меди в раство- ре для осветления Добавить 3—4 г/л сернистого натрия
Кристаллизация со- лей па стенках ваииы. Трудность введения добавок из-за плохой растворимости солен Накопление кар- бонатов более 100 г/л Добавить хлори стый барии для оса ждения карбонатов или подвергнуть электролит вымора- живанию
SG
Продолжение табл. 39
Характер дефектов Причина дефектов Способ устранения
Ухудшение блеска цинкового покрытия в ваннах блестящего цин- кования 1. Перегрев элек- тролита до темпера- туры выше 40° С. 2. Низкая катод- ная плотность тока. 3. Недостаток бле- скообразователей 1. Снизить темпе- ратуру электролита. 2. Увеличить ка- тодную плотность то- ка. 3. Повысить со- держание блескооб- разователя
Отслаивание (взду- тие) покрытия 1. Некачественная подготовка деталей перед покрытием. 2. Наличие по- верхностных дефек- тов металла вслед- ствие- сильной на- гартовки при дефор- мациях 1. Улучшить под- готовку поверхно- сти. 2. Изменить тех- нологию изготовле- ния деталей
Интенсивное выделе- ние водорода; цник не осаждается совсем 1. Загрязнение электролита хромо- вым ангидридом. 2. Большой избы- ток цианидов 1. Добавить в элек- тролит восстанови- тель, например ги- дросульфит натрия. Проработать током. 2. Добавить окись цинка
40. Состав электролитов и режимы цинкования
Компоненты и режимы Номер электролита
1 2* 3
Состав (в г'л):
окись цинка 12—15 40—60 90—120
хлористый аммоний 240—260 240—260 280—350
борная кислота 20-25 — —
технический уротропин 40-60 —
столярный клей 1—2 2—4 5—7
Режим:
величина pH 6,5—6,7 8,2—8,3 7,8—8,4
температура электроли- 18-30 18—25 18—25
та в °C
плотность тока DK 0,5—1,0 1.0-3,0 3—6
в а-‘дм2
выход по току в % 97—98 98—95 98
* В состав электролита № 2 входит 100- -120 мл/,1 25-г троцентного
аммиака
87
на катоде. Электролит >'» 2 обеспечивает большую рассеивающую способ-
ность, чем электролиты № 1 и 3, н достаточно высокую катодную плотность
тока; недостатком электролита является повышенная летучесть аммиака.
Электролиты № 1 и 2 весьма эффективны при цинковании деталей в колоко-
лах или барабанах. Элеюролит К» 3 предназначен для цинкования при
повышенных плотностях тока, но значительная концентрация солей в элек-
тролите приводит к кристаллизации их на поверхности анодов, а иногда
на стенках ванны в результате охлаждения.
Приготовление электролита. К концентрированному
раствору хлористого аммония прибавляется при непрерывном помешива-
нии окись цинка или гидрат окиси цинка до полного растворения. Для
ускорения процесса растворения окиси цинка рекомендуется подогреть
раствор до 40—60° С.
41. Неполадки при цинковании в аммиакатных электролитах
Характер дефектов Причина дефектов Способ устранения
Осадки цинка темио- серые, иногда губчатые Попадание приме- сей соле.й тяжелых металлов. Низкое содержание клея 1. Проработать электролит током. 2. Добавить клей в электролит. 3. Обработать электролит цинко- вой пылью
Осадки цинка шеро- ховатые, иа внутренних поверхностях покрытие отсутствует Недостаток хлори- стого аммония Увеличить содер- жание хлористого аммония
На краях деталей об- разуется «зага]» и губчатый осадок Завышена плот- ность тока, понижена температура элек- тролита Снизить плот- ность токе: подо- греть электролит
Образование осадка белого цвета на стенках ванны и анодах Кристаллизация избыточных солей цинка вследствие по- нижения температу- ры электролита Подогреть элек- тролит
Обильное газовыдс- лсннс на катоде Недостаток цинка в электролите Увеличить со дер жаине цинка
Светлые, шерохова- тые осадки цинка в ви- де крупчатых насосов Наличие в электро- лите анодного шлама или других взвешен- ных частиц Профильтровать электролит
88
Борная кислота растворяется в горячей воде в отдельном объеме.
Столярный клей перед введением в электролит предварительно зама-
чивают в холодной воде для набухания, после чего растворяют в горячей
воде.
Приготовленные растворы комплексной соли цинка и борной кислоты
декантируют или перелива от через суконный фильтр в рабочую ванну,
куда затем добавляется раствор клея или других компонентов. Свежепри-
готовленный электролит нуждается в i роработке током на «случайных»
катодах. Проработку постоянным током следует вести при катодной плот-
ности тока 0,25—0,3 п/йи2 до получения однотонных светлых осадков
цинка без губчатых и депдрнтообразных отложений. Продолжительность
проработки зависит от чистоты химикатов, нспо тьзованпых для приго-
товления электролита, и может изменяться от 1 до 10 а-ч на 1 л электролита.
Наиболее часто встречающиеся неполадки представлены в табл. 41.
Цинкование в цинкатных электролитах. Составы электро-
литов и режимы. Цинкатные электролиты являются до некоторой
степени заменителями цианистых и служат для покрытия деталей сложной
фор 1ы. G цинкатных электролитах цинк находится в виде аниона ZnO>—.
Эти электролиты дешевы и имеют простой состав. Высокая электропровод-
ность позволяет использовать источники тока с низкими напряжением.
Состав электролитов и режимы цинкования приведены в табл. 42.
42. Составы электролитов и режимы цинкования
Компоненты и режимы Номер электролита
1 2
Состав (в г/л):
цинк (в пересчете иа металл) 8—10 40—50
едкий натр 70—100 200—220
олово (в пересчете на металл) в виде сталиата натрия 0,2—0,5 0,15—0,25
Режим:
температура в °C 60 60—70
Плотность тока DK в а/дм2:
без перемешивания 1,2 —
с перемешиванием 2,0—2,5 1,5—2,0
Электролит № I относится к числу более распространенных, обла-
дает лучшей рассеивающей способностью, чем электролит № 2, который
рекомендуется применять для осаждения толстых цинковых покрытий
(24—30 мкм).
Приготовление электролита. Едкий натр в коли-
честве, необходимом по расчету, растворяют в небольшой порции воды,
налитой в ванну, и подогревают до 90—100° С. Затем при непрерывном
помешивании вводят окись цинка и после ее растворения дол: вают ванну
водой до рабочего уровня.
89
Олово вводится в ванну в виде чпыреххлористого олова нли стаииата
натрия. При наличии в цехе ванны щелочного лужения можно использо-
вать ее электролит вместо солей олова, произведя соответствующий пере-
счет.
Основанье неполадки цинкатных электролитов приведены в табл. 43.
43. Неполадки цинкатных электролитов
Характер дефектен Причина дефектов Способ устранения
Темный (губчатый) осадок цинка 1. Низкое содер- жание олова. 2. Низкая концен- трация цинка. 3. Повышенная ка- тодная плотность то- ка. 4. Низкая темпе- ратура электролита. 5. Электролит не проработан 1. Добавить четы- реххлористого оло- ва. 2. Добавить оки- си цинка. 3. Снизить катод- ную плотность то- ка. 4. Увеличить тем- пературу электро- лита. 5. Проработать электролит током
Темные непокрытые участки в виде пятен Экранирование де- талей при неправиль- ном расположении их на приспособлении 1 Вменить кон- струкцию присно соблеиия
Отсутствие покрытия по всей поверхности из- делия при низких плот- ностях тока 1 Короткое замы- кание па ванне. 2 . Наличие окисли- телей в электролите (Н>О.;, соли азотиой кислоты и др.) 1. Устранить ко- роткое замыкание. 2. Проработать электролит током
Пассивирование ано дов, сопровождаемое выделением кислорода 1. Недостаток NaOH. 2. Высокое значе- ние анодной плотно- сти тока 1. Добавить NaOH в электролит. 2. Снизить анод- ную плотность тока
Пирофосфатные электролиты. В этих электролитах цинк находится
в виде комплексного аниона Zn (Р«ОТ)3- или Zn (Р2О7)® • Рассеивающая
способность электролита аналогична рассеивающей способности аммиакат
пых и цинкатных электролитов. Рекомендуется электролит следующего
состава (в г!л): 40—50 сернокислого цинка; 150—200 пирофосфата натрия;
5—10 фтористого калия; pH 8—9,5.
90
Доброкачественные покрытия цинка получаются при плотности тока
DK ~ 1 а, дм2 и температуре электролита 50° С.
Пассивирование цинковых покрытий. Для усиления защитных свойств
цинкового покрытия его подвергают специальной химической обработке
в растворах, содержащих соли хромовой кислоты (пассивирование), В ре-
зультате на поверхности покрытия образуются цветные пленки радужных
оттенков.
Перед пассивированием обычно производят осветление в растворе,
содержащем 30—40 г/л азотион кислоты, в течение 3—5 сек. В том случае,
когда азотная кислота введена в состав пассивирующего раствора, эти
операции совмещают.
В табл. 44 даны составы растворов для пассивирования цинковых по-
крытий.
44 Растворы для пассивирования
Компоненты и режимы Номер раствора
I 2 3 4
Состав:
двухромовокислый на- трий (или аммоний) в г/л 200 15—25 — 200—250
хромовый ангидрид в г/л , — — 100—150 — -
серная кислота (уд. вес 1,84) в мл!л 10 — 5—10 5—6
азотная кислота (уд. вес 1,4) в мл/л — 10-20 15-20 60—75
сернокислый натрий в г/л — 10—20 — 4—6
Режим:
температура раствора в °C 15—20 15—25 15—25 18—25
продолжительность об- работки в сек 5—10 10—60 20—30 25-30
Раствор № 1 применяется для получения радужных пленок на дета-
лях, покрываемых на подвесках. Раствор № 2 обеспечивает получение
более термостойких пленок и может применяться для пассивирования дета-
лей, подвергающихся обезводороживапню при температуре 200—250° С.
Раствор № 3 применяется для пассивирования деталей, покрываемых в ба-
рабанах на автоматических и тсльфериых линиях. Раствор № 4 рекомеи
дуется для получения светлых полублестящих пленок, обеспечивающих
повышенные декоративные качества изделий. В этом слхчае двухромово
кислый натрий заменяется двухромовокислым аммонием. После хроматной
обработки следует двухкратная промывка и осветление хроматной пленки
в течение 25—30 сек в растворе, содержащем 50—60 г/л трииатрнйфосфата
при комнатной температуре.
91
26. Кадмирование
Кадмирование стальных деталей с целью защиты их от коррозии
весьма распространено в приборе- и машиностроении.
В отличие от цинка кадмии более стоек в кислых растворах н нераство
рим в щелочах. В условиях воздействия атмосферы, насыщенной морскими
испарениями п солевыми брызгами, кадмиевое покрытие лучше защищает
от коррозии, чем цинковое. Физико-химические свойства кадмия приве-
дены в гл. 1 Толщина покрытия в зависимости от условий эксплуатации
составляет 9- 15 мкм для средних условий эксплуатации и 18—24 ллл
для жестких условий эксплуатации. Для деталей, подвергающихся воз-
действию морской или горячей воды, толщина покрытия увеличивается
до 45 мкм. Кадмиевые покрытии аналогично цинковым подвергают пасси-
вированию.
Кадмирование осуществляют в кислых, цианистых и аммиакатных
электролитах.
Данные о скорости осаждения кадмия за 1 ч в зависимости от плот-
ности тока и выхода по току приведены в табл. 45.
45. Скорость осаждения кадмия
Плот- ность, в al дм- Скорость осаждения в мкм/ч при выходе по току в %
75 80 85 90 95 100
0,5 9,1 9,7 10,3 10,9 11,5 12,1
1,0 18,2 19,4 20,6 21,8 23,1 24,2
2,0 36,4 38,7 21,1 43,6 46,2 48,4
30 54,6 58,3 62,0 65,4 69,3 72,6
40 72,8 77,6 82,5 87,2 92,4 98,8
50 91 97 103 109 115 121
60 109,2 116,6 124 130,8 138,6 145,2
70 127,4 136 144,6 152,6 161,7 169,4
8,0 115,6 155,2 165 174,4 184,8 197,6
10,0 182 194 206 218 231 242
Кадмирование в кислых электролитах. Составы электроли-
тов и режимы. Кислые электролиты кадмирования применяют
преимущественно для покрытия деталей несложной формы. Состав элек-
тролитов и режимы процесса приведены в табл 46. Электролит № 1 наи-
более известен в практике гальванических цехов Осадки кадмия no.iv-
чаются крупнозернистыми. Электролит № 2 характеризуется более высо-
кой рассеивающей способностью; его применение возможно прн повышен-
ных плотностях тока.
Эчектролит № 3 рекомендуется вместо цианистого, так как обладает
хорошей рассеивающей способностью и позволяет получать мелкозернистые
покрытия. Сведения о диспергаторе НФЛ даны на стр. 82.
92
46. Составы электролитов и режимы электролиза
Компоненты it режимы Номер электролита
I 2 з •
Состав (в г)л)-
сернокислый кадмий 50—65 — 50
. борфтористоводородный — 140 —
кадмий
сернокислый аммоний 30—35 — 250
> алюминий 25—30 — —
уротропин — — 15—20
борфтор истоводо роди а я — 35—40 —
кислота
столярный клей 0 5—0,7 1—2 —
вещество ОП-10 — — 0, —1,2
кислотность рП 3,5—5,5 — 4,0—6,0
Режим:
температура в СС 15—25 20—50 25—35
Плотность тока DK в а/дм2:
без перемешивания 0,5—1,0 3—8 0,8—1,2
с перемешиванием 1,0—2,0 — ' 1,2—1,5
Выход по току в % 97—98 96—98 96—98
* В состав электролита № 3 входит 50—100 жл/л диспергатора НФЛ.
Приготовление электролита. Приготовление кислых
электролитов заключается в раздельном растворении компонентов в не-
больших порциях воды и после отстаивания — в совмещении этих раство-
ров в общей ванне. Клей перед введением в ванну намачивают до иабуха
пия, после чего растворяют в горячей воде. При отсутствии борфтористово
дородного кадмия его можно приготовить растворением окиси кадмия
в борфтористоводородной кислоте, которую получают, прибавляя неволь
шими порциями при помешивании борную кислоту к плавиковой. При
этом на каждые 200 г технической (40-процентной) плавиковой кислоты
берут 60 а борной кислоты. Для удаления вредных примесей приготовлен-
ный электролит прорабатывают постоянным током в течение 9—10 ч при
плотности тока 0,5—0,8 а/дм~.
Неполадки, встречающиеся при кадмировании в кислых электролитах
приведены в табл. 47. В таблицу ие включены такие общие для электроли-
тических покрытий дефекты, как подгар, отслаивание, шероховатость и т. и.
Кадмирование в цианистых электролитах. Составы электро-
литов и режимы Цианистые электролиты кадмирования имеют
большее применение, чем кислые, так как цианистые электролиты обеспе-
93
47. Неполадки при кадмировании в кислых электролитах
Характер дефектов Причина дефектов Способ устранения
’ Блестящие ПО- ЛОСЫ иа покры- тии I. Попадание в элек- тролит органических ве- ществ. 2. Присутствие в элек- тролите солей никеля, кобальта Проработать элек- тролит током при плот- ности тока DK = 0,3-5- -5-0,8 а!д.чг
Г убчатое тем- ное покрытие 1. Повышенное значе- ние pH. 2. Налично в электро- лите солен меди, сурьмы и т. п. 3. Повышенная катод- ная плотность тока. 4. Недостаток коллои- дов 1. Подкислить элек- тролит до pH 3,5. 2. Проработать то- ком при DK — 0,2-5- -4-0,5 а! дм1. 3. Снизить плотность тока. 4. Добавить клей
Появление на анодах налета белого цвета Наличие евница в анодах Периодически зачи- щать аноды
чнвают получение более мелкозернистых п равномерных по толщине по
крытнй кадмием. Составы цианистых электролитов и режимы электролиза
приведены в табл 48.
Электролиты № 1 и 2 принципиальных раз. ичий не имеют; электролит
№ 1 позволяет получать более гладкие, полу блестящие покрытия.
Приготовление и корректирование электро-
лита. В небольшом объеме горячей воды растворяют цианистый натрий,
соблюдая все правила обращения с сильнодействующими ядовитыми ве
ществамп. Пос. е отстаивания раствора в пего вводят при помешивании
окись кадмия пли свежеосаждеппый гидрат окиси кадмия до полного рас-
творения осадка. Полученный раствор сливают с помощью сифона в рабо
чую ванну; туда же через фильтр вводят растворенные отдельно в горячей
воде сульфат натрия и сульфат никеля После добавления всех компонентов
ванна доливается водой до рабочего уровня.
Сульфированное касторовое масло готовят следующим образом. На
4 вес. ч. касторового масла берут 1 вес. ч. концентрированной серной
кислоты (уд. вес. 1,84); серная кислота малыми дозами при непрерывном
помешивании приливается к касторовому маслу; при этом происходит
значительное газовыделепие. Реакция су.и>фировання заканчивается по
прекращении газовыделепия. После выдержки в течение 10—12 ч смесь
отстаивается, образовавшийся верхний слой водного раствора сливается,
а оставшееся сульфированное масло нейтрализуется раствором каустической
соды до щелочной реакции и вводится в электролит для кадмирования.
Приготовленный электролит подвергают анализу и корректируют, до-
бавляя необходимые количества цианистого натрия, сульфата натрия,
окиси кадмия.
94
48. Состав цианистых электролитов кадмирования
и режимы электролиза
Компоненты и режимы Номер электролита
1 2
Состав (в г/л):
кадмий (в пересчете на металл) 30—36 35—45
цианистый натрий (общий) 120—150 90—130
сернокислый натрий 45—50 40—50
» никель 1—2 1—2
едкий натр 15—20 20-30
сульфированное касторовое мас- ло Режим: 8—10 —
температура в °C 15—30 18—25
плотность тока DK в а дм2 1—2 1,5—2,5
выход по току в % 95 90-95
Корректирование электролита в процессе работы заключается в до-
бавке перечисленных солей, а также при ухудшении блеска покрытий в до-
бавлении сульфата никеля н сульфированного масла в количестве 15—20%
от первоначального.
Основные неполадки кадмирования в цианистом электролите пред-
ставлены в табл. 49.
Пассивирование кадмиевых покрытий. Для повышения коррозионной
устойчивости кадмиевого покрытия применяется дополнительная химиче-
ская обработка кадмия в хроматных растворах, в результате которой па
металле образуются пассивные пленки, аналогичные пассивным пленкам,
получаемым иа цинковых покрытиях.
Операция пассивирования кадмиевых покрытий производится после
так называемого осветления покрытия, которое выполняется погружением
кадмироваииых детален па 2—3 сек в один из следующих растворов: а) рас
твор, содержащий 10—30 г/л азотной кислоты; б) раствор, содержащий
250 г/л хромового ангидрида, 4 г/л серной кислоты и 150 г/л азотной кислоты
Температура растворов 15—25J С, продолжительность обработки 2—
5 сек для раствора а и 5—15 сек для раствора б.
Для пассивирования кадмиевых покрытий применяют растворы
составы которых указаны в табл. 50. Растворы № 1 и 2 различаются кон-
центрацией соединений, содержащих хром, и продолжительностью обра-
ботки. Растворы № 3 н 4 применяются для одновременного осветления и
пассивирования, что особенно удобно в автоматических линиях, где корот
кие циклы трудноосуществимы. Эти растворы весьма эффективны при об-
работке деталей в барабанах с применением тельферпых линий или в ав
томатах.
95
49, Неполадки цианистых электролитов кадмирования
Характер дефектов Причина дефектов Способ устранения
Темные осадки кадмия Примеси солей оло- ва, меди, сурьмы 1. Проработать элек- тролит током при DK = = 0.2+0,5 а,'дм2. 2, Обработать элек- тролит сульфидом на- трия
Темные осадки на катоде и потемнение аподов Недостаток циани- дов и щелочи Добавить в электро- лит цианистый натрий и едкий натр
X ру [[кис осадки при значительном газовыдедении на катоде Наличие органиче- ских примесей Проработать элек- тролит током, профиль- тровать через активи- рованный уголь
Отслаивание и пу- зыри на покрытии 1 11збыток циани- да или недостаток кадмия. 2. Низкая темпе- ратура электролита. 3. Плохая подго- товка поверхности. 4. Попадание в электролит соедине- ний хрома 1. Добавить окись кадмия, 2. Подогреть элек- тролит. 3. Улучшить каче- ство травления, обез- жиривания 4. Обработать элек- тролит сульфидом на- трия
Осадки нормаль- ного качества, но газовыделенне на ка- тоде значительное Избыток едкого на- тра и низкое содер- жание кадмия Добавить окиси кад- мия
Шероховатость покрытия 1. Наличие меха- нических примесей. 2. Повышенная ка- тодная плотность тока 1. Отфильтровать электролит. 2. Снизить плотность тока
Аноды чернеют (пассивируются), электролит мутный 1. Недостаток циа- нидов. 2. Повышена анод- ная плотность тока 1. Добавить циани- ды. 2. Увеличить анод- ную поверхность
Появление бле стящих полос на по- крытии Попадание в элек- тролит органических примесей 1. Профильтровать электролит через акти- вированный уголь. 2. Проработать элек- тролит током
96
50. Растворы для пассивирования кадмия
Компоненты раствора и режимы Номер раствора
1 2 3 4
Состав:
двухромовокислый на- трин в г/л 50—100 15—25 — 25-35
хромовый ангидрид в г/л — 15—25 100—150 —
серная кислота в г/л 2-5 — 5—10 —
азотная кислота в мл/л — 10—20 15—20 3—5
сернокислый натрий в г! л — 10—20 — 9—15
Режим:
температура раствора в СС 15—25 15-25 15—25 15-25
продолжительность об- работки в сек 5—20 10—60 20—30 30—60
27 ЛуЖение (оловянирование)
Олово относится к весьма стойким металлам ио отношению к влажному
воздуху, но в щелочах и кислотах растворяется Физико-химические свой-
ства олова описаны в гл. I. По отношению к железу олово является катод-
ным покрытием и защищает его от коррозии механически при отсутствии
пор Для деталей из меди и ее сплавов олово может служить защитным
анодным покрытием.
Продукты коррозии олова безвредны для человеческого организма,
поэтому олово широко применяется для защиты консервной тары, посуды.
Олово хорошо поддается пайке, по этой причине лужение и осаждение
сплавов олова применяют для деталей различных приборов и радиоаипа
ратуры. Толщина слоя олова в зависимости от назначения изделия реко-
мендуется в следующих пределах (в мкм).
Покрытие жести.................................... 1.5—2.5
Изделия для хранения и приготовления пищевых про-
дуктов ...................................- 12 —15
Детали радиоаппаратуры, подвергающиеся пайке (с под-
слоем никеля) .................................... 9—15
Защита кабеля от действия серы, находящейся в слое ре
зины................................................. 3—6
Герметизация резьбовых соединений . . . ^.............12 —18
Местная защита стали при азотировании ........ 12
Лужение осуществляется в кислых и щелочных электролитах. В табл.51
представлены данные для расчета толщины слоя олова в зависимости от
плотности тока и выхода по току.
1 А. М Ямпольский
51 Скорость осаждения олова
Электролит Выход по току В % Скорость осаждения в якц/ч при плотности тока DK в а/дм*
0.5 ’° 2.0 2.5 3,0 4.0
65 4,9 9,8 11,7 19,6 24,5 29,6 39,2
70 5.3 10,6 15,9 21,2 26,5 31,8 42,4
Щелочной 75 5,7 11,3 17,1 22,7 28,5 34,0 45,4
80 6,0 12,0 18,0 24,2 30,0 36,2 48,4
85 6,4 12,8 19,2 25,7 32,0 38,6 51,4
90 13,5 27,0 40,5 54,0 67,5 81,0 108
91 13,8 27,6 41,4 55,2 69,0 82,8 110,4
Кислый 92 14,0 28,3 42,0 55,7 70,0 83,1 111,5
93 14,1 28,6 42,3 56,2 70,5 84,0 113,0
94 14,3 28,9 42,9 56,9 71,5 85,0 114,1
95 14,4 29,2 43,2 57,5 72,0 85,9 115,1
Лужение в кислых электролитах. Составы электролитов
и режимы. Кислые электролиты обладают достаточно хорошей рас-
сеивающей способностью и устойчивы в эксплуатации. Благодаря более
высокому выходу по току, чем в щелочных электролитах, и возможности
выделения олова из двухвалентных соединений скорость его осаждения
в кислых электролитах более высокая. Условия электролиза представлены
в табл. 52.
Электролит № 1 применяется для получения матовых покрытий, элек-
тролит № 2 — блестящих покрытий.
Приготовление электролитов. При наличии серно-
кислого олова электролит готовят непосредственно растворением соли
в отдельной порции горячей воды, подкисленной серной кислотой Раствор
сернокислого олова сливают через фильтр в рабочую ванну, добавляют
остальную часть серной кислоты, доливают ванну водой до у ровня и вводят
ОПЮ и клей. Клей предварительно замачивают водой до набухания и рас-
творяют в горячей воде.
Прн отсутствии сернокислого олова электролит приготовляют, исполь-
зуя медный купорос. Медный купорос нз расчета 60 г/л растворяют в го-
рячей воде. После добавления к раствору серной кислоты в количестве
50 г/л, нагревания его до 70—80° С в раствор постепенно вводят при интен-
сивном помешивании порошкообразное олово в количестве 35—40 г/л.
При этом олово переходит в раствор, а медь выпадает в осадок.
Для приготовления порошкообразного олова необходимо расплавлен-
ное олово растирать во время его остывания с помощью жесткой ткани
(брезент), на которую олово льют небольшими порциями.
Состав Других кислых электролитов лужения (в г/л): 180—200 борфто-
ристоводородного олова; 45—60 борфторпстоводородной кислоты; 25—
30 борной кислоты; 3—5 столярного клея. Лужение в этом электролите
98
52. Электролиты кислого лужения и режимы лужения
Компоненты н режимы Номер электролита
1 2
Состав (в г/л): сернокислое олово 40-50 40—60
серная кислота 50—80 45—100
сернокислый натрий 50 —
эмульгатор ОП-7 пли ОП-Ю 2-10 0,25—2,0
трилон Б — 1—10
пирокатехин — 0,1—0.5
столярный клей 2—3 —
Режим: температура электролита в °C 15-25 18—25
Плотность тока DK в а! дм-: без перемешивания 1,5—2 2—4
с перемешиванием 3-4 До 7
Выход по току в % 90—95 95
ведут при температуре 18—25° С, плотности тока DK до 10 a/dsfi. Выход
по току 95%.
Состав галогенидного электролита (в г/л): 40—50 хлор ютого олова,
0,5—1,0 соляной кислоты; 50—60 фтористого натрия, 5—7 хлористого
натрия; 1,0 желатина Температура электролита 18—25° С, плотность
тока Dk — 0 5—1,0 а-дм'-, с перемешиванием 2—3 а/Дя3 Выход по току
95—98%.
Основные неполадки, встречающиеся при лужении, даны в табл. 53.
Лужение в щелочных электролитах. Составы электроли-
тов и режимы. Щелочные электролиты обладают очень хорошей
рассеивающей способностью н позволяют получать достаточно равномер-
ные покрытия на деталях, даже когда они подвергаются лужению навалом
в корзиночных приспособлениях Составы электролитов и режимы лужения
приведены в табл. 54.
Эяектролпт № 1 наиболее употребителен, он обеспечивает достаточно
высокие плотности тока и стабилен в работе. Электролит № 2 рекомендован
для работы при высоких катодных плотностях тока при покрытии лент
проволоки и т. п. Аноды в этом электролите стальные (нерастворимые)
Электролит № 3 наиболее прост по составу, но не обеспечивает возможности
интенсификации процесса лужения.
Приготовление электролита. Электролиты приго-
товляют путда растворения хлористых солей олова, обычно хлористого
олова (SnCl2-2H.O): четыреххлористое олово малопригодно, так как без-
водное четыреххлористое олово представляет собой сильно дымящую
жидкость, и необходима соблюдать очень сложные меры предосторожно-
сти при его растворении.
99
53. Неполадки при лужении
Характер дефектов Причина дефектов Способ устранении
Темные покрытия Наличие меди в электролите Проработать элек- тролит током или доба- вить порошкообразное олово, после чего от- фильтровать электро- лит
Осадки олова крупнозернистые, по краям детален обра- зуются дендриты 1. Недостаток в электролите клея или ОП-Ю. 2. Велика катод- ная плотность тока 1. Добавить клен илн ОП-Ю. 2. Снизить ток на ванне
Шероховатость покрытий Загрязнение элек- тролита механически- ми примесями Отфильтровать элек- тролит
Неоднородная структура покрытия по поверхности де- тали Расслоение элек- тролита Перемешать электро- лит
Помутнение элек- тролита Недостаток серной кислоты Добавить серной кис- лоты
54. Щелочные электролиты лужения
Компоненты и режим Номер электролита
I 2 з
Состав (в г/л): станпат натрия едкий натр (свободный) едкое кали (свободный) уксуснокислый натрий Режим: температура в СС плотность тока DK в а/дм2 выход по току в % 80—100 10—15 15—30 65—70 2-3 70—80 120—150 20—25 90 6—10 80 40—43 35—40 65—70 0,8-1,5 65
|С0
В подогретый раствор двухлористого олова вводится раствор едкого
натра, при этом образуется раствор станнита натрия (Na2SnQ2); количе-
ство хлористого олова и едкого натра рассчитывают исходя из принятого
состава электролита.
Подученный раствор станнита натрия затем окисляется в стапнат
введением перекиси водорода, а также посредством проработки электро-
лита с частично пассивированными оловянными анодами. При этом, как
указывалось выше, аноды растворяются с образованием четырехвалеитцых
ионов олова, а выделяющийся на анодах кислород окисляет Sn2+ в Sn4+.
Окисление олова может осуществляться также и проработкой электролита
с оловянными и стальными анодами, соотношение площадей которых со-
ставляет 5 : 3.
После того как процесс окисления закончен, о чем судят по отсутствию
губчатого покрытия, ванну доливают водой до рабочего уровня и коррек-
тируют по данным химического анализе.
В процессе приготовления электролита необходимо его прорабатывать
током с частично запассивпрованнымн оловянными анодами.
Раствор станната натрия можно приготовить и путем электрохимиче-
ского растворения оловянных анодов Электролитом служит раствор NaOH,
подогретый до температуры 60—70° С, концентрацией NaOH в начале
процесса должна составлять 20—30% от расчетного количества. По мере
накопления олова в электролите NaOH постепенно вводится до расчетного
количества.
В качестве анодов завешивают оловянные пластины; катодами служат
стальные или никелированные полосы. Анодная плотность тока должна
быть равна 2—4 а/с>.иг, чтобы обеспечить растворение анодов с образованием
олова в виде Sn1+. С целью уменьшения количества олова, осаждающегося
на катоде, катодная плотность тока должна быть возможно большей, что
достигается уменьшением поверхности катодов
Для ускорения процесса накопления олова в электролите рекомен-
дуется катоды заключать в пористые керамические сосуды (диафрагмы),
которые препятствуют проникновению попов олова в катодное простран-
ство. Накопление станната производится непосредственно в рабочей ванне.
Электрохимический способ приготовления станната натрия, несмотря
па большую длительность, является весьма эффективным, так как он обес-
печивает максимальную чистоту электролита и не вызывает накопления
хлоридов в электролите, способствующих коррозии стальных стенок ванны.
В процессе эксплуатации ванн щелочного лужения встречаются от-
дельные неполадки, перечень которых и причины, вызывающие их, при-
ведены в табл. 55.
Осаждение оловянного покрытия, легированного висмутом (сплав
олово висмут). Оловянные покрытия, как отмечалось выше, хорошо
поддаются пайке при условии, если детали поступают па операцию пайки
сразу же после электролитического лужения или после непродолжитель-
ного хранения Добавление к олову незначительного количества висмута
(от 0,3 до 5%) существенно улучшает стабильность поверхностных свойств,
п такое покрытие сохраняет способность к пайке после длительного храпе
пня. Опыт заводского применения процесса лужения с осаждением сплава
олово—висмут свидетельствует о возможности более чем годичного хра-
нения луженых деталей перед операцией пайки, которая выполнялась
после этого без затруднений. Осаждение покрытия осуществляется в элек-
тролите следующего состава (в г/л) 45 -60 сернокислого олова; 100—130
серной кислоты; 5—8 смачивателя ОП 7, 0 5—5 мездрового клея (чешуи
чатого); 0,3—1,5 азотнокислого висмута; 0,2—0,5 хлористого натрия
Режим электроосаждения сплава: температура электролита 18 25 С,
плотность тока DK ~ 0,5 а!дм*.
101
55. Неполадки при щелочном лужении
Характер дефектов Причина дефектов Способ устранения
Темные губчатые осадки, интенсив- ные газовыделен и я на катоде 1. Высокая катодная плотность тока. 2. Большое содержа- ние щелочи. 3. Наличие двухва- лентного олова 1. Снизить плот- ность тока. 2. Добавить соли олова. 3. Добавить пере- киси водорода
Потемнение ано- дов Высокая анодная плотность тока Увеличить анод- ную поверхность
Помутнение рас- твора, на анодах бе- лый налет Недостаток щелочи в электролите Добавить едкого натра
Обычно применяемая толщина покрытия сплавом олово—висмут со-
ставляет 3—12 мкм. При непрерывной работе ванны необходимо в нее’
один раз в неделю добавлять клен из расчета 0,2 г/'л и 0,4—0,6 г!л вещества
ОП-7. Остальные компоненты добавляются на основании данных химп-
ческого анализа При наличии в электролите висмута в пределах рецеп-
туры и уменьшении его содержания в покрытии следует добавить в элек-
тролит 0,1—0,2 г/л хлористого натрия.
Покрытие деталей можно осуществлять как на подвесках, так и в ко-
локолах нли барабанах. Следует иметь в виду, что оловянные аноды, на-
ходясь в электролите без тока, реагируют с солями висмута, в результате
чего происходит контактное вытеснение висмута из раствора по реакции
3Sn + 2Bi3+ -» 3Sn2+ + 2Bi
и снижение концентрации висмута до малозаметных следов; в этом слу-
чае на катоде осаждается чистое олово. С целью исключения подобного
явления ие рекомендуется оставлять аноды в ванне без тока, для этого
аноды необходимо извлекать из ванны по окончании работы, а в переры-
вах между за1рузками перевешивать один из анодов на катодную штангу
для того, чтобы оловянные аноды всегда были под током.
Покрытие «кристаллит». В практике декоративных покрытий широ-
кое применение получил специальный вид декоративного лужения, на-
зываемый кристаллитом. По внешнему виду покрытие подобно крпсталл-
лаку, по своей узорчатости сходно с изморозью на стекле. Подобная от-
делка широко применяется при изготовлении настольных ламп, фурни-
туры, пылесосов н т. п. Защитные свойства такого покрытия обеспечи-
ваются слоем олова и лаковой пленкой.
Сущность этого способа заключается в том, что изделия, подвергнутые
лужению с образованием слоя толщиной 3—4 мкм (обычно в кислых элек-
тролитах), оплавляют в печах при 280—350° С и охлаждают. Термообра-
ботку заканчивают после того как цвета побежалости на поверхности по-
крытия приобретают фиолетовый оттенок После охлаждения произво-
дится повторное лужение тонким слоем в том же электролите. При этом
I роисходит выявление границ зерен первого оплавленного слоя олова,
102
так как условия электроосаждепия по границам зерен и участкам кристал-
лов различны. Тонкин слой олова, выявивший структуру подслоя, при-
дает поверхности требуемый узорчатый вид.
Для создания лучшего декоративного вида облужепные изделия до-
полнительно покрывают цветными лаками или же подвергают электрохи-
мическому окрашиванию посредством катодной обработки в растворах
медного купороса с добавкой тетраборатов.
28. Свинцевание
Свинец — химически стойкий материал, не растворяющийся в серной
кислоте, а также в слабой соляной кислоте. Свинцовые покрытия приме-
няются главным образом для защиты изделий от воздействия сернокислых
растворов, а также для защиты от действия рентгеновых лучей. Толщина
слоя свинца находится в пределах 50—200 мкм.
Составы электролитов и режимы. Свинец оса-
ждается преимущественно из борфтористоводородных и кремнефтористово-
дородных электролитов.
В табл. 56 приведены данные о скорости осаждения свипца из кислых
и щелочных электролитов.
56. Скорость осаждения свинца
Плот- ность тока в а/дя: Скорость осаждения в мкм/ч при выходе по току п %
90 91 92 93 94 95
0,5 15,4 15,5 15,7 15,8 16,0 16,2
1,0 30,8 31,1 31,5 31,8 32,1 32,5
2,0 61,6 62,2 63,0 63,6 64,2 65,0
3,0 92,4 93,3 94,5 95,4 96,3 97,5
4,0 123,2 124,4 126,0 127,2 128 4 130
5,0 154,0 155,0 157,0 159 160,5 162,5
Сост ав борфтористоводородного электролита (в *Ул): 180—200 борфтори-
стоводородного свинца; 40—45 борфтористовоиороДпой кислоты; I сто-
лярного клея. Температура электролита 15—25 С, плотность тока DK до
2 а/дм2, выход по току 90%.
Состав кремнефгористоводоррдного электролита (в г/л) 80—150 крем-
нефтористоводородного свинца; 20—35 кремнефтористоводородной кислоты;
5—6 борной кислоты; 0,5—1 столярного клея. Температура электролита
15—25' С, плотность тока DK = 1-^2 а/дм2, выход по току 95%.
Приготовление электролита. Борфтористоводород-
иый и кремнефтористоводородный свинец приготовляют растворением
окиси свинца (глета) или углекислого свинца в соответствующей кислоте.
Количество окиси свинца определяют расчетом в соответствии с составом
электролита. Борфтористоводородная кислота обычно приготовляется не-
посредственно в рабочей ванне. Для получения 180 г борфтористоводород
кого свинца берут 300 г 40-процентной плавиковой кислоты и 106 г борной
кислоты Вначале готовят борфтористоводородную кислоту, вводя при
103
непрерывном помешивании небольшими порциями борную кислоту в пла-
виковую, разбавленную водой (1 : 1). Затем вводят глет или углекислый
свинец, перемешивая раствор. Кремнефтористоводородный свинец прн-
готов яют, используя 40-процентную кремнефтористоводородную кислоту
(ТУ МХП 227—52). Встречающиеся при свинцевании неполадки представ-
лены в табл. 57.
57. Неполадки при свинцевании
Характер дефектов Причина дефектов Способ устранения
Кр у п позер ни ста я структура покрытия 1. Недостаток клея. 2. Высокая темпера- тура электролита. 3. Пониженное со- держание свободной кислоты 1. Добавить клея. 2. Снизить темпе- ратуру электролита. 3. Добавить бор- фтористоводородной кислоты
Образование шла- ма из фтористого свинца Недостаточное коли- чество борной кислоты при составлении элек- тролита Добавить в элек- тролит борной кис- лоты
Плохое сцепление покрытия с деталями 1. Наво дор оживание металла при подготовке поверхности. 2. Плохая подготов- ка поверхности 1. Заменить хим i ческое травление пе- скоструйной обра- боткой. 2. Улучшить под- готовку поверхности
Наросты на краях детален, значитель- ное газовыделение на катоде I. Высокая катодная плотность тока. 2. Избыток свобод- ной кислоты I. Снизить ток на ванне. 2. Добавить окиси свинца
29. ОсаЖдение сплавов олово — свинец
Составы электролитов и режимы. Покрытия оло-
вянно свинцовыми сплавами с различным содержанием олова применяются
главным образом в приборостроении, так как у покрытия чистым оловом
после даже непродолжительного хранения ухудшается способность к пайке.
Наибольшее распространение получили борфтористоводородные электро-
литы, составы которых и режимы покрытия приведены в табл. 58.
Электролит № 1 применяется для осаждения сплава ПОС 30 (3036
олова), электролит № 2 — для осаждения сплава ПОС-60. Электролит Л» 3
рекомендуется для нанесения защитного покрытия па проводники печат-
ных плат оловяино-свинцовым сплавом, содержащим 50—60% олова.
Значительное применение получил фенолсульфоповый электролит
следующего состава (в г/л): 10—15 свинца (в расчете па металл); 27—
35 олова (в расчете на мет п); 85—100 фенолсульфановой кислоты; 2—
3 желатина.
104
58. Состав электролитов и режимы электролиза
для сплавов олово—свинец
Компоненты и режимы Номер электролита
1 2 3
Состав (в г/л):
борфтористоводородный свинец (в пересчете на металл) . 55—58 22—25 25—40
борфторнстоводородное олово (в пересчете па металл) 30 60—63 50—60
борфторпстоводородная кислота 40—42 40—75 40—75
борная кислота 25—28 25—30 25—35
гидрохинон — — 1—2
клей Режим: 1,5—2,0 5—7 3—5
температура электроли- та в СС 18—25 18—25 18—25
плотность тока DK в а>'дм'г 1—1,2 1—1,2 0,5—1,0
Сплав ПОС-60 осаждается при температуре 18—25 С и плотнеет
тока DK~ 0,5-:-0,8 а/дм1.
При осаждении сплавов применяют аноды, имеющие состав, соответ-
ствующий покрытию. При использовании раздельных анодов из свинца
и олова рекомендуется подавать на них ток раздельно пропорционально
составу осаждаемого сплава. Например, при осаждении сплава ПОС 60
необходимо, чтобы 60% силы тока приходилось на оловянные аноды
а 40% — на свинцовые.
При расчете продолжительности процесса следует принимать, что
при плотности тока DK 1 а!дм* за 1 мин осаждается 0,45 мкм.
Приготовление электролита. Вначале приготов-
ляется борфгористоводородпая кислота по методике, приведенной выше
(п. 28). Полученная борфтористоводородная кислота делится i римерно
на две части,'в одной из них в отдельной емкости растворяют свинцовый
глет или углекислый свинец, как это делается при приготовлении электро-
лита свинцевания. Вторая часть кислоты используется для nonj чения бор-
фторнстоводородпого олова, для этого в раствор борфторнстоводородпои
кислоты при помешивании вводят малыми порциями расчетное количество
основной углекислой меди. В полученный раствор борфторнстоводородной
меди подогретый До 50- 55° С, вводят при интенсивном перемешивании
оловят пый порошок, приготовление которого описано иа стр. 98. Олово
вво, ят до полного обесцвечивания раствора.
Полноту удаления меди и замены ее о: опои проверяют путем добавле-
ния к отобранной пробе раствора железистосинеродистого калня; если
105
в растворе находится медь, то образуется красно-бурый аморфный осадок
железистосинеродистой соли меди. Следы меди можно удалить из раствора
путем контактного осаждения меди па стальную пластину. Для приготовле-
ния 1 л электролита требуется: 60 г металлического олова, 55—60 г угле-
кислой меди, 40—55 г углекислого свинца, 300 г 40-процентной плавиковой
кислоты
Основные неполадки при осаждении сплава ПОС и способы их устра-
нения аналогичны неполадкам, имеющим место при свинцевании. Специ-
фичными для данного покрытия являются.
I. Снижение содержания олова в сплаве при нормальном составе
электролита. Для устранения этого дефекта необходимо ввести дополни-
тельно клей (I—2 г/л), так как имеющийся в ванне клей со временем ча-
стично коагулирует.
2. Ухудшение рассеивающей способности вследствие уменьшения
концентрации борфтористоводородной кислоты, часто сопровождаемое
образованием наростов па острых кромках деталей.
30. КоншролЬ качества покрЬппий
и исправление, брака
Качество цинковых, кадмиевых, оловянных, евннцовых и оловянпо-
свинцовых покрытий определяется в первую очередь внешним осмотром
деталей. На покрытии не допускаются шероховатости, темные пятна, ден-
дритообразные наросты, отслаивание, непокрытые участки (кроме огово-
59. Составы растворов для удаления покрытий
Покрытие Компоненты раствора Примечание
Цинковое 50—100 г/л серной или соляной кислоты —
Кадмиевое 50—150 г/л азотнокисло- го аммония —
Оловянное 1 л соляной кислоты; 12 г окиси сурьмы и 125 мл воды —
50—100 г!л едкого натра Анодное растворение при температуре 60—80° С (Da = 2 а/дм2)
Свинцовое 300 450 г/л едкого на- тра; 80—130 г/л хромово- кислого натрия Температура раствора 60—85° С
100 г/л едкого натра Анодное растворение при температуре 60—70° С (Оа —1:3 а/дм2)
106
репных чертежом). Пассивные пленки должны иметь однородный оттенок.
Толщина покрытия и пористость определяются методами, описанными
в гл. XIV.
Для исправления брака с деталей необходимо полностью удалить
дефектное покрытие, а затем нанести покрытие повторно. Удаление по-
крытий без существенного ухудшения качества поверхности детали можно
производить в растворах, состав которых представлен в табл. 59.
Литература
1. Лайнер В. И. Современная гальванотехника Ч, изд во «Мателлур-
гия». I9G7
2. Ильин В. Л. Цинкование н кадмирование. Л., изд-во «Машинострое-
ние», 1971 (Библиотечка гальванотехника. Вып. 2)
3. Ильин В- А. Лужение и свинцевание, Л., изд-во «Машиностроение»,
1971 (Библиотечка гальванотехника. Вып. 3)
4. Электролитическое осаждение сплавов. Сб. статей. М., Машгиз. 1961
5. Э й ч и с А. 11. Кристаллит- Москва —Киев, Машгиз, 1961,
6. Грачева М. П. Гальванотехника при изготовлении предметов быто-
вого назначения. М , изд-во «Легкая индустрия». 1970.
ГЛАВА VI
ОСАЖДЕНИЕ МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ
31. Физико-химические свойства и назначение
меднЬ1х покрЫтий
Медь — пластичный и легко полирующийся металл с уд. весом 8,9 и,
температурой плавления 1084° С. Медь обладает теплопроводностью н
электропроводностью в шесть-семь раз большими, чем железо, и в полтора
раза большими, чем алюминий. При использовании указанных металлов
для изготовления шин, по .весок, катодных и анодных штанг эти свойства
всегда следует учитывать.
60. Наименьшая толщина медных покрытий
(покрываемый металл — сталь)
Вид покрытия Назначение покрытия Назначение покрытия Условия эксплуа- тации по ГОСТу 14007—68 Толщина слоя меди в мкм Условное обозначе- ние покрытия
Медь Специаль- ное Для улучше- ния пайки 0 3 М3
То же То же Для деталей, подвергаемых глубокой вытяж- ке 0 9 М9
Для придания притирочных свойств 0 9 М9
Для увеличе- ния электропро- водности 0 24 М24
» » Для защиты от цементации 0 18—48 М18 до М48
Медь с оксиди- рованием Защитно- декора- тивное Для деталей, требующих нали- чие черного цвета С; Л 6 Мб.хим.оке.
108
Электролитическое осаждение ме'и было открыто в 1838 г. русским
акад. Б. С. Якоби С этого времени меднение широко применяется
во многих отраслях промышленности.
Электролитически осажденная медь имеет красивый розовый цвет,
го в условиях атмосферной коррозии легко реагирует с влагой и углеки-
слотой воздуха, с сернистыми газами, покрывается окнеламп и темнеет.
Медь интенсивно растворяется в азотной и хромовой кислотах, слабее —
в серной и почти пе реагирует с соляной кислотой.
В атмосферных условиях медь образует с железом гальваническую
пару. В пей медь, как металл более электроположительный, чем железо,
является катодом п, следовательно, не защищает электрохимически железо
от коррозии.
Тем пе менее, благодаря своей пластичности и свойству легко поли-
роваться, медь широко применяется в многослойных защи гно-декоратпв-
пых покрытиях типа медь—никель хром в качестве промежуточной про-
слойки. Такие многослойные покрытия гораздо менее пористы, чем одно-
слойные, а применение в них меди существенно снижает удельный расход
никеля.
Как самостоятельное покрытие меднение применяется в машинострое-
нии для ряда случаев (табл. 60). При этом наименьшая толщина мед-
ных покрытий, в соответствии с ГОСТом 9791—68 и общем, шиностроитель-
ными руководящими материалами ОМТРМ 7382-001—67 и ГОСТ 14623—69,
приведена в табл. 60.
В гальванопластике наращивание медного слоя большой то. щины
применяется при изготовлении матриц для патефонных пластинок, бесшов-
ных трубок сложного сечения, медных сеток, скульптурных украшений
и прочих изделий, изготовление которых механическим путем невозможно.
32. Электролиты для меднения
Цианистые электролиты. Цианистые электролиты отличаются высокой
рассеивающей способностью; покрытие имеет мелкокристаллическую
структуру.
Скбрость осаждения меди из цианистых электролитов почти вдвое
больше, чем из кислых, хотя выход по току в них обычно не превышает
70%. Из цианистых электролитов возможно непосредственное осаждение
меди па сталь. Поэтому завешивание деталей в ванну производят при вы
ключепном токе.
При наличии цианистой меди составление электролита несложно и
заключается в постепенном введении цианистой меди в концентрированный
раствор цианистого натрия при подогревании и перемешивании. После
образования раствора комплексной медной соли вводят прочие компоненты
растворенные отдельно. Затем разбавляют электролит водой до рабо* его
уровня ванны и присту пают к его эксплуатации без предварительной про-
работки.
В случае отсутствия готовой цнанис ой меди приготовляют комплекс-
ную цианистую соль меди из основной углекислой меди или из соли
П1евреля.
Для получения комплексной цианистой соли из основной углекислой
медн растворяют в воде расчетное количество медного купороса, нагревают
раствор до 40—50° С и приливают к нему подогретый концентрированный
раствор кальцинированной соды до обесцвечивания раствора. Выпавший
еленоватый осадок основной углекислой медн декантируют, промывают,
обраба ыв нот раствором сульфита натрия (для перевода меди из двухва-
лентной в одновалентную) и снова промывают водой. Полученный осадок
растворяют цианистым натрием, после чего разбавляют водой до уровня
109
61. Основные неполащч цианистых электролитов меднения
Характер неполадок Причина неполадок Способ устранения
Сильное выделение водорода на деталях и медленное осаждение меди или отсутствие оса- ждения. Аноды блестя- щие Большой избыток свободного циапи стого натрия. Мала концентрация солей меди Определить анали зом содержание сво- бодного цианистого натрия и добавить медных солей
Па отдельных участ- ках деталей явление «питтинга» в форме грушевидных точек или вертикальных блестя- щих полос Загрязнение элек- тролита органиче- скими веществами (столярный клей, декстрин, полиро- вочная паста) 1. Ввести в элек- тролит 0,5 г!л активи- рованного древесного угля. 2. Применить ре- версирование тока хотя бы временно вручную
На анодах белый на- лет. Электролит у ано- дов имеет голубой цвет 1. Недостаточно свободного циани- стого натрия. 2. Недостаточная площадь анодов 1. Довести содер- жание свободного цианистого натрия до 10—15 г!л. 2. Зачистить ано- ды и добавить новые
На анодах коричне- вый или голубой налет Недостаточно ко- личество анодов в ванне Зачистить аноды и завесить дополни- тельно новые
Быстрое снижение со- держания солей меди в электролите 1. Отсутствие сво- бодного цианистого натрия. 2. Пассивирование анодов 1 Довести содер- жание свободного цианистого натрия 10—15 г/л. 2. Добавить анодов или заменить новыми
Темно-красный цвет медного слоя Высокая катод- ная плотность тока Снизить плотность тока па катоде
Высокая пористость и шероховатость мед- ного сдоя Загрязнение элек- тролита взвешен- ными примесями Очистить электро- лит декантацией или фильтрованием
Высокая пористость медного слоя. Аноды и стенки ванны tn уровне электролита покрыты белым рыхлым налетом Накопление в электролите карбо- натов более 100 г!л вследствие усилен- ного разложения цианистых солей Выпарить электро- лит до половины объем:, охладить до 5—10° С и декантиро- вать. Осадок соды удалить с добавкой железного купороса
ванны, анализируют электролит, корректируют по концентрации свобод-
ного цианистого натрия и приступают к эксплуатации.
Электролит на основе соли Шевреля составляют путем обработки го-
рячего раствора медного купороса подогретым раствором сульфита натрия.
Количество солей в обоих растворах при этом берется по расчету. Раствор
сульфита приливают при помешивании до обесцвечивания раствора медного
купороса. Кирпично-красный осадок соли Шевреля декантируют, не-
сколько раз промывают, а затем растворяют цианистым натрием с кон-
центрацией его 200 -300 г/л. Раствор цианистого натрия необходимо слегка
подщелачивать каустической содой для связывания выделяющегося при
реакции дицнана Полученный раствор комплексной цианистой соли раз-
бавляют до рабочего уровня ваппы, как это указано выше, завешивают
аноды и приступают к работе.
Приведем общепринятый и простой состав электролита: 40—50 г!л ком-
плексной цианистой соли меди и 10—20 г/л свободного цианистого натрия.
Температура электролита 15—25J С, плотность тока 0,5-i-l a/A«3,
выход по току 60—70%.
Корректирование этого электролита состоит главным образом в систе-
матическом поддерживании концентрации свободного цианистого натрия
в указанных пределах.
Для предупреждения пассивирования анодов рекомендуется в состав
электролита ввести добавку сегнетовон соли в количестве 20—30 г/л.
Прн этом практт чески не происходит накопления карбонатов в электролите.
Основные неполадки при меднении в цианистых электролитах приве-
дены в табл. 61.
Скорость осаждения меди определяется из табл. 62 в зависимости
от плотности тока и выхода по току, который для различных электролитов
может колебаться в больших пределах.
62. Скорость осаждения меди из цианистых электролитов
Плот- ность тока в а/дм1 Скорость осаждения в мкм/ч при выходе по току в %
40 50 60 70 во 90 100
0,5 53 6,6 7,9 9,3 10,7 12,0 13,2
1,0 10,7 13,2 15,9 18,6 21,3 24,0 26,6
2,0 21 4 26,4 31,9 37,2 42 6 48,0 53,2
3,0 32,1 39,6 47,9 56,0 63,9 72,0 80,0
4,0 42,8 52,8 63,8 74,4 85,2 96,0 106,6
5,0 53,5 66,0 79,0 93,0 107,0 120,0 132,0
Обезвреживание пролитых или выработанных цианистых растворов
производят подщелоченным раствором железного купороса. Прн этом на-
блюдается характерное красное окрашивание растворов за счет сбразове-
ния синеродистых солей железа.
Для ускорения процесса меднения н получения гладких беспорнстых
покрытий применяется метод реверсирования постоянного тока на шинах
ванны. Этот прием обычно используют с периодичностью катодного про-
цесса 10 сек и анодного 1 сек.
110
111
Следует рекомендовать также добавки сегнетовой соли для устранения
пассивирования анодов. Многолетняя практика эксплуатации показала, что
при этом почти не имеет места процесс накопления карбонатов.
Для получения блестящих медных покрытий непосредственно из
ванны разработай следующий состав электролита (вг/л): 120—180 цианистой
комплексной соли меди; 15—25 свободного цианистого натрия; 8—12 рода
нистого аммония; 10—15 виннокислого натрия; 20—30 каустической соды;
0,03—0 05 блескообразователя. Рабочая температура 55—65° С, плотность
тока DK— 1,5+3 о/с)л2. Аноды из меди марки Ml в чехлах из хлорина.
Площадь анодов должна быть в два-три раза больше площади покрываемых
детален. Катодную штангу снабжают покачивающим устройством с часто-
той 40—50 раз в минуту.
Электролит подвергается непрерывному фильтрованию через фильтр
с активированным углем.
На шипах ванны осуществляется реверсирование тока с катодным
периодом 40 сек и анодным 10 сек.
Блескообразователь составляют отдельно из следующих компонентов:
40 г/л винной кислоты и 50 г/л серпокислого марганца
Взамен виннокислого натрия и каустической соды в состав электролита
меднения может быть введено 10—12 г/л двухзамещенного фосфорнокислого
натрия, что удешевляет стоимость электролита.
Цианистый натрии также может быть заменен цианистым калием с коп
цеитрацией свободного цианистого калия 20—25 г/л.
Волыним неполадкой ири работе с указанным электролитом является
недостаточ! ый блеск покрытия. Причинами этого явления могут бып
количественное несоответствие концентрации компонентов заданному со-
ставу электролита, недостаток блескообразователя, несоответствие плот
иосги тока и температуры заданному режиму, малая частота качания штанг.
Появление шероховатости покрытия и питтинга связано с неисправ-
ностью фильтра с активированным углем. Наконец, плохое сцепление мед-
ного покрытия со сталью связано, как и при покрытии в обычном цианистом
электролите, с плохой подготовкой к покрытию или с недостатком свобод-
ного цианистого натрия.
Хороший блеск покрытий даюг добавки фурфурилового спирта, вы
пускаемого нашей промышленностью по ТУ МХП 2623—51.
Следует отметить, что наложение ультразвукового поля при меднении
в цианистых электролитах позволяет повысить плотность тока в десять раз,
улучшает структуру покрытий, но снижает рассеивающую способность
электролитов. Ванны для меднения в цианистых электролитах сваривают
из листового железа и снабжают пароводяной рубашкой и бортовыми вен-
тиляционными отсосами.
Нецианистые электролиты. Для замены цианистых электролитов был
предложен ряд электролитов, в том числе щавелевокислые, аммиачные,
роданистые, пирофосфорнокислые, электролиты на основе сегнетовой соли,
желтой кровяной соли, триэтаноламина и пр
Наиболее полно заменяет цианистые электролиты как по рассеивающей
способности, так и по устойчивости, выходу потоку и другим показателям,
железистосинеродистый следующего состава (в г/л): 20—25 меди (в пере-
счете па металл); 180—220 железистосинеродистого калия; 90- НО сегне-
товой соли; 8—10 технического едкого калия. Рабочая температура 50—
60° С; плотность тока DK — 1,5+2 а/дм3, при реверсировании 3—4 а/дм1,
выход по току 55—60%. Соотношение периодов при реверсировании
10 сек на катоде и 1 сек на аноде.
Для приготовления электролита составляют соль Шевреля, как это
описано на стр 111, а затем к декантированному осадку соли приливают
50-нроцецтиый раствор железистосинеродистого калия, нагретый до кипе-
112
пня, подщелачивая полученную смесь едким калием до pH 11—12
При этом 10-процентный едкий калий вводят в смесь в количестве 30 г/л
п кипятят все вместе 3,5—4 ч. Осадок, содержащий Fe (ОН)3, анализа
руют на отсутствие Си+ и удаляют из ванны фильтрованием, а в раствор
вводят депассиватор медных анодов — сегиетову соль (ГОСТ 5845—51)
доводят электролит до рабочего уровня и приступают к работе. Широкому
распространению этого электролита мешает некоторое количество циани
дов, образующееся в электролите, и высокая стоимость сегнетовой соли
Некоторое производственное применение получил пирофосфатный
электролит следующего состава (в г/л): 120—180 пирофосфорнокислого
натрия (кристаллического) или 70—90 безводного; 80—100 фосфорноки
слого двухзамещенного натрия; 30—50 медного купороса. Рабочая тем
пература 20—3O'J С, величина pH 7,5—8,9, плотность тока DK = 0,3-е-
-j-0,4 а/дм2, выход по току 75 —80%.
Поверхность медных анодов должна быть в два-три раза больше пло-
щади покрываемых деталей. При механическом перемешивании электро
лита допускаемая плотность тока может быть до 1.5 а/дм2. При составлении
электролита его компоненты растворяют в отдельности в горячей кондеи
сатиои воде, после чего сливают в ванну при перемешивании Готовый
электролит имеет темпо-синий цвет и содержит комп лексные ионы двухва
леитной меди. Рассеивающая способность его ниже, чем у цианистых
электролитов.
Корректировка пирофосфатного электролита заключается главным
образом в поддержании заданной величины pH Ее производят посредством
добавок разбавленного раствора каустической соды или ортофосфорпой
кислоты. При величине pH, большей 8 9 аноды пассивируются с образе
ванном на них рыхлого осадка, а на медном покрытии появляется полоса
тость и коричневый палет.
Падение pH ниже 7 приводит к выделению контактной меди па по-
верхности деталей. Накопление солей двухвалентного железа, а также
частичное восстановление меди до одновалентной создает шероховатость
покрытия. Для устранения этого явления железо осаждают щелочью,
а медь окисляют введением перекиси водорода.
Из большого числа аммиакатных электролитов можно выделить
электролит, позволяющий получать полублестящие покрытия при высо-
ких плотностях тока. Состав его: 90 г/л медного купороса; 10 г/л азотпоки
слого аммония; 80 г'л сернокислого аммония; 180 22 процентного
аммиака. Рабочая температура 15—25° С, величина pH 9,3—9,5, плот
ность тока DK — 5 ± 3 а/дм2.
Можно пользоваться также и другим аммиакатным электролитом еле
дующего состава: 25 г/л медного купороса; 50 е/л щавелевой кислоты;
50 мл/л 25 процентного аммиака. Рабочая температура 15—25* С. величина
pH 4,8—6,2, плотность тока DK= 0,5 ± 0.1 а. дм2.
Этот электролит можно эксплуатировать при покрытии на подвесках,
а также в барабанных ваннах.
Кислые электролиты. Кислые электролиты характеризуются наличием
ионов двухвалентной меди, низкой рассеивающей способностью н выпаде
пнем контактной меди на поверхности стальных деталей. Поэтому для мед-
нения стали в кислых электролитах необходимо предварительное осажде-
ние подслоя никеля или меди толщиной 2 3 мкм из цианистого электролита.
Наиболее общеизвестным является сернокислый электролит следую
щего состава: 200—250 г/л медного купороса и 50—70 г'л серной кислоты
Рабочая температура 15—21? С, плотность тока DK 1 -е- 2 а/дм2, выход
по току 95—98%.
При перемешивании электролита сжатым воздухом или циркуляции
электролита с непрерывным фильтрованием катодную плотность тока можно
113
повысить до 6—8 с/дя2, а прн вращении цилиндрических деталей на ка-
тоде — еще в несколько раз. Такне п отности тока требуются при наращи-
вании слоя меди большой толщины, например в гальванопластике.
х При осаждении меди из сернокислых электролитов существенное зна-
чение имеет химический состав медных анодов. Так, повышенное содержа-
ние мышьяка или закиси меди в анодах часто приводят к серьезным непо-
ладкам процесса.
Для получения гладких и блестящих покрытий в сернокислы 1 электро-
лит вводят блескообразователи. Наиболее часто применяют тиомочевину
в количестве от 0,005 до 0,04 г/л. При пользовании тномочевнной для полу-
чения хорошего блеска покрытий необходимо вводить добавку столярного
клея в количестве 0.1 г/.г. Рабочая температура электролита может быть
в пределах 12—26” С. Следует непрерывно перемешивать электролит и
применять плотность тока DK — З-г-5 а,'дм2. В качестве блескообразова-
телей добавляют также до 0,5 г/л дисульфонафталиновокислого натрия,
до 1 г 1 черной патоки и некоторые другие органические соединения, на-
пример моющие препараты в количестве 2—3 г/л. ДЦЧ также 2—3 г/л
и У2 в количестве 8—10 г/л, выпускаемые по ГОСТу 6858 69 и применяе-
мые в текстильной промышленности. Вводимые в серпокислый электролит
одновременно они образуют комплексный блескообразователь. При пере-
мешивании электролита катодная плотность тока может быть доведена
до 10—12 а/дм2.
Для получения гладких покрытий при больших скоростях наращи-
вания необходимо пользоваться борфтористоводородпыми электролитами.’
При этом, использование больших плотностей тока характерно для ука-
занных электролитов не только при меднении, по и для прочих видов
гальванических покрытии, что обеспечивает им широкое применение.
При составлении борфтористоводородного электролита необходимо
в перву ю очередь приготовить борфтористоводородну ю кислоту. Для этой
цели к расчет юму количеству кристаллической борной кислоты постепенно
приливают фтористоводородную кислоту. При этом в качестве материала
для футеровки ванны необходимо использовать винипласт, резину или
парафинированное дерево.
Для получения 88 г борфтористоводородной кислоты требуется 62 г
сухой борной кислоты н 80 г 100-процентпой или 200 г 40 процентной фто-
ристоводородной кислоты.
Реакция синтеза кислоты идет с большим выделением тепла. Поэтому
приливать фтористоводородную кислоту нужно малыми дозами при не-
прерывном перемешивании вннипластовой илн эбонитовой мешалкой и
применять прн этом вентиляционные устройства.
Отдельно готовят свежеосажденпый гидрат окиси меди пу ем прили-
вания разбавленного раствора каустической соды к расчетному количеству
растворенного медною купороса При этом не следует допускать перегре-
вания осадка и перехода его в черную окись меди. Голубой осадок декан-
тируют, промывают для удаления избытка щ< • эчп и растворяют в приго-
товленной ранее борф ористоводородной кислоте.
Полученный раствор фторбората меди подкисляют раствором фтористо-
водородной кислоты до требуемого значения pH и добавляют борной ки-
слоты для повышения устойчивости pH. Полученный электролит доливают
водой до рабочего уровня и приступают к работе без специальной прора-
ботки.
Приведем состав и режим меднения для одного из общепринятых элек-
тролитов (в г/л): 35—40 фторбората меди; 15 20 борной кислоты п 15—
18 боофтористоводородной кислоты. Величина pH 1. Рабочая темг ература
15—25' С, плотность тока DK до 10 а/дм2, выход по току 99—100%. Пере-
мешивания электролита не требуется.
114
Для получения больших скоростей наращивания применяют здект -
литы с повышенной концентрацией фторбората меди. Так, повышение ка-
тодной плотности тока до 30—35 а дмг может быть достигнуто при уве-
личении концентрации солен меди до 400—450 г,'л и значительном подкисле-
нии электролита.
Кремнефтористоводородные электролиты по своим свойствам анало-
гичны борфтористоводородным, но изготовление их проще, так как крем
пефтористоводородпая кислота получается па суперфосфатных заводах
как отход производства и поставляется по ТУ МХП 502—41 с концентра-
цией 100—120 г/л.
Для меднения рекомендуется следующий состав электролита' 250—
300 г/л кремнефтор! стоводородной меди н 10—15 гл кремнефтористоводо-
родной кислоты. Рабочая температура до 60° С, плотность тока DK до
20 а/дм2, выход по току 100%. Аноды л едные. Перемешивание электролита
или качание катодов позволяет увеличивать плотность тока почти вдвое
по сравнению с указанной.
Скорость осаждения из кислых и пецпаннстых электролитов, содер-
жащих ионы двухвалентной меди, приведена в табл. 63.
63. Скорость осаждения меди
из кислых и нециаписты электролитов
Плот- ность тока DK в а[дм* Скорость осаждения меди в мкм/ч при выходе по току в %
95 96 97 98 99 100
1 12,5 12,6 12,7 12,9 13,1 13,2
2 25,0 25,2 25,4 25,8 26,2 26.5
3 37,5 37,8 38,1 38,7 39,3 39,7
4 50,0 50,4 50,8 51,6 52,4 53,0
-5 62,5 63,0 63,5 64,5 65,6 66,2
10 125,0 126,0 127,0 129,0 131,0 132,5
20 250,0 252,0 254,0 258,0 262,0 265,0
33. СпециалЬнЫе процессы и часгпнЫе
случаи меднения
Изготовление деталей методом гальванопластики. Большой раздел
гальванотехники—гальванопластика—имеет своей целью копирование или
формование изделий и деталей сложной формы, получение которых дру-
гими путями нецелесообразно или невозможно. В гальванопластике ши-
роко используется процесс меднения и сравнительно реже применяются
^никелирование, хромирование и прочие процессы. Подробные указания
о технологии гальванопластических процессов приведены в специальных
руководствах.
. Местная защита от цементации. Меднение в целях местной защиты
стальных деталей от цементации, а также от электролитического бориро-
вания и азотирования производится по специальному технологическому
процессу. Для надежности защиты, особенно при цементации в газовом
115
карбюризаторе, необходима беспористость сдоя меди, высокая прочность
его сцепления со сталью и толщина покрытия не менее 15—20 мкм. За
щиту отдельных участков от покрытия медью рациональнее всего произво-
дить парафиновым сплавом, содержащим 70% парафина, 10% воска, 10%
к; нифоли и 10% каменноугольного пека. Сплав разогревают до 90—100' С
и наносят его на изолируемые участки погружением или кисточкой. Эдек-
трообезжирнвание деталей после изоляции и все последующие операции
производят в растворах и электролитах с температурой не выше 20—25е С.
Для меднения может применяться любой цианистый электролит. постедо-
вательиос наращивание медн сначала в цианистом, а затем в одном из
кислых электролитов пли предварительное никелирование с толщиной
слоя 2—3 мкм и последующим меднением в кислом электролите.
Химическое Осаждение меди. Меднение посредство химического вос-
становления меди1 и ее растворов применяется часто, особенно при покрытии
диэлектриков. Толщина получающегося при этом слоя меди весьма мала,
измеряется долями микрона и образовавшийся слой, вернее налет металли-
ческой медн служит основой для последующего гальванического доращи-
вания меди из кислых электролитов.
Перед покрытием детали подвергают пескоструйной обработке для
очистки н создания шероховатой поверхности При меднении диэлектри-
ков детали погружают в слабый раствор азотнокнечого серебра, высуши-
вают и меднят в растворе, состоящем из следующих исходных компонентов
(в г11): 20 медного купороса; 35 94-процентного глицерина; 26 каустиче-
ской соды, в том числе 20 свободной.
Для составления раствора отдельно растворяют расчетное количество
медного купороса и приливают к нему глицерин при перемешивании.
Отдельно составляют 10-процентный раствор каустической соды, который
постепенно приливают в темно-синий раствор глицеринового комплекса
меди при энергичном помешивании.
Для восстановлен! я и химического осаждения меди в полученный
раствор вводят 40-процентиый раствор формальдегида (формалина) в коли-
честве 5—8 мл!.л. Затем в ванну завешивают тщательно обезжиренные
детали и выдерживают при 15- 25“ С в течение 50—60 мин. Для остановки
процесса в раствор вводят по каплям 25 процентный водный раствор ам
миака в количестве 8—10 мл/л. При непрерывной работе корректировку
раствора производят через каждый час формалином, а через 3—4 ч вводят
добавки меди и щелочи в соответствии с анализом.
Меднение с использованием более электроотрицательного металла
в качестве контакта. Этот процесс, разработанный и исследованный авто-
ром, происходит за счет разности потенциалов покрываемого металла и
контактирующего с ним более электроотрицательного металла, например
алюминия. Так, меднение стали с алюминиевым контактом происходит
в слабощелочном электролите, содержащем комплексные соли меди. На-
пример, для меднения стали в пианистом электролите можно принять сле-
дующий состав (в г/л): 40—50 комплексной соли меди; по 10—20 цианистого
натрия (свободного) и каустической соды. Рабочая температура 15—25° С.
Процесс идет со слабым растворением алюминия в щелочи, что за-
метно по выделению пузырьков водорода па детали.
Крупные стальные детали завешивают на проволочных, елочных или
рамочных подвесках из алюминия технической чистоты. Для покрытия
мелких и крепежных детален их засыпают в корзинки из перфорированного
листового алюминия и периодически перетряхивают для устранения не-
покрытых у частков в точках касания. Осажденный слой меди характе-
ризуется равномерностью, малой степенью пористости, светло-розовым
цветом свежеосажденной медн; прочность сцепления с покрываемым ме-
таллом достигается высокая.
116
Скорость осаждения меди прямо пропорциональна концентрации ка-
устической соды в электролите и температуре. Скорость осаждения меди
из цианистого электролита в первые часы выше, чем в последующие
(рис. 24), что, видимо, следует объяснить образованием корки металли
ческой меди, выпадающей па поверхности алюминиевого контакта и сни-
жающей скорость реакции алюминия со щелочью
Алюминиевые подвески и корзинки после каждого осаждения следует
погружать па несколько секунд в раствор азотной кислоты для стравлива-
ния рыхлого осадка меди.
Электролитическое осаждение дисперсной меди. Осаждение меди в виде
мелкодисперсных частиц является большим и важным разделом гальвано-
техники. Металлическая
медь, получаемая электроли-
тическим путем в виде одно-
родного металлического по-
рошка, применяется при изго-
товлении металлокерамиче-
ских изделий, для получения
сплавов с тугоплавкими ме-
таллами, в качестве электро-
проводного порошки в галь-
ванопластике н во многих
других отраслях промышлен-
ности. Для получения дис-
персной медн рекомендуется
следующий состав электро-
лита: 25 г/л медного купороса
и 150 г!л серной кислоты.
Рабочая температура 30" С,
импульсный ток с DK =
= 6 а/$м*. Для процесса
применяется П-образный
импульсный ток с частотой 0,55 гц и скважностью 10. т. е. с соотношением
длительности полного периода к длительности импульса 10 1.
При указанном режиме зерна меди имеют дендритную форму, одина-
ковую величину дисперсности порядка 50 мкм с выходом до 99,5% от об-
щего количества полученной меди и с насыпным весом медного порошка
1,5 г/см3.
Рис. 24. Диаграмма скорости осаждения
меди в цианистом электролите с алюми-
ниевым контактом:
1 — при концентрации 12 г/л; 2 — прн кон-
центрации 18 г/л
Осаждение меди производят на цилиндрический медный катод, вы-
ключая ток каждые 15 мин для соскребывания осевшего порошка. Полу-
ченный порошок промывают водой до удаления сульфат-ионов, затем
стабилизируют его промывкой 0,1 процентной водной эмульсией хозяй-
ственного мыла, обезвоживают промывкой ацетоном и сушат прн 80 ± 5" С
в вакуум-термостате с давлением 10 мм рт. ст.
Высушенный порошок имеет розовый цвет с металлическим блеском,
окисляемость в пределах 0,5—2%, содержание металлической меди до
99,5% и высокую химическую активность порядка 95—98%.
Осаждение меди способом электронатирания. Сущность этого способа
заключается в том, что быстрая смена электролита в прикатодном слое
позволяет применять весьма большие плотности тока и, следовательно,
с большой скоростью производить покрытие.
Этот способ получил применение главным образом для исправления
отдельных дефектов на крупных деталях, повторное покрытие которых
целиком нецелесообразно. Для этой цели дефектный участок полируют
до основного металла так, чтобы на границе перехода пе было вздутий и
отслаивания покрытия. Дефектную деталь пс мещают над ванной с выбран-
117
ным электролитом меднения пли на верстаке и подключают се к источнику
постоянного тока в качестве катода. Для этой цели могут быть применены
любые электролиты, отобранные из ванны в отдельную емкость. При
использовании кислых электролитов для стали покрываемый участок необ-
ходимо сначала покрыть никелем этим же способом.
В качестве анода в простейшем случае применяют медный стержень
с закругленным торцом, на котором закреплен марлевый тампон, смочен-
ный электролитом. Для участков с большей площадью используют специ-
альную щетку, конструкция которой представлена на рис. 25.
Рабочая часть щетки состоит из пучка резиновых нитей, закрепленных
в спирально свернутой никелевой или стальной ленте. Подвод электролита
осуществляется непрерывно через полость щетки посредством резиновой
трубки, соединенной со сборником электролита.
Рис. 25. Щетка для осаждения меди способом электронатирання:
1 — трубка для подачи электролита; 2 — провод анодного тока: 3 — спиральный
анод; 4 — пучок резиновых нитей
Покрываемую поверхность непосредственно перед покрытием тща-
тельно обезжиривают венской известью, промывают и декапируют.
Получаемый при этом слой меди имеет гладкую и полублестящую
поверхность.
Способ холод юй спайки деталей. Сущность способа заключается
в электролитическом наращивании медью зазоров между двумя или не-
сколькими металлическими деталями. Таким путем могут быть срощены
медные детали или детали из любых металлов при условии их предвари-
тельного меднения.
Для холодной сианкн детален их предварительно покрывают разде. ьио
в любом электролите слоем меди толщиной не ьенее 20—30 мкм, после чего
сушат и прогреваю! в вакуум-печи до 600—700° С при разрежении 1 • 10-8—
1 -10" “ мм рт. ст., а при отсутствии печи прогревают при 200° С не менее
2 ч, после чего проверяют на отсутствие нздутин и отслаивания.
Затем детали соединяют сращиваемыми участками посредством оп-
равки с винтовым зажимом и изолируют все поверхности сращиваемых
деталей, оставляя лишь узкие полоски поверхностей, прилегающих к за-
зору.
Далее детали электрообезжиривают, промывают и протравливают в
серной кислоте для удаления окислов, а затем в 3—5 процентной азотной
кислоте для активирования поверхности. Протравленные детали промы-
вают и завешивают в цианистый медный электролит или в один из приведен-
ных выше щелочных электролитов и меднят с наложением ультразвуковых
колебаний частотой 15—25 кгц н интенсивностью 10—15 вт)см- в течение
1—2 ч. После этого детали выгружают из ванны, промывают и переносят
для ускорения процесса в кислый медный электролит, сернокислый или
борфтористоводородный, и наращивают медь до заданной толщины при
118
указанном выше режиме ультразвуковых колебаний. Окончательно гото-
вые детали (рис. 26) контролируют иа герметичность спая давлением ежа
того воздуха изнутри при погружении деталей в воду или любым другим
способом.
Меднение по способу биполярного расположения деталей в ванне.
Этот метод применяется в цианистых электролитах для деталей, требующих
только одностороннего покры-
тия. Метод пригоден для покры-
тия листов, труб и прочих дета-
лен с четко ограниченными
поверхностями покрытия и может
быть отнесен ко всем видам по-
крытия в цианистых и слабоще-
лочных электролитах. Сущность
метода заключается в располо-
жении деталей в электролите
между анодом и катодом, как
это показано на рис. 27, без под-
ключения к шипам ванны. При
включении постоянного тока
поверхность детален, обращен-
Рнс. 26. Схема соединения деталей
способом холодной спайки
пая к аноду, заряжается отрицательно и, являясь катодом, покрывается
медью. Поверхность, обращенная к катоду, заряжается положительно,
выполняет функции анода н, следовательно, остается непокрытой
Раздельное регулирование скорости осаждения меди на различных
поверхностях деталей. Такое регулирование производят, устанавливая
отдельные реостаты на анодных штангах ванны, как это показано на рис. 28.
Рис. 27. Схема биполярного меднения плоских (а) и цилиндрических (б)
деталей:
1 — анод; 2 — покрываемая деталь; 3 — катод
Метод такого регулирования анодной плотности тока вплоть до выключения
одной из штанг позволяет получать покрытия р зличной толщины уа по-
верхностях листовых и цилиндрических деталей.
, Меднение алюминия и его сплавов. Этот процесс следует производить
в общепринятых электролитах, применяя лишь специальную подготовку.
Для сплавов алюминия, при отсутствии цианистых медных электролитов,
наиболее пригодна подготовка поверхности путем анодного оксидирования
в ортофосфорпой кислоте. Для этого детали монтируют в приспособления
119
и протравливают в 10—15-процептном растворе каустической соды прн
60—70е С в течение 1—2 мин. Дли детелей, имеющих точные размеры, и
дли литейных сплавов с высоким содержанием кремния, продолжительность
травления не должна превышать 10—15 сек. После промывки в воде детали
осветляют в 10—15-процептпом растворе азотной кислоты. При перетрав-
ливании силуминовых сплавов в щелочах удаление черного налета кремния
производят в крепкой азотной кислоте с добавкой 40-процентной плавико-
। ой кислоты или ее кислой соли в количестве 2—3% от общего обт ема.
После промывки в холодной проточной воде детали завешивают в электро-
лит, содержащий 250—300 г/л ортофосфорпой кислоты.
Рис. 28. Схема раздельного регулирования плотности тока: а — для пло-
ских деталей; б — для цилиндрических деталей
Анодная обработка производится при 15—25° С и плотности тока
2—4 а!ди2 со средней выдержкой 10 мин. Затем детали промывают в воде
и завешивают подтоком в сернокислый медный электролит с общепринятым
составом и режимом осаждения и наращивают заданную толщину слоя меди.
Для этой же цели можно пользоваться и борфтористоводородным электро-
литом.
Для алюминия, а также для спавов алюминия прн наличии цианистых
электролитов производят двухкратную цинкатную подготовку. Для этой
цели первичные операции подготовки производят так же, как и перед окси-
дированием в фосфорной кислоте, погружая затем детали в цинкатный
раствор следу ющего состава. 25—30 г 'л окиси цинка (в пересчете на металл)
и 120—140 г, л каустической соды. Рабочая темпера!} ра 15—25’ С, выдержка
30—40 сек
Прн обработке в цинкатном растворе детали непрерывно покачивают.
Слой контактного циика имеет голубой оттенок и должен быть равномср
ним, без просветов и пятен Прн наличии указанных дефектов процесс
подготовки повторяют заново.
После цинкатной обработки детали промывают в холодной проточной
воде и стравливают контактный слой цинка в 10—20-процентном растворе
азотной кислоты в течение 10—20 сек.
После промывки в холодной проточной воде производят повторную
цинкатную обработку в указанном выше растворе, нос выдержкой 8—10 сек
120
и также с покачиванием. Детали, промытые в холодной проточной воде
завешивают в медный цианистый электролит под током.
Для непосредственного меднения алюминия без специальной подго-
товки поверхности можно также пользоваться пирофосфатным электро-
литом с введением в него нитрита натрия в количестве 10—15 г-л.
Определение толщины медных покрытий производят капельным или
струйно-периоднческим методами с использованием для этого растворов
предусмотренных ГОСТом 3003—58 для медных покрытий по железу.
После нанесения меди последующие покрытия (никелем, хромом, серебром
и другими металлами) производят по общепринятым технологическим про-
цессам.
Стравливание забракованных медных покрытий производят в азот-
ной кислоте пли путем анодного растворения в электролите для ванн хро-
мирования.
Меднение магния н его сплавов. После окончательной механической
обработки детали предварительно обезжиривают органическими раство-
рителями, монтируют на подвески и подвергают химическому обезжири-
ванию в слабощелочных растворах, содержащих кальцинированную соду
тринатриифосфат и жидкое стекло. Возможно катодное обезжиривание
в щелочном растворе, содержащем 10—15 г!л каустической соды и 2 —25г/л
кальцинированной соды. После промывки в холодной проточ| ой воде
детали декапируют, выб| рая состав растворов в зависимости от марок
сплава. Так, для деформируемых сплавов типа МЛ1—МЛ8 рекомендуется
декапирование в растворе, содержащем (в г/л): 180 хромового ангидрида;
30 натриевой селитры; 25 фтористого кальция. Рабочая температура 15—
25е С, выдержка до 2 мин.
Для литейных сплавов наиболее пригоден 70—80-нроцентный раствор
ортофосф рной кислоты при той же температуре н выдержке.
После промывки поверхность деталей вторично декапируют в растворе,
содержащем 250 г/л фосфорной кислоты и 100 г/л бвфторида калия. Рабочая
температура 15—25° С, выдержка до 2 мин.
После второго декапирования следует быстрая и усиленная промывка
в холодной проточной воде. Затем производят осаждение контактного слоя
цинка в растворе следующего состава (в г/л): 40—50 сернокислого цинка;
180—200 пирофосфата натрия; 8—Юфтористого калия; поташ — до pH 10—
10,5. Рабочая температура 70—80 С, выдержка 2—4 мин.
В процессе погружения детали надо периодически встряхивать для
удаления пузырьков водорода. Толщина слоя контактного цинка достигает
1 мкм.
После промывки в холодной проточной воде детали завешивают год
током в электролит меднения следующего состава (в г/л): 40—45 цианистой
меди; 50—55 цианистого натрия общего; 5 7 цианистого натрия свобод-
ного; 45—50 сегнетовой соли; 25—30 кальцинированной соды; 6 8 кау-
стической соды. Рабочая температура 65—70е С.
При завеске катодную плотность тока повышают до 3—5 а дм- на 20—
30 сек, после чего снижают до 1,5—2 а дм2 и выдерживают (при покачи-
вании или встряхивании) до получения толщины 20—25 мкм. Последующее
покрытие никелем, хромом или другими металлами производят в общепри-
нятых электролитах.
Удаление забракованных медных покрытий на магниевых сплавах
производят в растворе, содержащем 80 ?/л каустической соды с добавкой
порошкообразной серы в количестве до 120 г/л Температура при растворе-
нии меди 70—90° С. Затем детали промывают в холодной воде, декапируют
в растворе цианистого калия с концентрацией 100 гл, и процесс повторяют
снова.
121
Меднение цинка и его сплавов. Для электролитического меднения
литых деталей из цинковых сплавов, широко используемых во многих
отраслях промышленности, ire ходимо применять специальный техноло-
гический процесс подготовки к покрытию. Для этой цели детали монтируют
на подвески и производят их химическое обезжиривание в слабощелочном
растворе следующего состава (в г/л): 50—60 тринатрийфосфата; 25—30
кальцинированной соды; 3—5 калиевого мыла. Рабочая температура 60—
70° С, выдержка 3—5 мин.
После промывки в горячен проточной воде детали подвергают анод
ному пассивированию в электролите, содержащем 50—70 г/л пирофосфор-
нокислого натрия. Детали завешивают иа анодные штанги и пассивируют
при 35—40° С и Da = 0,6-г-1 а/дм- в течение 1—2 мин. В качестве катодов
применяют никелевые пластины.
После пассивирования детали промываю? в холодной проточной воде
и покрывают слоем меди в одном из общепринятых цианистых электро-
литов.
Последующее покрытие никелем или хромом также не имеет специ-
фических особенностей.
Меднение титановых сплавов типа ВТ. При меднении титановых
сплавов для последующей пайки обычными евннцово-оловяиными или
серебряными припоями применяют следующие операции. Сначала детали
обезжиривают, промывают и травят в смеси, содержащей 120—150 г/л соля-
ной кислоты и 40—50 г/л фтористого натрия без подогрева в течение 10—
15 мин, после чего промывают в холодной проточной воде и осветляют
в растворе, содержащем 70—80 г/л азотной кислоты и 80—90 г/л фтористого
натрия. Осветление производят при подогревании раствора до 60—70° С
в течение 10—15 сек. Затем детали промывают в воде и закладывают в
ванну с технической соляной кислотой, без разбавления водой, где и вы-
держивают их без подогрева в течение 2—3 ч для образования гидридиой
п ленки на поверхности деталей, промывают в воде и сушат. Подготовленные
но этому способу детали завешивают в один из приведенных выше циа-
нистых электролитов меднения и меднят до получения слоя толщиной ие
манее 10—15 мкм. Меднение детали сушат и прогревают на воздухе при
200—250° С в течение 2—3 ч или в вакуум-печи при 400—500°С в течение
1 ч. При отсутствии вздутий и отслаивания детали юдвергают спайке.
Для меднения сварных изделий из титана и его сплавов рекомендуется
несколько иная технология. Предварительно производится механическая
зачистка швов до металла, после чего детали травят в растворе, содержа-
щем 5 об.% фтористоводородной кислоты, 35 об. % серной кислоты и 60 об.%
воды. Травление производят при 70° С в течение 20—30 мин, после чего
без промывки Переносят в ванну с электролитом меднения следующего
состава (в г/л): 250 медного купороса; по 50 серной кислоты (уд. веса 1 84)
и фтористоводородной кислоты. Рабочая температура 15—25° С, плот-
ность тока DK — 14- 2 а/дм2, выдержка 2—3 мин.
После загяжки поверхности деталей тонким слоем меди детали промы-
вают в холодной проточной воде и меднят в обычном сернокислом электро-
лите до получения слоя 15 мкм. Меднение детали прогревают для проверки
качества покрытия, как это указано в предыдущем процессе.
Меднение неметаллических материалов. Меднение графитовых и уголь-
ных электродов легко производят нз обычного сернокислого электролита на
свежезачищениую н активированную поверхность электродов. Для зачистки
применяют нажда шое полотно мелкой зернистости, после чего покрывае-
мые участки протирают салфеткой, смоченной ректификованным спиртом,
и погружают на несколько секунд в 2—3-процентный раствор хлористого
олова, просушивают н завешивают в медный сернокислый электролит под
током. Толщина слоя в каждом чащном случае определяется требованиями
122
производства. После .меднения детали промывают, сушат и прогревают при
200—250° С на воздухе или в вакуум-ночи при 400—500° С для снятия
внутренних напряже ni
Меднение фторопласта-4 выполняют по следующей схеме. Покрывае-
мые участки деталей пескоструят, протирают тампоном, смоченным спир-
том, и помещают в муфель, подогретый до 350—400° С, на 15—20 мин.
В этот же муфель помещают тигель с двухлористым оловом, пары которого,
возгопяясь, создают на поверхности деталей электропроводную пленку.
После остывания детали подвергают химическому серебрению из аммиачпо-
сахарного раствора в течение 1 мин и химическому меднению в растворе
медного купороса с добавками формальдегида и других химикатов в тече-
ние 10 мин. Составы и режимы химического осаждения серебра и меди
указаны в соответствующих разделах настоящего справочника.
После затяжки поверхности тонким слоем металлической меди детали
переносят в ванну с сернокислым медным электролитом и меднят до тол-
щины слоя 20—30 мкм.
34. ОсаЖдение меди совместно
с другими металлами
Медь осаждают чаще всего совместно с цинком или оловсм, получая
таким путем сплавы типа латуни и бронзы.
Латунирование применяют главным образом в качестве подслоя при
гуммировании стальных изделий, обеспечивая этим высокую прочность
сцепления резины с металлом.
Электролитическое осаждение латуни, содержащей 60—7С° i меди и
30—40% цинка, производят из циаинстых электролитов латунирования.
Приведем состав одного из производственных электролитов (в г ): 40—45
медноцианистой комплексной соли; 15—20 цинковой цианистой комплекс-
ной солн; 15—18 свободного цианистого натрия. Рабочая температура
20—30° С, плотность тока DK= 0,1-г-0,3 а! дм?, выход по току 60—70%.
В качестве анодов применяют листовую катаную латунь Л62 и Л68
Скорость осаждения латуни при плотности тока 0,2 а!дм? и выходе по току
65% составляет 3 мкм!ч. Электролит требует проработки.
При отсутствии цианистых электролитов латунирование можно произ-
водить гальванотермическим путем. Для этого стальные детали с подслоем
никеля 1—2 мкм меднят в каком-либо из нецианистых электролитов или
в сернокислом электролите Толщина слоя меди составляет 10—12 мкм
Затем детали nepei осят в ванну с кислым электролитом для цинкования и
осаждают в пей слой цинка толщиной 5—6 мкм. Промытые и высушенные
детали помещают в термостат и прогревают при 380 -400' С в течение
1,2—2 ч до получения цвета латуни.
Электролитическое осаждение бронзы, содержащей 10—15% олова и
имеющей золотисто-желтый цвет, производят нз цианистого электролита
следующего состава (в г/л): 30—35 стаината натрия; 70—75 мешюциаии-
стой комплексной соли; 12—15 свободного цианистого натрия; 7—8 кау-
стической соды. Рабочая температура 65—70‘ С, плотность тока DK до
2—2,5 а!дм2, выход по току 60%.
Аноды бронзовые, литые, того же состава, что и получаемое покрытие.
Скорость осаждения прн плотности тока 1 сцдм2 и выходе по току 60%
составляет около 15 мкм!ч.
Покрытие, содержащее 40—45% олова и 55—60% меди, называется
белой бронзой, по внешнему виду сходно с серебром, не тускнеет от вре-
мени н обладает хорошей коррозионной стойкостью во многих средах.
Для осаждения белой бронзы имеется несколько электролитов.
123
Следует упомянуть также об электролитическом осаждении монель-
металла, содержащего по 50% меди и никеля и являющегося весьма стой-
ким сплавом при травлении в кислотах. Состав электролита принят сле-
дующий (в г/л): 50—55 серпокислого никеля; 20—22 сернокислой меди;
70—75 лимоннокислого натрия; 2—3 хлористого пйтрня. Величина pH 5.
Рабочая температура 15—30° С, плотность тока DK— 5-t-6 а/дм-. Аноды
изготовляют из монсль-металла. Цвет покрытия серый с розовым оттенком.
35. Декоративная отделка меднЫх покрЫтий
Декоративную отделку люстр и прочей электроарматуры производят,
осаждая на стальных изделиях топкую пленку закнсн меди из щелочных
электролитов Цвет пленки зависит от продолжительности осаждения.
Наибольшее применение получил золотисто-желтый цвет изделий.
Перед покрытием изделия полируют и покрывают подслоем никеля
толщиной 2—3 мкм, затем медият по общепринятому режиму в сернокис-
лом электролите с толщиной слоя 5—7 мкм и глянцуют. После тщательного
обезжиривания известковым молоком детали промывают в воде и завеши-
вают на катодную штангу в электролит цветного меднения. Его состав
(в г/л): 50—60 медного купороса; 60—90 пищевого сахара; 40—50 каусти
ческой соды. Рабочая температура 35—45е С, плотность тока DK = 0,01-г-
<-0,02 а!дмг.
В указанном электролите сахар можег быть заменен глицерином с топ
же концентрацией при снижении концентрации меди вдвое.
В качестве анодов применяют медные пластины Напряжение на шинах
ванны не должно превышать 1 в Регулировка плотности тока должна про-
изводиться плавно реостатом Рустрата.
В этом процессе питание ванн постбянным током можно производить
только от аккумулятора, так как все остальные источники тока позволяют
получать только неопределенную смесь цветов.
Детали, окрашенные медно-закиспыми пленками, покрывают бес-
цветным лаком для предохранения от истирания и придания блеска.
Патинирование меднеиых изделий и гальванопластических медных
кони», пр щающее им античный вид, осуществляется посредством мио
гнх составов. Так, например, красивые темные оттенки получаются при
погружении или нанесении кистью или распылителем раствора следую-
щего состава (в г/л): 25 азотнокислой меди 50 г/л 25 процентного ам-
миака; 0,5 1 уксусной кислоты; 25 хлористого аммония.
Дтя получения густых тонов раствор наносят несколько раз.
Для отделки меднеиых деталей в яркий золотистый цвет применяют
раствор, состоящий из следующих компонентов (в г/л): 220—240 гипосуль-
фита; 20—25 уксуснокислого свинца; 25—30 лимонной кислоты. Рабочая
температура 15—25° С,' выдержка 1—2 мин.
При передержке происходит постепенное изменение цветов до красного
и в конце до фиолетового.
36. Контроль качества покрЬнпий
и исправление брака
Качество медных покрытий проверяют по следующим показателям:
отсутствие внешних дефектов (непокрытые участки, дендритные наросты
и пр.), отсутствие пор, прочность сцепления покрытия с деталью и толщина
слоя меди.
Пористость медного слоя проверяют наложением отрезка фильтровали
ной бумаги, смоченной железосинеродистым реактивом, как это предусмот
124
реио ГОСТом 3247—46. При многослойном защитно-декоративном покры-
тии или при последующей полировке пористость меди может быть пере
крыта. Если же меднение имеет своей целью местную защиту стали от це
мептации или другого диффузионно-
термического процесса, то пори-
стость, в количестве 1—2 пор на
1 см2- допускается лишь па отдель-
ных участках, не имеющих суще-
ственного значения при последую-
щей механической обработке.
Для проверки прочности сцеп-
ления медного покрытия при усло-
вии, что его толщина не превышает
20—30 мкм, проверяемый участок
натирают медным стержнем с за-
кругленным концом. Появление
мелких вздутий, отчетливо видимых
без увеличения, указывает на сла-
бую связь покрытия с металлом.
Надежной качественной пробой
является также сполировывание
медного слоя до стали.
Недоброкачественные, а также
использованные после термических
процессов медные покрытия рас-
творяют в хромовоаммонийном
электролите. При анодном раство-
рении электролит состоит из 300—
320 г/л хромового ангидрида н 100—
120 г/л сернокислого аммония. Рабо-
чая температура 15 -25е С. плот-
ность тока Da — 8-i-10 а/дм1.
Катодами служат свинцовые
пластины. Электролит практически
не действует на сгаль. Скорость анодного растворения меди определяется
по диаграмме рис. 29. Растворение меди в указанном электролите происхо-
дит и без тока, по гораздо медленнее, что также видно из рис. 29. По мере
старения электролита скорость растворения меди падает.
70 20 30 40 50
Вр№7Я,1"Ж!
Рнс. 29. Диаграмма скорости рас-
творения меди в хромовом электро-
лите
Литература
1. Я м п о л ь с к и II А. М. Меднение и никелирование Изд. 3-е Л.
изд-во «Мат н нестроен и », 1971 (Библиотечка гальванотехника. Вып. 4).
2. П о п и л о в Л. Я- Гальванопластика. М. -Л., Машгиз, 19Ы (Библио-
течка гальвано1ехивка. Вып. 8).
3. Лайнер В II., Кудрявцев Н. Т. Основы гальваностегии.
4.1. М., Мсталлургиздат, 1953.
ГЛАВА VII
НИКЕЛИРОВАНИЕ
37. Физико-химические свойства никеля
и области применения никелирования
Никель — металл серебристо-белого цвета с уд. весом 8,9 и темпера-
турой плавления 1452° С. Микротвердость электролитически осажденных
и химических никелевых покрытий зависит от состава электролита и может
колебаться за счет введения добавки фосфора в состав покрытия.
После термообработки никелевых покрытий, содержащих фосфор, mi кро-
твсрдость их возрастает еще более, достигая твердости блестящего хрома.
Рис 30. Схема расположения пор в многослой-
ном покрытии:
/ — сталь; 2 — медь; 3 — никель; 4 — хром
Никелевые покрытия хорошо полируются до зеркального блеска и
приобретают красивую декоративную внешность, не изменяющуюся от
времени.
Являясь главным образом защитно-декоративным покрытием, никель
способен надежно защитить железо от коррозии лишь при условии его
беспористост I Поэтому никелирование как защитно-декоративное покры-
тие применяют обычно с подслоем меди. Электролитические покрытия
всегда обладают некоторой пористостью, и для получения беспористых
покрытий используют попеременное осаждение нескольких слоев металлов.
У таких многослойных покрытий поры каждого слоя обычно не совпадают,
как это показано на рис. 30. Кроме того, многослойные покрытия позволяют
снизить удельный расход никеля за счет более дешевой меди.
Hi келировапие получило широкое применение в химической промыт
лениости с толщиной покрытий без подслоя меди до 0,20—0,30 мкм.
Высокая твердость и износостойкость никелевых покрытий исполь-
зуются в полиграфической промышленности для клише и стереотипов,
для покрытия медных матриц при изготовлении патефонных пластинок,
для мерительного инструмента и, особенно, для деталей, эксплуатируемых
в условиях сухого трения.
Толщина никелевых покрытий па различных металлах, предусмотрен-
ная иа основании ГОСТа 9791—68, общемашииостроительпых руководя-
щих матсрна iob ОМТРН 7382-001—67 и ГОСТа 14623—69, приведена
в табл. 64.
Наименьшие толщины никелевых электролитических покрытий с под-
слоем меди даны в табл. 65.
Толщина многослойных электролишческих покрытий с использова-
нием никеля приведена в табл. 66.
126
64. Наименьшая местная толщина
однослойных никелевых покрытий
Покры- ваемым металл Назначение покрытия Область применения Условия эксплуа- тации (по ГОСТу 14007—68) Толщина слоя ни- келя в мкм Условное обозначе- ние покрытия
Медицинский и негру-" мент О 9—12 Н12
Сталь Защитное Слесар но-моитажиый инструмент специально- го назначения с 18 Н18
Детали, омываемые ще- лочными растворам»! О 48 Н48
Детали часовых меха- низмов л 2 Н2
Медь н сс сплавы Защитно- декора- тивное Мелкие резьбовые и крепежные детали с диа- метром в .ил до 2 от 2 до 5 свыше 5 л Л; С Л; С 3 6 9 из Н6 Н9
Трущиеся поверхности с малыми нагрузками Л б Н6
Декоративная отделка, повышение отражатель- ной способности С 12 Н12
Бронза Защитно- декора- тивное Мембраны, пружины, детали толщиной до 0,5 мм л С; Ж 3 6 НЗ Н6
127
65. Наименьшие толщины
нике евых защитно-декоративных покрытий
с подслоем меди
03 -о Толщина слоя в мкм зиаче-
Покры- ваемый металл Область применения Условия эксп тации (по ГО 14007 — 68) суммарная меди н никеля верхнего слоя никеля Условное обо: ние покрыты?
Детали часовых меха- низмов л 3 2 М1Н2
Сталь Придание красивой внешности и отражатель- ной способности л 15 6 М9Н6 или НЗМ6Н6
Трущиеся поверхности с малыми нагрузками с 30 12 М18Н12 или НЗМ15Н12
Мелкие резьбовые н крепежные детали с диа метром в мм: до 2 от 2 до 5 свыше 5 л 3 6 9 1 3 3 M21I1 МЗНЗ М6НЗ
Цинко- вые сплавы Детали машин л с 15 21 12 18 M3II12 МЗН18
128
66. Наименьшие толщины
многослойных защитно-декоративных покрытий
(медь—никель—хром)
Покры- ( васмыП металл Область применения Условия эксплуа тацнн (по ГОС Гу 14007—08) Толщина слоя В мкм Условное обозиаче ине покрытия
сумма меди и никеля верхпei о слоя никеля 73 О
Летали различ- ных машин, меха- низмов и приборов * Л с ж ОЖ; Ж 15 30 48 39 6 12 18 9 0,25 0,25 0,25 3 H3M6116X0,25 или 519116X0,25 I13M15, 1112X0,25 или М18Н 12X0,25 НЗМ27, 1118X0,25 или МЗОН 18X0,25 НЗМ27; Н9ХЗ или M30H9X3
Сталь Трубчатые дета- ли. подвергаемые сильному износу (поручни автобу- сов, вагонов и т. п.) О 34 12 2 НЗМ17; 1112X2 или М20Н12Х2
Мелкие резьбо- вые и крепежные детали с диаме- тром В .И-W до 2 от 2 до 5 свыше 5 Л л Л; С 3 6 9 1 3 3 0 25 0,25 0 25 M21I1X0.25 МЗНЗХ0.25 М6НЗХ0.25
Цинко- вые сплавы Детали различ- ных машин, меха- низмов и приборов Л С ж 15 21 36 12 15 28 0,25 0,25 0,25 МЗН12Х 1,25 М61115X0,25 М91127X0,25
* «ч С •
5 А М. Ямпольский
129
38. Электролиты никелирования
Сернокислые электролиты Этот вид электролитов наиболее известен
и изучен. Сернокислые электролиты весьма чувствительны к отклонениям
от запанного режима и к наличию посторонних примесей.
В табл 67 приведены составы и режим работы для нескольких наиболее
применяемых электролитов.
67. Составы и режимы работы сернокислых электролитов
Компоненты и режимы Номер электролита
I 2 3 4
Состав (в г/л): сернокислый никель 70—75 140—145 280—300 400—420
» натрий 40—50 40—50 — —
* магний — 25—30 50—60 —
борная кислота 20—25 20—25 25—30 25-30
хлористый- натрий 5—10 5—10 3—5 —
фтористый натрий Режим: — — 2—3 2—3
рабочая температура в °C 15—25 25—30 30—40 50—60
плотность тока DK в а/дм2 0,5—1 0,8—2 2—4 5—10
величина pH 5,5—5,8 5,0—5 5 3—5 2—3
катодный выход по току в % 95 90 95 90 85—90
перемешивание -+ -+ + +
непрерывное фильтро- вание — — -+ 4-
Примечание. Знак + означает применение, знаки —J- необя-
зательное применение.
Указанные электролиты устойчивы в работе, при правильной эксплу-
атации и систематической очистке от вредных примесей они могут исполь-
зоваться в течение нескольких лет без замены Корректирование их состава
по содержанию основных компонентов необходимо вследствие потерь элек-
тролита за счет уноса с покрываемыми деталями. Эти потерн зависят от
концентрации электролита, конфигурации деталей и аккуратности рабо-
тающих
Для Деталей, покрываемых в подвесках, удельные нормы потерь элек
тролита иа унос колеблются в пределах 120 -200 мл электролита па 1 м2
площади покрываемых деталей, а для мелких деталей покрываемых в ко-
локолах и барабанах, составляют от 220 до 370 мл/м2
130
Ваины для никелирования изготовляют из листовой стали с футеров-
кой внутри резиной в два-три слоя или винипластом. Возможно изготов-
ление их и из бакелитированной фанеры.
Никелевые электролиты весьма чувствительны к понижению темпера-
туры в цехе, и при снижении ее до 10° С фактически непригодны для экс-
плуатации. Поэтому ванны необходимо снабжать пароводяными рубашками
или трубчатыми электронагревателями. С целью ускорения процесса и
повышения качества покрытий ванны оснащают автоматическими устрой-
ствами для покачивания катодных штанг, для очистки зеркала электролита,
для непрерывного перемешивания и фильтрования.
Скорости наращивания никеля приведены в табл 68.
68 Скорость осаждения никеля
Плот- ность тока DK в а/дм* Скорость осаждения никеля в мк.ч'ч при выходе по току в %
50 60 70 80 90 95
0,5 3.1 3,7 4,4 5,0 5,6 5,9
1,0 6,3 7,4 8,7 10,0 11,2 11,8
2,0 12,5 14,9 17,6 20,0 22,4 23,6
30 18,8 22,3 26,2 29,9 33,6 35,4
4 0 25,1 29,8 34,9 39,9 44,8 47,2
5,0 31,4 37,2 43,7 49,8 56,0 59,0
10,0 62,8 74,4 87,3 99,7 112,0 118,0
Корректировка никелевых электролитов заключается в поддержа-
нии постоянства их состава. Основные неполадки при никелировании ука-
заны в табл. 69.
Электролиты блестящего никелирования. При никелировании с целью
защитно-декоративной отделки изделий никель должен иметь зеркально
блестящую поверхность.
Механическая полировка, применяемая для этого, является трудоем-
кой операцией и требует высокой квалификации рабочих. Кроме того, при
полировке никелевых покрытий безвозвратно теряется слой никеля тол-
щиной 2—4 мкм.
Поэтому широкое применение получили электролиты блестящего
никелирования, содержащие различные блескообразователи. Так, из не-
органических соединений некоторое применение для этой цели получили
сернокислые соли кобальта и кадмия Несмотря на простоту получения и
равномерный блеск покрытий, добавки кобальта нецелесообразны вслед-
ствие их высокой стоимости.
Добавки хлористого или сернокислого кадмия в количестве 0,03—
0,10 г/л применяются, особенно при покрытии крепежных деталей в коло-
кольных и барабанных ваннах Наилучшне результаты получаются при
их введении за 1—2 ч до выгрузки деталей. Действие кадмиевых добавок
непродолжительно и не превышает 8—10 ч непрерывной загрузки ванн
Широкое применение в свое время получили электролиты с добавками
органических блескообразователей в виде натриевых солей сульфирован-
ного нафталина. Большое распространение получил электролит следующего
• 131
69 Неполадки прн никелировании
Характер неполадок Причина неполадок Способ устранения
Никель на деталях не осаждается. Уси- ленно выделяется во- дород Мала величина pH электролита (слишком кислый электролит) Проверить pH и от- корректировать его 3-процентным рас- твором NaOH
Никель на дета- лях не осаждается Детали покрывают- ! с я чер гым мажущим налетом 1. Мала величина DK. 2. Низкая темпера- тура электролита. 3. Неправильное включение полюсов на ванне. 4. Наличие солей азотной кислоты в электролите 1. Повысить DK. 2. Подогреть элек- тролит до 18—25° С. 3. Проверить и пе- реключить полюса. 4. Проработать нли сменить ванну
Частичное покры- тие деталей никелем при хорошем каче- стве покрытия 1 Недостаточное обезжиривание дета- лей. 2. Детали взаимно экранируются на под- веске. 3. Неправильное рас- положение анодов или нарушение контакта от- дельных анодов. 4. Отсутствие кон- такта подвески со штангой 1. Повторить опе- рации подготовки. 2. Изменить рас положение деталей. 3- Улучшить кон- такт и расположение анодов. 4 Улучшить кон- такт подвески со штангой
Покрытие имеет желтый оттенок, а на кромках деталей возможно образова ние зеленых гидра- тов окиси никеля 1. Высокое значение pH (щелочной электро- лит). 2. Чрезмерно высока катодная плотность то- ка 1 Проверить pH н подкислить электро- лит 3-процентным раствором серной кислоты. 2. Снизить Ок или дать усиленное пере- мешивание электро- лита
Медленное оса жденне никеля Низкая температура электролита Подогреть электро- лит до 18 25° С
132
Пр пол мечт о гдбл. 6Э
Характер неполадок Причина неполадок Способ устранения
Аноды покрыты коричневой или чер нои пленкой 1. Высокая анодная плотность тока. 2. Мала концентра- ция NaCI 1. Уменьшить DK тока, увеличив по- верхность анодов. 2. Добавить 2— 3 г/л NaCI
Никель имеет нор мяльный оттенок и эластичность, ио отслаивается 1. Плохая подготов- ка к покрытию 2. Перерыв тока или изменение плотности тока Удалить никель анодным растворе- нием в H2SO4 и повто- рить покрытие
Слой никеля бле- стящий с иродоль ными трещинами Накопление в элек- тролите более 0,1 г/л солей железа Подкислить элек- тролит, ввести 1LO», нагреть и перемешать, зещелочить до pl 1 6 и отфильтровать
Никель имеет се- рый оттенок, плохо полируется, аноды без тока покрывают- ся медью Накопление в элек- тролите более 0,02 г/л солей меди Подкислить элек- тролит и проработать его при низкой плот- ности тока
Появление черных или коричневых по- лос или общее по- '• чернение покрытия Загрязнение электро- лита солями цинка Добавить известко- вого молока или мела до pH 6,1—6,3 и от- фильтровать осадок
Отслаивание ни- келя в виде мелких блестящих чешуек, легко осыпающихся от прикосновения 1. Стишком кислый электролит и высокая D к- 2. Низкая концен- трация NiSO, при большом содержании проводящих солей 1. Подщелочить электролит и сни- зить DK 2 Добавить серно- кислого никеля
Шероховатость и высокая пористость никеля Электролит загряз- нен взвешенным анод- ным шламом и прочими механическими приме- сями • Отфильтровать электролит и надеть на аноды чехлы из льняной ткани
133
Продолжение табл. 69
Характер неполадок Причина неполадок Способ устранения
Образование пит- тинга Загрязнение элек- тролита органическими примесями и коллоид- ными гидратами окисн железа Подкислить элек- тролит, добавить Н2О2 и снова защело- чить, после чего от- фильтровать
Никелевое покры- тие хрупкое и бле- стящее Загрязнение элек- тролита органическими соединениями Удалить примеси дробленым древесным углем марки БАУ
Образование ше- роховатых покры- тий и дендритов на кромках деталей (при нормальном со- ставе электролита) 1. Высокая плот- ность тока. 2. Чрезмерно про- должителен процесс ни- келирования 1. Снизить катод- ную плотность тока. 2. Ввести поли- ровку н промежуточ- ный подслой меди
состава (в г/л): 200—300 сернокислого никеля; 25—30 борной кислоты;
4—6 фтористого натрия; 3—15 хлористого натрия; 2—4 натриевой соли
1,5-нафталиндисульфокислоты; 1—1,5 формалина. Величина pH 5,8—6,3.
Рабочая температура 20—30° С, плотность тока DK= 1,2 а/дм2, выход по
току 95—96%.
При перемешивании электролита плотность тока может быть повышена
до 4—5 а/дм1.
Лучше всего пользоваться блескообразователем заводского изготов-
ления, выпускаемым по СТУ 36-13124—64.
В последнее время этот электролит вытесняется электролитом на ос-
нове 1 4 бутиндиола. Так, например, получил применение следующий
состав: 8 300 г!л сернокислого никеля; 50—60 г/л Хлористого никеля;
30 35 г/л борной кислоты; 0,8—1,2 мл/л 1 4 бутйидиола (35-процентиого);
0,8—1,2 г/л сахарина; 0,08—0,12 г/л фталимида. Величина pH 4.9—5,2.
Рабочая температура 50—60° С, плот ность тока DK — 4,5-f- 5,0.
Электролит подвергается энергичному перемешиванию сжатым воз-
духом Аноды марки НПАН заключают в чехлы из ткани «хлорин».
Имеется также несколько измененный состав электролита: 250—300 г/л
сернокислого никеля; 10—15 г/л хлористого натрия; 30—40 г/л борной ки-
слоты; 1,0—1 5 мл/л 1,4-бутиидиола (35-процентного); 2—2,5 г/л хлор-
амина; 0,01—0,03 мл/л формальдегида (40-процентного); 0,003—0.005 мл/л
моющей жидкости «Прогресс». Величина pH 4,5—5,5. Рабочая темпера-
тура 45—60° С, плотность тока DK~ Зч-5 а/дм2, выход по току 95%.
Непрерывное перемешивание электролита сжатым воздухом, непре-
рывное фильтрование и селективная очистка являются обязательными.
Никелевые аноды завешивают в чехлах из ткани «хлорин» артикула 2089
нлн «бельтинг» артикула 2030.
При составлении электролита сернокислый никель, хлористый натрий
и борную кислоту растворяют в воде при 80—90° С.
J34
Затем электролит подвергают селективной очистке. Для этой цели
величину pH электролита доводят до 5,0—5,5, подогревают электролит
до 45—50° С и вводят в него марганцевокисылй калий в количестве до
2 г/л или 3-процентный раствор перекиси водорода в количестве до 2 мл л,
после чего в раствор вводят активированный уголь марки БАУ
(ГОСТ 6217—52) в количестве 1—2 г/л. Допускается заменаугля марки БАУ
активированным углем марки КАД. Электролит с углем перемешивают
сжатым воздухом в течение 3 ч, дают отстояться ие менее 12 ч и фильтруют.
Этими операциями достигается удаление органических примесей,
железа и частично цинка.
Для очистки от меди и следов цинка электролит подкисляют до
pH 2,5—3,0, завешивают случайные катоды из листовой рифленой стали и
прорабатывают его при 45—50° С и перемешивании сжатым воздухом.
Проработка идет при напряжении 0,8—1,0 в и плотности тока DK = 0,1-н
<-0,2 а/дм2 до получения светлых покрытий, иа что требуется обычно
две три смены. В очищенный электролит вводят блескообразователи, кор-
ректируют pH и приступают к эксплуатации.
Наибольший блеск покрытий имеет место при 60° С, плотности тока
5 а/дм2 и величине pH 5 При этих условиях осажденный никель имеет
степень блеска 70—80%, степень выравнивания около 80%, микротвер
дость 550 кГ мм2 и внутренние напряжения около 200 кГ/см2. Важное на-
чение для степени блеска имеет и природа покрываемого металла. Так,
наибольший блеск никель получает на стальных деталях.
Неполадки при осаждении блестящего никеля н способы их устране-
ния приведены в табл 70.
Прочие электролиты никелирования. Кроме сернокислых электролитов
существует большая группа электролитов, отличающаяся от них как по
составу, так и по свойствам получаемых покрытий. Например, один из
электролитов содержит 300—400 г/л борфтористого никеля и по 10—15 г'л
хлористого никеля и борной кислоты. Величина pH 3—3,5. Рабочая
температура 45—55° С, плотность тока DK до 20 а/дм2, выход по току
95—98%.
Осажденный никель получается светлым, эластичным, обладает микро-
твердостью 300—350 кГ/мм2
Возможно осаждение никеля и из кремнефтористых электролитов,
которые составляются из более дешевых компонентов.
Для получения весьма твердых и износостойких покрытий применяется
электролит, своеобразный как по составу, так и по режиму осаждения.
Состав электролита (в г/л): 180- 200 сернокислого никеля; 40—45 орто-
фосфорной кислоты Н.чРО4; 25—30 хлористого никеля; 5—10 гипофосфита
натрия. Величина pH 2—3. Рабочая температура 80—90° С, плотность
тока DK = 8+12 а/дм2, выход по току 70%
Осажденный никель содержит в своем составе до 10% фосфора и обла-
дает твердостью HRC 57.
Большой практический интерес представляют также сульфаминовые
электролиты, составляемые иа основе сульфамнновой кислоты SOaOHNH,,
например электролит следующего состава: 280—300 г/л сульфаминовокис-
лого никеля; 25—30 г/л бориой кислоты; 12—15 г/л хлористого натрия,
2—3 мл/л моющего средства «Прогресс»; 1,5—2 г/л паратолуолсульфамида.
Величина pH 3—4,5. Рабочая температура 40—45° С, плотность тока
DK до 5 а/дм2, выход по току 98—99%. При указанных низких плотностях
тока получаются весьма пластичные покрытия без внутренних напряжений,
особо пригодные для целей гальванопластики.
Блестящие и твердые покрытия получают также из щавелевокислых
электролитов следующего состава (в г/л): 140 сернокислого никеля;
300 щавелевокислого аммония; 3—5 хлористого аммония или хлористого
135
70. Неполадки при осаждении блестящего никеля
Характер неполадок Причина неполадок Способ устранения
Вся поверхность никелевого покры тия имеет недоста- точный блеск 1 Мала концентра- ция блескообразовате- лей. 2 . Не выдерживается заданная плотность то- ка или pH 1. Ввести добавки блескообразователей. 2 Отрегулировать плотность тока и величину pH
Слабое выравни- вание (сглаживание) никелируемой по- верхности Мала концентрация бутиидиола Добавить 0,1 мл 1л бутиндиола
Никелевый слой имеет темный отте- нок или пятна серые и белые Электролит и меет примеси тяжелых ме- таллов, меди, цинка и др. Произвести селек- тивную очистку элек- тролита при низкой плотности тока
Слой никеля бле- стящий, но хрупкий 1. Органические за- грязнения. 2. Мала концентра- ция сахарина (или хлор- амина Б) 1. Очистить акти- вированным углем. 2. Ввести добавку сахарина (или хлор- амина Б)
Точечная водо- родная пористость никеля (питтинг) Посторонние приме- си в электролите (орга- нические или металли- ческие) Очистить электро- лит и ввести добавку 0,01 мл/л моющего средства «Прогресс»
натрия; 15 фтористого аммония или фтористого натрия. Величина pH 7,8—
8,2. Рабочая температура 78—82° С. плотность тока DK = 10 20 а/дм2,
выход по току 30—50%.
Корректировка величины pH производится газообразным аммиаком
Никелевые аноды в нерабочее время удаляют из ванны.
39 ОсаЖдение черного никеля
При введении солей цинка в сернокислые электролиты Никелирования
покрытие приобретает черный цвет.
У черного никеля весьма низкие показатели коррозионной стойкости,
пластичности и прочности сцепления с покрываемыми изделиями, особенно
прн осаждении на сталь Поэтому прн осаждении черного никеля применяют
предварительное осаждение подслоя меди или светлого никеля с последую-
щим полированием его. Толщина слоя черного никеля обычно ие превышает
0,5 мкм.
136
Приведем следующий сек таз электролита (в г/.?): 50 сернокислого
никеля; по 15 сернокислого и роданистого аммония; 25 сернокислого
цинка ZnO4-7H.2O; 2 лимонной кислоты СзН4ОН(СООН)зН2О. Величина
pH 5,2—5,5, рабочая температура 18—25е С, плотность тока DK —
= 0,1 а/дм2
Детали шкалируют при напряжении, не превышающем 0,8—1,0 в
с выдержкой 20—30 мин, с применением никелевых и графитовых анодов.
Автором предложен и используется практически упрощенный состав
на основе общепринятых никелевых электро штов, указанных в табл 67,
например, электролшы № 1 или 2. Для выполнения случайных работ или
для покрытия небольших деталей из ванны с электролитом № 1 оби-
рается в лабораторную ванну несколько лигров электролита, в который
вводят добавки роданистого аммония и сернокислого цинка, после чего
электролит приобретает следующий состав в г/л: 70—75 сернокислого
никеля NiSO4-7H2O; 40—50 сернокислого натрия Na2SO4 -ЮН2О; по 20—
25 бориой кислоты НзВОп и сернокислого цинка ZnSO4 7Н2О; 15—20
роданистого аммония NH,CNS 5—10 хлористого натрия NaCl.
Электролиз ведут при DK — 0,1 а,'дм2, поддерживая величину pH
углекислым цинком.
Детали после покрытия черным никелем пассивируют в горячем
5 процентном растворе хромпика Na2Cr207 и протирают салфетками, смо-
ченными жидким смазочным маслом.
40. СпециалЬнЫе процессы никелирования
Никелирование крепежных и мелких деталей Для покрытия мелю х
деталей применяют колокольные и ковшовые ванны, а также ванны с врат
щающимся барабаном. При наличии большой программы устаи шливают
колокольные автоматы с высокой производительностью или шнековые
автоматы с непрерывной нодачей деталей. Никелирование небольших пар-
тий можно производить в переносных барабанах, надеваемых на катодною
штангу стационарной ванны, а также иа сетках или на проволочных под-
весках.
Для никелирования в колокольных и барабанных ваннах наиболее
пригоден электролит № 2, указанный в табл 67
При подсчете производительности колокольных ванн следует учиты-
вать, что скорость наращивания никеля в них гораздо меньше, чем при
покрытии на подвесках, н составляет не более 50—60% от рассчитанной по
закону Фарадея. Это явление связано с частичным истиранием никелевого
покрытия вследствие взаимного трения деталей при вращении колокола
или барабана При этом электролит быстро мутнеет, заполняясь взвешен
ными частицами никеля, гидратом окиси железа, и pH увеличивается до
6—6,5. Скорость наращивания никеля постепенно замедляется Увеличе-
ние толщины слоя свыше 10—12 мкм нецелесообразно. Для того чтобы
сопряжение крепежных резьб, изготовленных по 3-му классу точности,
происходило без затруднений, толщина слоя никеля ие должна превышать
3—6 мкм
Для приближенного расчета скорости осаждения никеля в колоколь-
ных или барабанных ваннах можно принять след) ющую упрощенную фор
мулу:
.$</8,8 S416
7 “ /1,095 -0,5 “ / ’
где Т —- продолжительность никелирования в ч; S — общая площадь
покрытия в см2, d — заданная толщина слоя никеля в см, / — сила тока в д1,
137
8,8 — уд. вес никеля в г!см3, 1,095 — количество никеля (в г), осаждаю-
щееся теоретически на 1 а-ч; 0,5 — фактический выход по току.
Никелирование труб и соединительных деталей. Для никелирования
внутренней поверхности труб необходимо оборудование специальной уста-
новки типа изображенной на рис. 31.
Монтаж труб производят с применением внутренних анодов. В каче-
стве материала для анодов можно использовать прутковый никель, изго-
товляемый в соответствии с ГОСТом 2179—59.
Для этой цели используют также свинцовые трубчатые аиоды или
ocBi нцованные стальные трубы и стержни. Для пре охранения от корот-
Рис. 31. Установка для никелирования внутренней поверх-
ности труб:
1 — сборник электролита: 2 — распределительное устройство;
3 — уплотнение; 4 — приемник электролита; 5 — насос
кого замыкания аноды снабжают трехграннымн насадками из целлулоида
нлн винипласта. Диаметр внутренних анодов должен составлять 0,25—
0.35 bi утреннего диаметра труб.
При пользовании нерастворимыми анодами можно применять сле-
дующий состав электролита (в г/л): 200—240 сернокислого никеля; 20—
25 сернокислого натрия; 25—30 борной кислоты НзВОз. Рабочая темпера-
тура 20—30° С; плотность тока DK = 1,5-т-2 а!дм*.
При никелировании труб с никелевыми анодами следует пользоваться
электролитом №3 (см. табл. 67). В обоих случаях необходима принуднтель
ная циркуляция электролита.
При покрытии тройников н прочих фасонных деталей трубопроводов
внутренние аноды располагают так, как это показано на рис. 32. В этом слу-
чае циркуляция электролита необязательна.
Повышение равномерности покрытий. Для повышения равномерности
слоя никеля применяют экраны из неметаллических материалов — целлу-
лоида, пластмасс, парафинированной или бакелитнзнрованной фанеры.
Экраны располагают между анодами и деталями так, чтобы экранированию
подвергались наружные кромки н углы детален н весь ток направлялся
через прорезанные в экранах окна (рис. 33). Пользуясь такими экранами,
можно добиться значительного повышения равномерности толщины покры-
тия на всех участках изделия. Так, например, равномерное никелирование
138
внутренней поверхности автомобильных фар легко осуществляется путем
применения целлулоидного экрана с постепенно увеличивающими окнами
и без дна (рис. 34).
Сверхтвердое никелирование с добавками абразивов. Сущность про-
цесса заключается в том, что в никелевый электролит вводят порошки абра-
зивов, взмучивая их путем перемешивания электролита перед началом
осаждения никеля. В качестве абразивов могут применяться алмазные.
Рис. 32. Расположение внутрен-
них анодов в трубчатых деталях:
1 — покрываемая деталь; 2 — вну-
тренние аноды; 3 — центрирующие
втулки из пластмассы: 4 — стальные
крепления для втулок
Рис. 33. Схема выравнивания плот-
ности тока экранами на листовых
деталях.
1 — покрываемый лист; 2 — лист-экран
нз листовой пластмассы; 3 — анод
Рис. 34. Выравнивание плотности
тока при покрытии внутренних по-
лостей: а — осаждение без экрана,
б — с целлулоидным экраном:
/— покрываемая деталь 2 - анод;
3 — экран
наждачные и корундовые порошки и прочие мелкодисперсные материалы.
Частицы этих материалов, оседая на поверхности металлических деталей,
заращиваются в слой гальванически осажденного никеля, сообщая ему
непревзойденные показатели твердости, износостойкости, высокие анти-
фрикционные свойства, ударную вязкость и прочие свойства, необходимые
прг эксплуатации трущихся пар. Такие комбинированные покрытия со-
держат 10—35% (даже до 50%) абразива и могут получать твердость
до HRC 250. Так, например, для покрытия стальных вкладышей приме-
няется никелирований со включением, зерен порошка синтетического ал
маза марки АСГ15 с зернистостью 63—50 мкм.
139
2
Рис 35 Схема закрепления абразив-
ных зерен осажденным никелем:
/ —стальной диск; 2 — зерна абразива,
3 — слой никеля
ван и и
пости
высокие плотности тока могут
катодного процесса в пределах
В качестве еще одного примера использования указанного метода
следует привести процесс изготовления односторонних абразивных кру-
гов, применяемых для зубопротезирования. Для кругов используются диски,
штампованные из стальной лепты. Диски располагают в подвесках гори-
зонтально и помещают в ванну с никелевым электролитом, в который вве-
ден карборундовый порошок № 150—180 в количестве 2—4 г/л. После вклю
чеция тока порошок взмучивают путем барботирования электролита сжатым
воздухом через каждые 2 мин в течение 10—15 мин процесса заращивания
зерен карборунда, по окончании взмучивания осаждение никеля ведут еще
10 мин. Схема закрепления абразивных зерен на круге представлена па
рис. 35.
Состав электролита может быть выбран в зависимости от тре
' слою
Струйное никелирование и
3 никелирование с применением
пульсирующего тока Эти про-
цессы не нашли пока широкого
применения, но могут оказаться
в некоторых случаях полезными.
При струйном никелировании
трубчатых деталей катодная
плотность тока может доходить
до 30—50 а/дм2 при соответству-
ющем повышении напряжения
до 30—60 в. Прн пульсирую-
щем, толчкообразном ннкелиро-
применяться прн условии длнтель
4—5 сек и перерывов не свыше
1 сек.
Никелирование с наложением ультразвуковых колебаний. Наложение
ультразвукового поля дает возможность повышать плотность тока до 10—
15 а/<)мг и значительно улучшает качество никелевых покрытий, позволяя
получать из общепринятых сернокислых электролитов светлые и беспо-
рнстые покрытия.
Частота ультразвуковых колебаний может колебаться в пределах от
15—20 до 40—50 кгц, интенсивность от 0,3 до 0.5 вт!см- покрываемой пло-
щади н объемная мощность от 40—70 до 1—3 вт!л. Прн этом в ваннах про-
изводственного типа доброкачественные покрытия можно получать прн
катодных плотностях тока не выше 8—\2-а/дмл. Растворение никелевых
анодов в ультразвуковом поле происходит гораздо быстрее, чем в обычных
электролитах, что связано с их кавитационной эрозией. Поэтому примене-
ние чехлов для анодов обязательно.
Никелирование способом электронатирания. Сущность этого процесса
изложена в гл. VI, где дано и описание аппаратуры для его выполнения.
В качестве электролита может быть использован любой электролит с высо-
кой концентрацией сернокислого никеля. Следует лишь учитывать, что
плотности тока при этом процессе намного выше, чем прн осаждении в ста-
ционарных ваннах. Соответственно возрастает и требуемое напряжение.
Подробное описание процесса с указанием составов, режимов и аппаратуры
приведено также в литературных источниках |2|
Наращивание твердого никеля по заданным размерам. Способ пред
назначен для восстаиовлення размеров детален, имеющих цилиндрическую
форму (штоки, плунжеры, валы, втулки и т. д.) Сущность способа заклю
дается в применении шаблона-гильзы из винипласта илн из другой пласт-
массы, химически устойчивой и условиях многократного пребывания в ни-
келевом электролите. Указанная гильза надевается на изношенный уча-
140
сток восстанавливаемой детали, причем пе требуется предварительного
шлифования участка в целях выравнивания размеров.
Для получения заданного размера необходимо лишь, чтобы внутрен-
ний диаметр гильзы был расточен па 15—20 мкм больше заданного диаметра
участка. Кроме того, гильза должна иметь вертикальный сквозной паз ши-
риной 1—2 мм и высотой во всю длину восстанавливаемого участка, как
это показано на рис 36 Деталь устанавливают с гильзой в жесткой кон-
струкции, укрепленной на бортах ванны н с шбже, ной редуктором для
вращения детали со скоростью 10—12 об,!мин, после чего включают редук
тор и питание ванны посто-
янным током. Прн этом на
участках, имеющих больший
износ, образуется большой
зазор и. следовательно, осу-
ществляется более быстрое
наращивание никеля. Таким
образом, к концу процесса
происходит автоматическое
выравнивание размеров до за-
данной величины.
При доведении зазора
до 8 мкм просачивание элек-
тролита между деталью и
гильзой прекращается и про-
цесс автоматически заканчи-
вается.
Изготовление никелевых
сеток. Химически стойкая
нетканая металлическая сет-
ка Для нужд химической
промышленности изготов-
ляется путем гальваниче-
< кого наращивания никеля
па цилиндрнческу ю катодпу ю
матрицу из стали 0Х18Н10Т.
Процесс имеет следующие
специфические особенности
наращиваемая сетка непрерывно сматывается с цилиндрической матрицы;
величина и профиль ячеек могут быть выбраны произвольно; заданную
толщину сетки можно регулировать изменением скорости вращения
цилиндрической катодной матрицы.
Для наращивания никелевой сетки применяется электролит следую-
щего состава (в г/л): 300 сернокислого никеля; 30 борной кислоты; 45 хло-
ристого натрия. Величина pH 3 ± 0,5. Рабочая температура 70 С ± 5.
При перемешивании и фильтровании электролита катодную плотность тока
можно доводить до 7—8 а'дмг Вид получаемой сетки представлен на рис 37.
Многослойное никелирование Сущность этого способа никелирования
заключается в том, что осаждение никеля па стальные детали производят
Рис. 36. Установка для размерного нике-
лирования цилиндрических деталей:
/ — покрываемая деталь; 2 — шаблон-гильза
из пластмассы, 3 — рабочий щелевой зазор;
4 — анод
последовательно из двух или трех электролитов никелирования с различ-
ными составами и режимами осаждения Полученные слои никеля обла-
дают различными физико химическими свойствами, изменяя которые в за
данном направлении, можно получить покрытие, имеющее при равных
толщинах несравненно более высокую коррозийную стойкость, чем одно-
слойное Для достижения такой высокой стойкости первый слой никеля
имеющий толщину, составляющую от 50 до 70% от общей толщины покры
тия. осаждают из электролита, пе содержащего органических блсскообра
141
Рис. 37. Никелевая сетка
зователей н создающего матовую или полублестящую поверхность слоя.
Такой слой совершенно не содержит серы в своем составе или должен со-
держать ее не более 0,005%. При двухслойном никелировании второй слой
никеля осаждают из электролита, содержащего органические блескообразо-
ватели. Эти блескообразователи всегда содержат серу, которая при их
разложении входит в составе никелевого слоя в форме сульфидов в коли-
честве до 0,05%, снижая элек-
тродный потенциал второго слоя
на 60—80 мв по отношению
к первому Таким образом, бле-
стящий слой никеля является
анодом по отношению к первому
слою, не допускающим распро-
странения процесса электрохи-
мической коррозии в глубину
покрытия.
При трехслойном никелиро-
вании между слоями матового
и блестящего никеля осаждают
промежуточный слой никеля,
толщиной 0,50—0,75 мкм, содер-
жащий 0,15—0,20% серы и пре-
дохраняющий оба контактирую-
щие с ннм слоя никеля от элек-
трохимической коррозии.
Этот способ получил приме-
нение в автомобильной промыш-
ленности.
Осаждение никеля совместно
с другими металлами. Гальвани-
ческому осаждению сплавов никеля посвящен ряд специальных руко-
водств Поэтому следует упомянуть лишь о некоторых специфических
добавках никелевых солей в электролиты для осаждения других ме-
таллов Такие добавки почти не изменяют состава покрытий, но суще-
ственно сказываются на их качестве.
Так, например, добавка соли сернокислого никеля в обычный сернокис-
лый электролит меднения (см. стр. 113) в количестве 1,0—1.5 г/л позволяет
наращивать толстые слои меди без дендрнтообразовапня.
Добавка той же соли сернокислого никеля в цианистый электролит
цинкования в количестве 0,2—0,5 г/л (в пересчете на металл) повышает твер
дость н блеск осажденного цинка. Аналогичные добавки для той же цели
вводят в цианистые электролиты кадмирования, золочения н др
41 . Никелирование специалЬнЫх чернЫх и цвегпнЬх
металлов и прочих материалов
Никелирование нержавеющих сталей. Для никелирования нержавею-
щих, кислотоупорных и жаростойких сталей типа 0X13, 0Х18Н10Т,
ЭИ502 н нм подобных детали завешивают без тока в ванну со следующим
составом электролита: 200—250 г/л хлористого никеля и 150—200 мл/л
соляной кнелоты уд. веса 1,19.
Детали выдерживают без тока прн 15 25° С в течение 1 ч, после чего
включают ток и никелируют 1 ч с никелевыми анодами прн катодной плот
ности тока 5—10 а/дм1. Затем детали промывают в холодной проточной
воде н переносят в ванну с обычным сернокислым электролитом с завеской
под током и никелируют до заданной толщины слоя.
142
Никелирование алюминия и его сплавов. Основной операцией, обеспе-
чивающей прочность и надежность никелевых покрытий, является подго-
товка поверхности алюминия и покрытию. Для этой цели детали монти-
руют в приспособления и протравливают в 10—15-процентном расторе кау-
стической соды при 60—70° С в течение 1—2 мин. После промывки в воде
детали осветляют в 15—20-процентном растворе азотной кислоты
При травлении силумина осветление производит в крепкой азотной
кислоте с добавкой 2—3% плавиковой кислоты. Промытые детали погру-
жают в цинкатный раствор следующего состава: 30—40 г/л окиси цинка
(в пересчете на металл) и 120—140 г/л каустической соды; рабочая темпе-
ратура 15—25° С; выдержка 30—40 сек.
При обработке в цинкатном растворе детали непрерывно покачивают.
Осевший слой контактного цинка должен быть равномерным, без просве-
тов и пятен. При наличии указанных дефектов процесс подготовки повто-
ряют снова.
Затем детали промывают в холодной проточной воде и стравливают кон-
тактный слой цинка в 10—20-процентном растворе азотной кислоты в те-
чение 10—20 сек
После промывки в холодной проточной воде производят повторную
цинкатную обработку в том же растворе, но с выдержкой 8—10 сек и
также с покачиванием
Детали, промытые в холодной проточной воде, завешивают в ванну ни-
келирования под током. Для никелирования пользуются общепринятыми
составами и режимами работ
Для покрытия участков, подлежащих в дальнейшем спайке, доста-
точен слой никеля толщиной 3—5 мкм. В остальных случаях выбор тол-
щины слоя зависит от условий эксплуатации деталей.
Никелированные детали прогревают при 200° С в течение 25—30 мин
для повышения прочности сцепления
Имеется также электролит, допускающий непосредственное никели-
рование алюминия и его сплавов без какой-либо специальной подготовки.
Для этой цели детали протравливают в щелочи, осветляют в растворе азот
ной кислоты, как это указано выше, и загружают с выдержкой без тока
1—2 мин в никелевый электролит следующего состава (в г/л). 200 серно-
кислого никеля; 25 борной кислоты; 2 фтористого натрия; 2 персу, ьфата
калия K2S2O8. Величина pH 4,5—5,4. Рабочая температура 50° С,
плотность тока DK — 1,0-t-1,5 а/дмъ, выход по току 90%
Аноды никелевые в чехлах. При толщине слоя никеля до 30 мкм обес-
печивается высокая прочность сцепления.
Толщину слоя определяют капельным методом, используя для этого
растворы, предусмотренные ГОСТом 3003—58 для никелевых покрытий по
железу.
Для определения пористости никелевых, медных хромовых и мно-
гослойных покрытий пользуются наложением фильтровальной бумаги, смо-
ченной раствором гематоксилина с концентрацией его 0.8—1,0 г'л. После
выдержки 3—5 мин на бумаге в местах пор образуются ясно заметные фио-
летовые точки.
Никелирование прочих металлов Никелирование магниевых сплавов,
а также литейных цинковых сплавов типа ЦАМ4-1 наиболее надежно про-
изводят с применением подслоя медн Составы и режимы меднения этих
сплавов указаны в гл VI
Никелирование титана, вольфрама и молибдена, а также их сплавов
предварительно прозводят в том же солянокислом электролите, который
указан на стр. 142, для никелирования нержавеющих сталей н который
является универсальным для многих химически стойких металлов Раз-
ница при никелировании заключается лишь в подготовке поверхности
143
к покрытию. Так, для титана и его сплавов наиболее надежной подготовкой
является травление деталей стечение 1 ч всоляной кислотесуд. весом 1,19
без подогрева. Для вольфрама подготовка заключается в анодном травле-
нии в электролите состоящем из каустической соды концентрации 50 г/л,
при 15—25° С и анодной плотности тока 30—50 а/дм* в течение 2—3 мин.
Молибден перед покрытием травят в азотной кислоте с уд. весом 1,41
прн 15—25“ С.
42 . Химическое никелирование
Основой процесса химического никелирования является реакция вос-
становления никеля из водных растворов его солей гипофосфитом натрия.
Промышленное применение получили способы осаждения никеля из ще-
лочных и кислых растворов. Осажденное покрытие имеет полу блестящий
металлический вид, аморфную структуру и является сплавом никеля с фос-
фором. При этом содержание фосфора в покрытии зависит от состава раст-
вора и колеблется от 4—6% для щелочных, до 8—10% Для кислых раст
воров.
После термообработки при 400—500° С твердость никельфосфорпого
покрытия возрастает вдвое, составляя 900—1000 кГ/мм2 н сравниваясь
таким образом хромовыми покрытиями. При этом многократно возрастает
и прочность сцепления. Пористость никельфосфорного покрытия можно
приравнять к пористости электролитически осажденного никеля
Указанные свойства никельфосфорного покрытия определяют и его
области применения Ннкельфосфорному покрытию подвергают детали
из черных металлов, из меди, алюминия и никеля, или покрытые этими
металлами. Этот метод покрытия не пригоден для осаждения на таких ме-
таллах пли покрытиях как свинец, цинк, кадмий н олово.
Осаждение никеля из щелочных растворов. Щелочные растворы харак-
теризуются высокой устойчивостью, простотой корректировки, отсутствием
склонности к бурному и мгновенному выпадению порошкообразного ни-
келя (явление саморазряда) и возможностью их длительной эксплуата-
ции без замены.
Следует рекомендовать проверенны!! в производственных условиях
раствор следующего состава (в г/л): 40—50 хлористого никеля; 45—55
хлористого аммония; 40—50 лимоннокислого натрия; 10—20 гипофосфита
натрия Аммиак—до синего цвета раствора Рабочая температура 80—
88° С.
Скорость осаждения никеля составляет 8- 10 мкм/ч Процесс идет
с интенсивным выделением водорода па поверхности деталей.
Осажд( ние никеля из кислых растворов Кислые растворы характе-
ризуются большим разнообразием добавок к ращворам солей никеля и
гипофосфита. Так, для этой цели могут применяться уксуснокислый пат
рнй, янтарная, винная и молочная кислоты, трилон Б и прочие органи
ческне соединения. Из числа многих приведем раствор следующего состава
(в г/л) 28—30 сернокислого никеля, 10—12 уксуснокислого натрия, 8—
10 гипофосфита натрия. Рабочая температура 90—92° С Величина
pH 4—4,5. Величину pH следует корректировать 2-процентным раствором
едкого натра. Скорость осаждения никеля составляет 8—10 мк/ч
Перегревание раствора сверх 95° С может привести к саморазряду
с мгновенным выпадением темного губчатого осадка и с выбрасыванием
раствора из ванны.
Корректировку раствора по концентрации входящих в него компонен-
тов производят лишь до накопления в нем фосфита натрия в количестве
до 55 г/л, после чего из раствора может выпадать фосфит никеля. По доетн
144
женин указанной концентрации фосфита никелевый раствор сливают и
заменяют новым.
Термообработка С целью увеличения поверхностной твердости, изно-
состойкости и прочности сцепления детали подвергают термообработке.
Наибольшее повышение твердости имеет место в диапазоне температур 400—
500э С При выборе температурного режима следует учитывать, что для
ряда сталей, прошедших закалку или нормализацию, высокие температуры
не всегда допустимы. Кроме того, термообработка, проводящаяся в воздуш
ной среде, вызывает появление цветов побежалости на поверхности дета
лей, переходящих от золотисто-желтого цвета до фиолетового По этим
причинам температуру нагрева часто ограничивают в пределах 350—380' С
в течение 1 ч.
Оборудование и осиастка. Для футеровки цилиндрических ванн
наиболее целесообразно пользоваться съемными пластикатовыми чехлами,
сварепнцмп методом горячего проглаживания. При очистке ванн растворы
выкачивают насосом, а чехлы извлекают и обрабатывают в азотной кислоте
В качестве материала для подвесок и корзин следует применять угле-
родистую сталь. Изоляцию отдельных участков деталей и подвесок произ-
водят перхлорвинитсвыми эмалями или пластикатом
Для нагревания раствора ванн следует применять электрические пагре
ватели с передачей тепла через водяную рубашку. Термообработку деталей
производят в термостатах.
43 Термооксидирование и пассивирование
никелевЫх покрЫший
Термооксидирование никелевых покрытий исследовалось
автором в целях повышения их защитных свойств. Прн термической обра-
ботке никелированных деталей в воздушной среде прн 900е С в течение 1 ч
на поверхности никеля образуется слой NiO сипе зеленого цвета толщиной
5—7 мкм В результате термообработки покрытие становится беспористым,
имеет мнкротвердость порядока 330—340 кГ/мм" и обладает электроизо-
ляционными свойствами.
Для повышения защитных свойств электролитических никелевых
покрытий по стали в атмосферных условиях детали после никелирования
пассивируют в растворе, содержащем 120—130 г/л двухромово-
кислою калия. Рабочая температура 90 ± 5°, выдержка не менее 10 мин.
Детали после пассивирования промывают в воде и сушат После
такой обработки основной металл в порах никелевого покрытия пассиви-
руется настолько надежно, что установить пористость никелевых покрытий
с применением растворов железистосинеродистого калия по ГОСТу
3247—46 ие удается.
Коррозионная стойкость никелированных и пассивированных изде-
лий в атмосферных условиях сохраняется и в дальнейшем
44 Выявление брака и снятие
недоброкачественных покрЬипий
Качество электролитических никелевых покрытий определяете! их
внешним видом, прочностью сцепления с основным металлом, толщиной и
пористостью
На деталях, покрытых матовым слоем никеля, до его полирования,
никель должен быть светлым, с допускаемыми дефектами в виде высохших
потеков воды и пятен различных оттенков. Допускается также наличие
145
рисок, царапин, отдельных шероховатостей и иесквозных пор, легко уст-
раняемых при последующем полировании.
Полированные никелевые покрытия должны иметь равномерный
блеск и не иметь дефектов, ухудшающих декоративный вид и снижающих
коррозионную стойкость покрытия.
Забракованные электролитические покрытия никеля удаляют в элек-
тролите, состоящем из серией кислоты, разбавленной до уд. веса 1,5.
Рис. 38. Схема установки для
исправления местного дефекта
никелевого покрытия:
1 — покрываемая деталь; 2 — де-
фектный участок; 3 — пластилин;
4 — стеклянная трубка; 5 — никелевый анод;
6 — сборник электролита; 7 — электрощит
Анодное растворение никеля производят при температуре 15—25° С
анодной плотности тока 5—10 а/дм2- Катоды изготовляют из свинца.
Для местного поправления никелевых покрытий на больших поверх-
ностях забракованный участок полируют до удаления покрытия н обна-
жения основного металла, после чего производят наращивание меди и ни-
келя посредством приспособления, показанного на рнс. 38.
Применяется также наращивание никеля на отдельных участках спо-
собом электропатирания, как это описано на стр. 117.
Литература
I. Ла ft и ер В И Современная гальванотехника. М.» нзд-во «Металлур-
гия», 1967.
2. Ямпольский А. М. Меднение и никелирование. М. — Л., изд-во
«Машиностроение», 1971. (Библиотечка гальванотехника. Вып 4)
j. В и ш ей ков С А., Каспарова Е. В. Повышение надежности
и долговечности деталей машин химическим никелированием М, Машгиз, 1963.
ГЛАВА VIII
ХРОМИРОВАНИЕ И ЖЕЛЕЗНЕНИЕ
45. Хромирование
Свойства покрытий и области их применения. Электролитически
осажденный хром обладает рядом цепных свойств: высокой твердостью,
износоустойчивостью, термостойкостью и химической устойчивостью.
Все эти качества хромового покрытия обусловили широкую область его
применения в технике.
Основные физико-хнынческне свойства хрома представлены
в гл. 1.
Хром обладает большой стойкостью против воздействия многих кислот
и щелочей: он не растворим в растворах азотной и серйой кислот; в соляной
кислоте и горячей серной хром легко растворяется; на воздухе и под дей-
ствием окислителей хром пассивируется — на его поверхности образуется
топкая окисная пленка Поэтому хром имеет более положительный потен-
циал, чем железо, и не обеспечивает при наличии в покрытии пор электро-
химической защиты от коррозии стальных деталей.
Хорошо полированная поверхность хрома имеет высокие декоратнв'
ные качества, которые отличаются стабильностью во времени: хром не туск-
неет даже после нагрева до 400—450° С.
Сернистые соединения па хром не действуют.
Хромовые покрытия применяют в следующих случаях.
1 . Для защитно декоративных целей. Хромовое покрытие с подслоем
меди н никеля хорошо защищает сталь от коррозии, придавая изделиям кра-
сивый внешний вид. Защитно-декоративному хромированию подвергают
детали автомобилей, велосипедов, приборов и т. п.
2 . Для увеличения отражательной способности. Отражательная спо
собность хромового покрытия уступает лишь отражательной способности
серебра и алюминия, однако вследствие более высокой стойкости против
окисления отражательная способность хрома более стабильна. Хромовое
покрытие поэтому широко используется в производстве зеркал, отража-
телей. прожекторов.
3 Для увеличения износоустойчивости Хромирование с этой целью
используется в инструментальном производстве при отделке мерительных
инструментов, фильер для волочения металлов и т п Большой эффект дает
хромирование штампов и матриц прн изготовлении различных изделий из
резины, пластмасс, кожи, стекла. В этом случае хромовое покрытие не
только обеспечивает износостойкость, но также исключает налипание прес-
суемых материалов к поверхности матриц. Хромовое покрытие значительно
снижает смачиваемость стенок форм расплавленным стеклом или ме-
таллом.
Значительное повышение износостойкости трущихся поверхностей
стенок цилиндров и поршневых колец двигателей внутреннего сгорания до-
стигается с применением процессов пористого хромирования
4 Восстановление изношенных размеров. Наращивание слоя хрома
иа изношенные поверхности термообработанных валов, втулок позволяет
восстановить размеры деталей и увеличить этим срок эксплуатации
изделий.
147
Толщина хромовых покрытий устанавливается в зависимости От наз-
начения покрытия.
Назначение покрытия Толщина
п мкм
Защитно-декоративное по никелевому подслою . . 0.5—1.5
Защитно-декоративное для изделии из медных сплавов 6.0—9.0
Повышение износостойкости пресс-форм, штампов и т. п. 9—60.
Размерное хромирование мерительных инструментов 3—12
Восстановление изношенных размеров ..................До 500
Электролиты хромирования. Составы электролитов н
режимы В электролитах хромирования хром находится в виде анионов
СгО^- или Сг2|~, основным компонентом поэтому является хромовая ки-
слота или ее соли Аноды при хромировании изготовляют из нерастворимого
свинца. В табл. 71 приведены составы электролитов, получивших промыш
ленное применение.
71. Электролиты и режимы хромирования
Помер ^электролита
Компоненты >< режимы 1 2 3
Состав (в г7л): хромовый ангидрид 150—250 250—300 350-400
серная кислота 1.5—2,5 — 1,5-2,0
сернокислый стронции — 6 —
кремнефтористый калий — 20 —
едкий натр — 40—60
продукт «Xромин» 3,0 — —
Режим:
температура электроли- та в сС 45—70 50—70 18—22
плотность тока DK в адм2 15—100 40—100 40—80
выход по току в % 12-15 18—20 20-30
Электролит № 1 — стандартный. Применяется для всех видов хро-
мирования — декоративного, твердого, пористого. Важным требованием
к нормальной эксплуатации электролита является отношение хромового
ангидрида к серной кислоте, равное 100 : 1 (допустимые отклонения
120:1—90 : 1). Продукт «X ромин» вводится вваину для уменьшения поверх-
ностного натяжения раствора с 73 до 30—34 дин!см, что позволяет значи-
тельно снизить количество уносимого из ванн хромового ангидрида выде-
ляющимися водородом и кислородом, сократить вынос хромовых солей
в сточные воды, оздоровить условия труда хромировщиков н улучшить рас
свивающую способность электролита.
Условия выбора температуры электролита и плотности тока приве-
дены в табл. 72.
148
72. Условия выбора температуры электролита и плотности тока
, Вид хромировании Температура в °C Плотность тока в а/дм*
Защип о-декоративное (блестящее) 48-50 15-25
Износостойкое (твердое) 54—56 30-50
При осаждении слоев хрома значи- тельной толщины 66—68 80—100
Молочное 69—71 - 25-35
Электролит № 2 (саморегулирующийся) содержит труднораствори-
мую соль сернокислого стронция, которая, находясь в электролите в из-
бытке. обеспечивает постоянное отношение количества хромового ангид-
рида к аноду SO^“. Электролит № 2 более сложен по составу, однако обе-
спечивает осаждение хрома с более высоким выходом по току п хорошей
рассеивающей способности. Электролит применяется при размерном, из-
носостойком п защитно декоративном хромировании.
Электролит № 3 (тетрахроматный) обладает более высокой, чем осталь-
ные электролиты, рассеивающей способностью. Хром осаждается при низ
кой температуре с более высоким выходом но току. Осадки хрома матовые,
сероватые и более мягк! е; покрытие легко полируется. Электр тит приме-
няется дтя защитно-декоративных целей.
Для определения продолжительности хромирования в табт 73 приве-
дены скорость осаждения хрома в зависимости от птотпости тока и выхода
по току.
73. Скорость осаждении хрома
Плотность тока и а/дм* Скорость осаждения в мкм/ч при выходе по току в %
13 15 18 20 22
10 6,1 70 8,4 9,4 10,4
15 9.1 10,5 12,6 14,1 15,6
20 12,2 14,0 16,8 18,8 20,8
30 18,3 21,0 25,2 28,2 31,2
50 30,5 35 0 42,0 47,0 52,0
100 61,0 70,0 84,0 94,0 104
Приготовление электролита. Для приготовления стаи
дартного электролита раздробленные куски хромового ангидрида загру
жаются в ванну, наполненную водопроводной водой, подогретои до 60—
80J С. В случае, если вода имеет большую жесткость и содержит много же
леза, применяют конденсат Растворение хромового ангидрида ведут прн
непрерывном помешивании. После растворения проверяют концентрацию
149
хромового ангидрида по удельному весу с помощью ареометра. Далее хими-
ческим анализом определяется концентрация серной кислоты в растворе,
которая всегда содержится в некотором количестве в техническом хромо-
вом ангидриде. По результатам анализ^ рассчитывается количество допол-
нительно вводимой серной кислоты до заданной по составу концентрации.
Затем электролит прорабатывают током в течение 3—4 ч для образования
трехвалентного хрома. Хромин в виде таблеток вводится небольшими
порциями во избежание образования значительной пены на поверхности
ванны.
Для приготовления саморегулирующегося электролита к раствору хро-
мового ангидрида, из которого полностью удалена серная кислота, прили-
вают смешанные с отдельными порциями воды сернокислый стронций и
кремпефтористый калий. Затем электролит перемешивают н прорабатывают
током прн 45—60° С и плотности тока DK = 4-$-6 а дм1 в течение 4—5 ч,
завешивая большую катодную поверхность.
Для приготовления тетрахроматного электролита вначале растворяют
хромовый ангидрид и анализируют содержание сульфатов. Едкий натр
растворяют в отдельной порции воды и осторожно приливают к раство-
ру хромового ангидрида. После охлаждения в раствор вводят недостаю-
щее количество серной кислоты. 1
Для образования некоторого количества трехвалентного хрома к элек-
тролиту добавляют сахар из расчета 1 г/л, проработка электролита током
в этом случае не требуется
Основные неполадки прн хромировании. Ос-
новные неполадки прн хромировании в стандартном н саморегулирующемся
электролите представлены в табл. 74.
Зачистку анодов стальными щетками можно заменить химической обра
боткон, погрузив свинцовые аноды, имеющие хроматные пленки, в раствор,
содержащий 100 г/л сегнетовой соли и 80 г/л едкого натра. Основные непо-
ладки прн тетрахроматном храмнровапия приведены в табл. 75.
Корректирование электролита. Корректирование
электролитов производится на основании данных химического анализа,
а также с учетом перечисленных неполадок. Избыток серной кислоты уст-
раняют добавлением кашицы углекислого барня, которую вводят при
энергичном перемешивании. На 1 г удаляемой серной кислоты вводят 2,2 г
углекислого бария.
Накопление трехвалентного хрома в количестве более 10 г/л устраняют
проработкой электролита током при увеличенной анодной и уменьшенной
катодной поверхности.
При накоплении в электролите более 10 г/л железа следует часть элек-
тролита заменить свежим; загрязпеннын электролит можно использовать
для приготовления хроматных растворов, используемых прн пассивиро-
вании цинка н кадмия.
Корректирование электролита добавкой продукта «Хромин» следует
производить согласно инструкции по применению продукта.
Особенности процесса хромирования. В практике хромирования необ-
ходимо учитывать ряд особенностей процесса.
' Монтаж деталей на приспособлении должен про-
изводиться так, чтобы детали нмоли очень жесткий контакт с приспособле-
ниями н не закрывали друг друга. Сечение подвесок должно быть достаточ-
ным для прохождения тока большой силы. Для покрытия сложнорельеф-
пых деталей необходимо монтировать дополнительные аноды, так как
рассеивающую способность электролитов очень низка Дополнительные
аноды, вводимые внутрь изделия, не должны препятствовать псремешнва
нию электролита. Материал дополнительных анодов — свинец, освинцо-
ванная сталь и (в виде исключения) сталь без покрытия. Детали должны
150
74. Неполадки при хромировании
Характер дефектов Причина дефектов Способ устранения
Хром не оса- ждается на деталях 1. Плохой контакт детали с подвеской. 2. Детали экрани- руют друг друга. 3. Мала плотность тока. 3. Высокая темпера- тура электролита 1. Улучшить кон- такт детали с под- веской. 2. Изменить рас- положение деталей на подвеске. 3. Увеличить силу тока на ванне. 4 Снизить темпе- ратуру электролита
Хром не оса- ждается даже в ма- лых углублениях 1. Избыток серной кислоты. 2. Наличие в элек- тролите более 8 г/л же- леза 1. Ввести в элек- тролит углекислый барнй. 2. Произвести ча- стичную замену элек- тролита
Неравномерное покрытие («подгар») на одних частях по- верхности и отсут- ствие покрытия на Других Образование пленки хроматов свинца на от дельных анодах Очистить аноды стальной щеткой
Покрытие мато- вое, трудно поли- руется 1. Недостаток хромо- вого ангидрида. 2. Велика плотность тока 1. Добавить хромо- вого ангидрида. 2. Снизить плот- ность тока
На покрытии ко- ричневые пятна 1. Недостаток сер- ной кислоты. 2. Избыток трехва- лентного хрома 1. Добавить сер- ной кислоты. 2. Проработать электролит при боль- шой анодной поверх- ности
Отслаивание по- крытия 1 Значительное на- водороживание или плохая подготовка по- верхности изделий при никелировании, 2 . Перерыв в подаче тока 1. Улучшить каче- ство никелирования 2 Исключить пе- рерыв ток».
151
Продолжение табл. 74
Характер дефектен " Причина дефектов Способ устранения
Отслаивание по- крытия 3. Деталь изготов- лена из сплава с боль- шим содержанием хро- ма или наличием хромо вого покрытия па по- верхности. 4. Недостаточное обезжиривание и дека- пирование 3. Заменить мате- риал детали. Уда- лить полностью ста- рое покрытие. 4 Улучшить под- готовку поверхности
Покрытие пятни- стое 1. Окисление нике- левого подслоя при его полировании 2 11зделие плохо прогрето в электролите. 3. Перерыв тока в процессе хромирова- ния 1. Декапировать детали в пятинроиеит ном растворе соляной кислоты. 2. Выдержать де- тали в электролите без тока. 3. Устранить при чины, вызывающие перерыв процесса
На выступающих частях изделия }тол щение покрытия 11едостаточное (или отсутствие) экраниро- вание Усилить экраниро- вание деталей
Непокрытые хро- мом внутренних участков поверхно- сти деталей Неправильно смон= тирован дополнитель- ный анол Устранить дефекты монтажа деталей иа приспособлениях
Крупные поры в покрытии Раковины и поры в основном металле Повысить качество поверхности шлифо- ванием
152
75. Неполадки тетрахроматиого электродвигателя
Характер дефектен Причина дефектов Способ устранения
Образование подгаров на кром- ках деталей 1. Слишком высокая плотность тока. 2. Концентрация сульфатов выше 2,5 г/л. 3. 11изкая концен- трация хромового анги- дрида и избыток едкого натра. 4. Повышенная кон- центрация трехвалент- ного хрома 1. Снизить плотность тока. 2. Снизить концен- трацию сульфатов до давлением углекислого бария. 3. Добавить хромо- вого ангидрида. 4. Проработать элек- тролит током при боль- шой анодной поверх- ности
Осадки хрома темно-серого цвета 1. Заниженная кон- центрация сульфатов. 2. Высокая концен- трация трехвалентного хрома 1. Добавить серной кислоты. 2. Проработать элек- тролит током при боль- шой анодной поверх- ности
Осадки хрома твердые и плохо поддаются поли- рованию 1. Высокая темпера- тура электролита >30® С. 2. Чрезмерно высо- кая (350- 400 г/л) или низкая (80 г/л) концен- трация хромового анги- дрида 1. Снизить темпера- туру электролита. 2. Довести содержа- ние хромового электро лита до нормы
Отдельные участки деталей не покрываются хромом 1. Слишком низкая катодная плотность то- ка 2. Низкая концен- трация хромового анги- дрида 1. Повысить плот- ность тока. 2. Добавить хромо- вого ангидрида
153
монтироваться на подвесках так, чтобы обес ечить свободный выход
газов.
С целью предохранения выступающих участков и углов детален от
обрастания хромом применяют металлические и неметаллические экраны.
Отверстия н щелевые пазы в детали подлежат заделке свинцом или другими
стойкими материалами, так как в противном случае вокруг отверстия
остаются не покрытые хромом участки. Можно использовать также целлу-
лоидные пленки, свернутые в трубки и вставленные в отверстия.
Обезводорожнвание является необходимой операцией для
стальных термообработанных деталей после хромирования. Обезводоро-
живание производится путем прогрева деталей - в масле или на возд; е
при 170—180° С в течение 1—1,5 ч.
Необходимость обезводороживання вызвана тем, что выделяющийся
в большом количестве на катоде водород проникает в металл и вызывает
в нем внутренние напряжения, которые достигают иногда значительной
величины. Тонкостенные закаленные детали в результате наводорожнвания
прн подготовке поверхности (травление, обезжиривание) и прн хромирова
пии могут растрескаться, поэтому подготовительные операции следует
выполнять, исключая наводороживание.
Для стальных деталей рекомендуется производить декапиро-
ван и е в ванне хромирования па аноде. Для этого детали вначале выдер-
живают в электролите для прогрева без тока, а затем в течение 20—30 сек
дается ток обратного направления (переключение па анод), после его пе-
реключением тока на катод дается вначале толчок полу торной силы и через
0,5—1 мин снижается до номинальной величины.
Особые методы хромирования. Пористое хромирование.
Обычные хромовые покрытия вследствие их плохой смачиваемости маслами
невозможно применять для деталей, подвергающихся трению прн больших
76. Электролиты и режимы черного хромирования
Компоненты и режимы Номер электролита
I 2
Состав (в г/л): хромовый ангидрид 300 350 250
натриевая селитра 7—10 —
уксуснокислый барий 5—7 —
борная кислота 12—15 —
щавелевокислое железо — 50
криолит — 0,2
продукт «Хромнн» — 3,0
Режим температура электролита в °C 20—45 18 25
плотность тока DK в а!дмг 40—80 Вначале 25—50,
/ затем 5—15
продолжительность в мин 15—20 20-30
154
нагрузках. Е^этом случае хром осаждают по специальным режимам, кото-
рые обусловливают образование в покрытии глубоких (но не сквозных)
пор и каналов, хорошо удерживающих смазочные масла. Поры и каналы
в покрытии создаются посредством анодной обработки деталей в том же
электролите в результате перемены направления тока на ванне.
При размерном хромировании анодная обработка происходит сразу же
после окончания процесса осаждения. В том случае, когда хромовое покры-
тие требует дополнительной механической обработки (доводка, шлифова-
ние, хонингование), анодную обработку (травление) выполняют после меха-
нической.
Анодная обработка для получения пористого покрытия осуществ. яется
при плотности тока Da = 30-=-50 а/дм2 в тече ше 7—9 мин.
Черное хромирование. Для декоративной отделкн дета-
лей, а также для получения износостойкого черного покрытия, поглощаю-
щего свет, что особо важно для деталей оптических систем, производят хро-
мирование в электролитах, представленных в табл. 76.
Комбинированное двухслойное хромнрова-
I и е. При комбинированном хромировании на детали последовательно на-
носят «молочный» хром, который обладает очень малой пористостью, и бле-
стящий твердый хром Пористость комбинированных покрытий хромом
определяется пористостью молочного хрома, тогда как твердость комби-
нированных покрытий характеризуется твердостью блестящего хрсма.
46. Железнение
Свойства покрытий железом и области их применения. Электролити-
чески осажденное железо об. адает более высокой твердостью, чем железо
(мягкая сталь), полученное металлургически Защитно-декоративных
свойств покрытие железом не имеет: в атмосфере влажного воздуха же-
лезо окисляется. Железнение относится к категории специальных покры-
тий и применяется для увеличения срока службы стереотипов, клише и
печатных досок. Железнением восстанавливают размеры изношенных
деталей станков и сельскохозяйственных машин. Слой железного по-
крытия можно подвергать цементации для увеличения твердсстп.
Электролитическое железнение применяют для покрытия пластинок
твер ого сплава перед напайкой их на держатели с целью предохранения
сплава от окисления при пайке и улучшения прочности сцепления пласти-
нок с держателем.
Толщина слоя железа зависит от назначения покрытия: 20—100 мкм
для стереотипов; 150—200 мкм для пластинок твердого сплава; до 2 мм
для восстановления изношенных деталей.
Электролиты железнеиия. Составы электролитов и
режимы. Железо осаждается из кислых электролитов, состав которых
приведен в табл. 77.
Электролит № 1 применяется для осаждения тонких покрытий.
Электролит № 2 обеспечивает получение более пластичных покрытий же-
леза с достаточно большой скоростью осаждения покрытия. Электролит
№ 3 рекомендован для покрытия твердосплавных пластинок Электролит
№ 4 применяется в полигр |фии для железнеиия стереотипов.
В качестве анодов применяют электролитическое железо или железо
Армко. Аноды необходимо заключать в чехлы из стеклоткани.
Скорости осаждения железа приведены в табл 78
Приготовление электролитов Сернокислые электро-
литы готовятся непосредственно растворением сернокислого (закисного)
железа в рабочей ванне. Для приготовления хлористых электролитов
155
77. Элек ролиты и режимы жсасзнения
Компоненты и режимы Номер электролита
1 2 3 4
Состав (в г!л)
сернокислое железо 140—200 — 240—260 300
сернокислый магний 125—200 — — —
хлористое железо — 350—500 — —
хлористый натрий — 80—90 45—50 150
соляная кислота — 0,2—2,0 До pH 2,5 0,4—0,7
серная кислота Режим: 1,5-2,0 — — —
температура электроли- та в °C 25 90—100 98—100 95-98
плотность тока DK в а-дм- 0.1 5—20 4—6 10—15 '
выход по току в % 96 90—95 90—95 90
вначале получают закисную соль железа путем восстановления хлорного
железа или растворением железпой стружки в соляной кислоте.
Получение хлористого железа из хлорного железа состоит в ледующем.
В раствор, содержащий 400—500 г,'л хлорного железа и 150—200 мл соля
ной кислоты уд веса 1 19, за-
78. Скорость осаждения железа
Скорость осаждения
Плот- п мкм/ч
кость при выходе ио току в %
в а! дм* 90 95 98
0,1 1.1 1.2 1,3
0,2 2,3 2,5 2,6
0,5 5,6 6,2 6,4
1,0 11,5 12 4 13,0
5,0 56,0 62,0 64,0
10 0 115 124 130
20,0 230 250 260
гружают избыточное количество
стружки малоуглеродистой ста-
ли Раствор подогревают до 40—
50 ' С. По окончании газовыде-
лепия процесс прекращают.
Приготовленный раствор хлори-
стого железа, концентрация ко
торого составляет 600—800 г/л,
филируют через стеклянную
ткань, анализируют на содержа-
ние хлористого железа и залн
вают в рабочую ванну. В про
цессе приготовления электролита
следует избегать попадания
в него железа в трехвалентной
форме, меди и хрома. Основные
неполадки, встречающиеся при
железпении, представлены
в табл. 79.
156
79. Основные неполадки при железиении
Характер дефектов Причина дефектен Способ устранения
Отслаивание по- крытия 1. Плохая подготов- ка поверхности. 2. Перерыв тока прн электродиве 1. Улучшить каче- ство обезжиривания и травления. 2. Устранить неис- правности в цепи
| Темные осадки на отдельных участках 1. Повышенная кис лотность электролита. 2. Присутствие в электролите солей ме- ди, хрома, трехвалепт него железа 1. Подщелочить элек- тролит. 2. Проработать элек- тролит при плотности токаВк - 0,8-=-1,5а/д.«2
Темные полосы на поверхности, осадок хрупкий Попадание в электро лит органических при- месей Профильтровать че- рез активированный уголь, проработать то- ком при DK = 1,5ч- -4-2,0 а/дм2
Точечная пори- стость (питтинг) па покрытии 1. Задержка пузырь- ков водорода на по- верхности. 2. Повышенная кис- лотность 1. Изменить распо- ложение детален в ванне. 2. Подщелочить элек- тролит
Шероховатость покрытия Загрязнение элек- тролита механическими примесями Отфильтровать элек- тролит через стекло- ткань
47. Контроль качества и удаление дефектных
покрЬппий
Качество хромового покрытия оценивается визуалыю,
не допускаются дефекты: шишковатые наросты непокрытые участки,
шероховатость. Качество пористого хроьа определяется осмотром через
лупу с увеличением ХЗО—100, позволяющим различить характер пор или
каналов. Толщина покрытия и пористость определяются методами, опи-
санными в гл. XIV.
Удаление дефектных покрытий осуществляется химическим нли элек-
трохимическим способом. В первом случае хромовое покрытие растворяется
1 огружением детали в соляную кислоту, разбавленную водой в отношении
1 . 1 при температуре раствора 25—40° С.
157
При электрохимическом способе хромовое покрытие удаляют анодным
растворением в элек ролите, содержащем едкий натр в количестве 150—
200 г/л. прн температуре электролита 18—30° С и плотности тока £)а=10-г-
4-15 а дм2.
Контроль качества железных покрытий осуществляют внеш-
ним осмотром. Толщину покрытия (учитывая ее большую величину) опре-
деляют замером с помощью стандартного мерительного инструмента. Уда-
ление дефектных покрытий производят метод мн механической обработки —
точением, шлифованием.
Литература
1. Черкез М. Б. Хромирование и железиение. М.—Л., Машгиз. 1961
(Библиотечка гальванотехника. Вып. 6).
2 Лайнер В И Современная гальванотехника. М.. изд-во «Металлур-
гия» 1967.
3. Шлугер М А. Ускорение и усовершенствование хромирования де-
талей машин М, Машгиз. 1961.
ГЛАВА IX
ОСАЖДЕНИЕ ДРАГОЦЕННЫХ И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ
48. Серебрение
Свойства покрытий и области применения. Серебро — ковкий, пла-
стичный металл с уд. весом 10,49 и температурой плавления 960,5° С.
Атомный вес 107,88. В соединениях серебро одновалентно и имеет нормаль-
ный потенциал +0,81 в, а электрохимический эквивалент 4,025 г/а-ч.
Электропроводность и теплопроводность серебра являются наивысшими
среди всех металлов.
Серебро легко растворяется в азотной кислоте слабо в серной и прак-
тически нерастворимо в соляной кислоте и в щелочах. Легко также проис-
ходит анодное растворение серебра в цианистых растворах. Этот процесс
часто применяется для его электрополировки. Под действием сероводорода
темнеет Серебрение не предохраняет железа от коррозии в атмосферных
условиях. Серебро легко полируется и в полированном состоянии об адает
хорошей отражательной способностью
Серебрение применяется в электропромышленности для создания
высокой электропроводности, для изделий пищевой и художественной про-
мышленности для отражательных устройств и во mhoi их отраслях машино-
строения.
Толщина серебряных покрытий устанавливается в соответствии
с ГОСТами 9791—68, 14007—68 и 14623—69 и нормалями машинострое-
ния МН 2165—63 и ОМТРМ 7382-001—67 и колеблется в зависимости от
условий эксплуатации от 3 до 30 мкм
Электролиты серебрения. Цианистые электролиты се-
ребрения. Непосредственное серебрение деталей из черных металлов
невозможно. Поэтому для латунных медных и предварительно медленных
стальных деталей производят серебре те, обычно из цианистых электроли-
тов, по следующей схеме.
1. Промывка или протирка с растворителями.
2. Монтаж на подвески.
3. Катодное электрообезжиривапне.
4. Промывка в горячей воде.
5. Химическое декапирование в серной нти соляной кислоте или анод-
пое декапирование в слабом растворе цианистого калия.
6. Промывка в холодной проточной воде.
7. Амальгамирование в слабых ртутных растворах или предваритель-
ное серебрение в электролите с малым содержанием серебра и с высокой
концентрацией свободного цианистого калия. Например, для это цепи
применяют следующий состав электролита (в г/л): 0,8—1,5 цианистой ком-
плекс) ой соли серебра (в пересчете на металлическое серебро); 6—7,5
циани той комплексной соли меди (в пересчете на металлическую медь);
50—60 свободного цианистого калия. Рабочая температура 15—25° С,
плотность тока DK = 0,1-=-0,2 alдм2, выдержка 5—10 мин Осаждение ве-
дут с применением никелевых анодов и с завеской деталей под током.
8. Промывка в непроточной холодной воде (улавливание).
9. Серебрение. Для него применяют один из электролитов, приведен-
ных в табл. 80.
Из этих электролитов электролит № 2 после проработки дает зеркаль-
ный блеск, электролит № 3 применяется с реверсированием точа, а № 4 ис-
пользуют для покрытия проволоки и ленты с механическим перемешиванием.
159
80. Составы и режимы покрытия
для цианистых электролитов серебрения
Компоненты н режимы Номер электролита
1 2 3 1 '
Состав (в г'л): комплексная соль се- ребра (в пересчете на металл) 30—40 45—60 35 45 30 40
цианистый калий 35-45 90—100 45—60 40—45
азотнокислый калий — — 50—70 —
углекислый калий — 50 30—50 45—50
едкое кали — — — 8—15
каптакс — 0,25 0,50 — —
Режим: рабочая температура в °C 15—25 15—25 18-35 40—50
плотность тока DK в а. дм2 0,1—0,2 2—3 0.8—1.2 До 10
При катодном выходе по току у всех электролитов, близком к 100ll<i,
скорость осаждения серебра при плотности тока 0,1 а/дм1 равна 3.8 мкм/ч.
10. 1-я промывка в холодной непроточной воде (улавливание).
11. 2-я промывка в холодной непроточной воде (улавливание).
12. Отделочная обработка (пассивирование, оксидирование).
13. Промывка в холодной проточной воде.
14 Промывка в горячей воде.
15. Сушка.
16. Контроль.
Нецианистые электролиты серебрения. Hi
многих составов нецианистых электролитов производственное применение
получили железистосинеродистые и йодистые, имеющие по несколько
вариантов составов Характеристика железисто-синеродистых электроли-
тов приведена в табл. 81
Прн составлении роданисто синеродистых электролитов первые три
компонента сливают вместе и кипятят, защитив от света, не менее 3—5 ч,
после чего удаляют образующийся коричневый осадок гидрата окиси
железа, приливают раствор роданистого калия и приступают к работе.
Осадок Fc (ОН)3 обязательно проверяют на отсутствие солей серебра.
Составы йодистых электролитов даны в табл. 82. Ввиду высокой стои-
мости йодистого калия йодистые электролиты применяют главным образом
для лабораторных работ.
Химическое серебрение. При серебрении стекла, керамики и пластмасс
пользуются химическим сп собом — смешением раствора серебра с вое
становительным раствором.
В качестве восстановителей применяют растворы сахара нли триэта-
ноламина. Чем медленнее протекает ^процесс осаждения серебра, тем более
плотным и блестящим получается покрытие. Из числа многих способов
160
81. Составы железисто-синеродистых электролитов серебрения
и режимы осаждения
Компоненты п режимы Номер электролит,!
1 2
Состав (в г'л):
хлористое серебро свежеоса- жденное 3—15 30—40
желсзисто-сипородистый калий 6-30 100—150
поташ 6—30 30—60
роданистый калий Режим: 100—150 120—150
рабочая температура в °C 15—25 1О-80
плотность тока DK в адм2 0,1 1,0-1,5
82. Составы йодистых электролитов серебрения
и режимы осаждения
Компоненты и режимы Номер электролита
1 2
Состав: хлористое свежеосажденпое се- 50-60
ребро в г!л сернокистое серебро в г!л — 25—35
йодистый калий в г!л 400—450 600—605
сульфит натрия в г/л 1—2 —
пирофосфорнокислый калий в г!л — 40—50
аммиак (25-процентпын водный — 60—75
раствор) в мл'л желатина в г/л 3 4 —
Режим: рабочая температура в °C 15—60 20-30
плотность тока DK в а дм2 0,15—1,55 0,05 0,30
приведем два наиболее употребительных. Для состава, в котором восста-
новителем является сахар, растворяют отдельно 4—5 г азотнокислого
серебра в 100 мл дистиллированной воды, затем приливают по каплям
2о-процептный раствор аммиака до растворения выпавшего осадка, а также
6 Л. М. Ямпольский 161
83. Неполадки при серебрении
Характер неполадок Причина неполадок Способ устранения
Слой серебра на деталях темный и пятнистый. Аноды покрыты темным на- летом Мала концентрация свободного цианистого калия в электролите Дать электролит на анализ, после чего добавить в пего циа- нистого калия
Слой серебра на деталях темный и пятнистый. Аноды светлые 1. Накопление в элек- тролите взмученного анодного шлама нли ионов других металлов. 2 Прикатодный слой электролита быстро обедняется серебром 1. Отфильтровать электролит. Ввести I—2 мл/л аммиака или 1—2 г/л гипо- сульфита. 2. Применить пе- ремешивание элек- тролита
Серебряные по- крытия шелушатся нли отслаиваются во время полировки 1. Недоброкачествен- ная подготовка к по- крытию. 2. Детали находи- лись в растворе для амальгамирования боль- ше установленного времени. 3. Мала концентра- ция серебряных солен в электролите 1. Проверить ка- чество подготовки. 2. Сократить вы- держку при амаль- гамировании до 3— 5 сек. 3. Дать электро- лит на анализ, после чего добавить солей серебра
Хрупкий слой се- ребр , интенсивное выделение водорода на деталях. Аноды светлые Чрезмерно высокая концентрация свобод- ного цианистого калия в электролите Проверить анали- зом содержание циа- нистого калия и доба- вить солей серебра
Слой серебра рых- лый и крупнокри- сталлический Высока катодная плотность тока Проверить и сни- зить плотность тока на катоде
Питтинг в форме точек или стрелок Задержка пузырьков водорода па деталях Встряхивание де- талей со штангой или реверсирование тока
162
добавляют 5 г отдельно растворенного едкого кали. Помутнение устраняют
аммиаком, после чего разбавляют водой до 1 л. Хранение в темном месте —
не более суток.
Затем отдельно растворяют в кипящей воде 80—90 г сахара, добав-
ляют 2—3 мл серной кислоты н кипятят 3—5 мин, после чего также до-
водят объем раствора до 1 л.
Детали перед серебрением тщательно обезжиривают известковым
раствором, погружают на 2—3 сек в слабый раствор хлористого олова,
промывают дистиллированной водой и укладывают в ванночки серебрения.
Осаждение серебра происходит при смешивании аммиачного раствора
серебра с сахарным непосредственно перед серебрением. Процесс идет
без подогрева в течение 5—10 мин. Работа с ним требует осторожности
в связи с возможностью образования гремучего серебра, распадающегося
со взрывом.
Второй процесс серебрения вполне безопасен и также требует состав-
ления двух растворов, из которых один содержит 10% азотнокислого
серебра и подкислен одной-двумя каплями азотной кислоты, а второй —
10% триэтаноламина. Восстановление идет при смешивании 25 объемов
первого раствора с 10 объемами второго с постепенным добавлен! ем вто-
рого раствора до растворения образовавшегося осадка. Процесс идет очень
медленно н м-лкет длиться 20—25 ч.
Пассивирование и окончательная отделка серебряных покрытий.
Химическое пассивирование для предохранения от окисления Производят
в 1-процентном растворе хромпика в течение 20 мин без подогрева.
Для чернения под старое серебро пользуются раствором серной пе-
чени, которую готовят в цехе сплавлением 1 вес. ч. серы с 2 вес. ч. поташа
в течение 15—20 мин. Полученную массу растворяют в теплой воде в ко-
личестве 20—30 г/л, подогревают раствор до 60— 70° С н погружают в пего
обезжиренные детали на 2—3 мин нли наносят раствор кисточкой н су-
шат, после чего крапуют латунными щетками. Для защиты от окисления
электротехнических детален применяют электролитическое осаждение
родия пли гидроокиси бериллия. Основные неполадки при серебрении и
методика их исправления указаны в табл. 83.
Регенерация серебра из электролитов. В соответствии с инструкцией
№ ВЦТМТИ 66—53 по предварительной обработке отходов, содержащих
драгоценные металлы, серебро извлекают из отработанных электролитов
путем осторожного подкисления нх малыми дозами соляной кислоты до
прекращения выпадения белого творожистого осадка хлористого серебра.
Операцию производят в вытяжном шкафу. Ввиду высокой профессиональ-
ной вредности, ее могут выполнять только квалифицированные исполни-
тели. Забракованные покрытия удаляют с деталей анодным растворением
серебра в 5—7-процентном растворе цианистого калия Для отделения
серебра от растворившейся меди раствор подкисляют, как это указано
выше, отфильтровывают осадок, промывают его водой и сушат. Серебря-
ные соли из промывных вод улавливают пос|»едством их пропускания через
колонки с ионообменными смолами, которые поглощают серебро, золото
и прочие тяжелые металлы.
49. Золочение
Свойства покрытий и области применения. Золото — чрезвычайно
ковкий и пластичный металл с уд. весом 19,3 и температурой плавления
1063,4° С. Лто.миып вес 197,2. В соединениях одновалентно н трехвалентпо.
Электрохимический эквивалент одновалентного золота 7,357 г а-ч и трех-
валентного 2,45 г!а-ч Устойчиво в щелочах и кислотах, растворимо в цар-
ской водке с образованием хлорного золота. Благодаря высокой химиче-
* 163
ской стойкости и красивому виду электролитическое покрытие золотом
применяется в ювелирном деле, часовой промышленности и для покрытия
химической аппаратуры.
Толщина золота при покрытии ювелирных изделий колеблется от 0,5
до 3 мкм и лишь в некоторых случаях доходит до 6 мкм, но при покрытии
специальной химической аппаратуры составляет около 12 мкм. Харак-
теристика золотых анодов приведена на стр. 27.
Электролиты золочении. Для золочения применяют цианистые и
железисто-синеродистые электролиты, соли для которых готовят непо-
средственно в цехе двумя способами: анодным н химическим растворением
металлического золота Из них анодный способ проще и экономичнее
химического, но пригоден лишь для приготовления цианистых электро-
литов.
При пользовании анодным способом рабочую ванну наполняют раство-
ром цианистого калия концентрации 20—30 г/л в дистиллированной воде,
подогревают до 70е С, завешивают золотые аноды с возможно большей
площадью (гофрированные) и производят анодное насыщение раствора
золотом прн плотности тока 1—1,5 а/дм1. В качестве катодов используют
стальные стержни погруженные в сосуды из неглазпроваинон глины или
фарфора, которые наполнены 3 процентным раствором едкого кали или
6—7-процснтным раствором поташа. Для получения электролита с концен-
трацией золота 5а/л (в пересчете на металл) требуется расход постоянного
тока I а-ч/л электролита.
Химический способ получения солей золота состоит в растворении
золота в царской водке и пригоден как для цианистых, так и для желези-
сто-синеродистых электролитов. Дтя этой цели расчетное количество зо-
84. Составы электролитов золочения и режимы осаждения
Компоненты и режимы Электролит
Цианистый Железисто- синеродистый
Состав (в г/л)
комплексная цианистая соль золота (в пересчете на металл) 3—5 —
цианистый калий общий 15—25 —
свободный цианистый калий 3-6 —
хлорное золото — 2,65
хлорное золото в пересчете на Металл — 1,5
железисто-сн нероднетый калий — 15-50
безводная сода — 20 25
Режим:
рабочая температура в СС 60—70 50-55
плотность тока DK в а/дм2 0,2-0,3 0,1- 0,2
катодный выход по току в % 60-80 25-35
164
лога вальцуют, режут на мелкие куски и растворяют в смеси кислот.
При этом иа каждый грамм золота необходимо 8 мл соляной кислоты уд. веса
1,19 и 2,7 мл азотной кислоты уд. веса 1,4. Полученный раствор упаривают
до густоты сиропа, нейтрализуют поташом, приливают раствор цианистого
калия из расчета 3—4 г на 1 г золота, после чего разбавляют полученный
электролит водой до рабочего уровня *
Проще всего составляют электролит из готовой комплексной циани-
стой соли золога КАц (СЫ)г, поставляемой пашей промышленностью по
МРТУ 6—09 № 933—63. Состав его приведен в табл. 84. Эксплуатация
ею возможна как с золотыми анодами, так и с графитовыми марки Э
(ГОСТ 4426-62).
Общепринятые составы н режимы осаждения для обоих видов электро-
литов приведены в табл. 84.
При плотности тока 0,2 а/дм2 из этих электролитов можно получить
слой золота с выходом по току 30% (2,3 мкм/ч) или 7036 (5,3 мкм/ч).
Основные неполадки и способы нх устранения приведены в табл. 85.
85. Неполадки электролитов золочения и их устранение
Характер неполадок Причина неполадок Способ устранения
Красный оттенок золота на изделиях Примеси солей меди в электролите Проработать элек- тролит
белый или зеле- новатый оттенок по- крытия Примеси серебряных солей в электролите Проработать элек- тролит
Светлый или блед- ный оттенок слоя золога па изделиях 1. Плотность тока ниже 0,05 а/дм2. 2. Низка концентра- ция солей золота. 3. Низкая темпера- тура электролита I. Повысить плот- ность тока. 2. Добавить солен золота по результа- там анализа. 3. Подогреть элек- тролит
Темный и рыхлый слой золота на изде- лиях Завышена плотность тока Снизить плотность тока
Медленное оса жденис золота. Пас снвируклея аноды и падает концентра ция солен золота в элсктрол ите 1. Мала площадь ано- дов. 2. Недостаточна кон- центрация свободного цианистого калия. 3. В электролите при- сутствуют натриевые соли 1 Увеличить пло- щадь анодов. 2. Добавить циа и истого калия по результатам анализа. 3. Осадить золото из электролита и со- ставить электролит вновь
165
Регенерация золота из электролитов. По инструкции ВЦМТИ № 66—53
для извлечения золота рекомендуются два способа. Первый из них заклю-
чается в осаждении золота цинковой стружкой, предварительно погру-
женной на 1—2 мин в раствор уксуснокислого свинца концентрации 100 г/л.
Процесс идет 10—15 суток, после чего стружку промывают, сушат, раство-
ряют цинк соляной кислотой и затем промывают, обрабатывают азотной
кислотой и сушат чистый осадок золога.
Второй способ заключается в разрушении комплексной соли золота
соляной кислотой, после чего в электролит вводят стружку цинка и осаж-
дают золото, как указано выше. Второй способ во много раз быстрее, ио
требует строгого соблюдения правил техники безопасности.
Золото из промывных вод извлекают посредством их пропускания
через колонки с ионообменными смолами.
50. ОсаАдение платинЬ, палладия, родия, индия
и прочих металлов
Осаждение платины. Платина — серебристо-серый металл с уд. ве-
сом 21,4 и температурой плавления 1773,5° С Применяется для получе-
ния покрытий с высокой химической стойкостью Из электролитов известны
фосфатные, цис диаминоннтритные н аммонийные, но наибольшее приме-
нение получил фосфатный. Для его составления растворяют металличе-
скую платину в царской водке. Образовавшуюся хлорную платину ней-
трализуют едким натром, а полученный хлорплатинат натрия кипятят
несколько часов с двухзамещеипыми фосфатами натрия и аммония до
исчезновения запаха аммиака, после чего разбавляют электролит водой
до рабочего уровня. Принят следующий состав электролита (в г/л) 24 хлор-
платнната натрия или 8,3 в пересчете па металл; 120 двузамещенного фос-
фата натрия; 24 двузамещенного фосфата аммония. Рабочая температура
20—25° С, плотность тока 0,1—0,2 а,'дм2, выход по току 40—45% .
В качестве нерастворимых а под ой применяется платина. Лля полу-
чения покрытий толщиной более 1 лк.и рекомендует!, я через каждые 20 мин
осаждения выключать ток на 1—2 мин, после чего процесс продолжают
снова.
Осаждение палладия. Палладий — серебрнсто-белый металл с уд. ве-
сом 11,9 и температурой плавления 1554° С. Благодаря высокой твердости
и неизмепяющейся электропроводности электролитические покрытия
палладием применяются в электротехнической промышленности.
Из электролитов для осаждения палладия известны фосфатные, ни-
тритные и аминохлорпдные. Основой их является хлористый палладий.
Для его получения металлический палладий заливают азотной кислотой
н кипятят с добавками царской водки и соляной кислоты до полного рас-
творения, после чего выпаривают до получения кристаллов.
Применяют фосфатный электролит следующего состава (в г/л): 10
хлористого палладия; 100 двухзамешенного фосфата натрия, 20 двухза-
мещешюго фосфата аммония; 2,5 бензойной кислоты. Величина pH 6,5—7.
Рабочая температура 50—60° С, плотность тока 0,1 а/дм2, выход по току
90%.
В качестве нерастворимых анодов используется графит или палладий.
Осаждение родия. Родий — голубовато-белый металл с уд. несом 12,44
и температурой плавления 1966° С. Электролитические покрытия родием
еще выше по твердости н электропроводности, чем покрытия палладием
Из электролитов промышленное применение получили сернокислые,
фосфорнокислые п амнпохлоридвые. Соли, необходимые для них, можно
приобрести готовые или получить путем растворения металлического
родия в соответствующих кислотах с наложением переменного тока.
166
Принят следующий состав сернокислого электролита: 2—3 г'л серно-
кислого радия (в пересчете па металл) и 40—60 г!л серной кислоты. Ве-
личина pH 1,1—1,3. Рабочая температура 50—60° С, плотность тока
1,5—2,0 а/дл2, выход по току 30—40%.
В качестве нерастворимых анодов применяются пластинки металли-
ческого родия нлп платинированного титана.
Осаждение индия. Индий — мягкий пластичный металл с уд. ве-
сом 7,31 и температурой плавления 15о С. Притеняется в качестве анти-
фрикционного покрытия для подшипников скольжения Осаждение индия
.можно производить из цианистых, сернокислых, борфтористоводородных
н других электролитов. Состав электролита: 50—70 г!л сернокислого
индия и 10—15 г/л сернокислого натрия. Величина pH 2—2,7 Рабочая
температура 15—25° С, плотность тока 1—2 а!дм2, выход по току 60—
80%. Аноды графитовые пли из металлического индия.
Осаждение прочих металлов. Кроме указанных металлов в современ-
ной гальванотехнике применяется осаждение иридия, рутения, рения,
аллня и таллия, а также некоторых других, которые не относятся к кате-
гории редких, но и не входит в группу металлов, широко применяемых
в качестве защитно-декоративных покрытий. К ним относятся висмут,
марганец и сурьма. Все эти металлы редко применяются в промышлеп
ности н используются главным образом при лабораторных исследованиях
Поэтому в настоящем справочнике технология их осаждения не приводится
Исключение представляет сурьма, осаждение которой используется для
частичной замены оловянных покрытий пад панку, для покрытия печатных
радиотехнических схем, для замены кадмия в условиях морской коррозии
и в других отраслях машиностроения. Сурьма—серсбристо-белыи металл
с уд. весом 6,88 и температурой плавления 630,5° С.
Электролит для осаждения сурьмы содержит в основе сурьмяновнп-
нокислый калий, который готовят путем растворения окиси сурьмы в вин
ной кислоте с последующей нейтрализацией едким калием. Рекомендуется
следующий состав электролита: 25—70 г/л сурьмяновнииокнелого калия;
3—5 г!л сегнетовой соли; 3—5 мл!л соляной кислоты уд веса 1,19; 0,5—
I г/л формалина. Величина pH 1,75—1,9. Рабочая температура 15—25° С,
плотность тока 0,5—1 а!дм2, выход по току 95 —98%. В качестве анодов
применяют литую сурьму марки СуО (ГОСТ 1089 62). Электролит требует
нредваригельной проработки в течение 10 20 ч
При использовании фторидного электролита плотности тока могут
быть доведены до 20—30 а! дм'-.
Литература
1. Каданер Л. II. Гальваностегия. Киев, изд-no «Техника». 19С4
2. Ямпольский А. М. Покрытия благородными металлами. нзд-во
«Машиностроение», 1971.
3 Покрытия драгоценными и редкими металлами. МДЦТП, 1968.
ГЛАВА X
ОКСИДИРОВАНИЕ ЧЕРНЫХ Н ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
51 Оксидирование чернЫх металлов
Искусственные оксщщые пленки состоят обычно из магнитной окиси
железа.
Цвет оксидных пленок зависит от технологии их получения и тол-
щины, от марки металла, вида механической и термической обработки
н колеблется от золотисто-желтого, фиолетового и синевато-черного (цвет
воронова крыла) до глубоко-черного. Толщина их зависит от принятого
Рис. 39. Конструкции корзинок для окси-
дирования стальных деталей
состава и режима обработки, изменяясь от 0,5—0,8 мкм при щелочном
воронении до 10 мкм при высокотемпературных процессах. Технология
оксидирования разнообразна; используются щелочные химические про-
цессы, кислотные, электрохимические, высокотемпературные окислитель-
ные среды и др. Выбор их зависит от назначения оксидной пленки, точ-
ности размеров деталей и прочих факторов.
Коррозионная стойкость оксидных пленок, полученных в щелочных
растворах, весьма невысока и при защите изделий от атмосферной кор-
розии поддерживается за счет протирки нейтральными смазочными мас-
лами. Оксидирование часто применяют в оптике, оружейном деле, для
защитно-декоративной отделки крепежных деталей, фурнитуры и деталей
с точными размерами.
Химическое оксидирование в щелочных растворах. Наибольшее рас-
пространение получил метод химического оксидирования черных метал-
лов в щелочных растворах с добавками различных окислителей. Подвески
для воронения изготовляют нз углеродистой стали.
Крупные детали и детали с глубокими внутренними полостями мон-
тируют отдельно, так чтобы они не соприкасались и не образовывали
в полостях воздушных мешков.
Мелкие детали и крепеж засыпают в корзинки нз железной сетки и
перфорированного железного листа с каркасом из стального прута (рнс. 39).
Затем применяют щелочное обезжиривание. Корзинки с мелкими дета-
168
лями несколько раз перетряхивают. Обезжиренные детали тщательно про-
мывают в горячей проточной воде.
Для удаления естественных окислов с поверхности детали погружают
на 0,5—1 мин в 5—10-процентный раствор серной кислоты, перетряхивая
их в корзинках для надежности омывания деталей раствором.
После декапирования производят тщательную промывку в холодной
проточной воде.
Из многих оксидирующих составов в табл. 86 приведено несколько
наиболее употребительных, отличающихся введением различных добавок
Выдержка в растворах, указанных в табл 86, зависит от .марки стали н
86. Составы и рабочие температуры щелочных растворов
для оксидирования
Компоненты (в г/л) и рябочаи температура (в сС) Номер электролит*
I 2 3 4 5
Каустическая со- да Иатрнсвая се- литра Нитрит натрия Хлористый ка- лий Цианистый ка- лии Рабочая темпе- ратура в "С 600 650 100—200 138-142 550—600 150—200 135—145 700-800 200—250 50—70 140-145 600—700 120—150 40—50 8—10 138—112 600—700 200—250 8—10 10 20 140—145
содержания углерода в пей и колеблется от 15—20 мин для углеродистых
сталей до 120 мин для легированных. Цвет оксидной пленки для чугунов
и кремнистых сталей коричневый, а для остальных марок стали синевато-
черный. Оксидная пленка, полученная из указанных растворов, состоит
из магнитной окиси железа и имеет толщину около 0,6—0,8 мкм.
После оксидирования детали тщательно промывают в холодной про-
точной воде. Для полного удаления остатков щелочи с поверхности дета
лей и пассивирования оксидной пленки следует промыть затем детали
в 3—5-процентпом растворе хромовой кислоты, после чего снова промыть
в холодной воде и погрузить в 1 -2 процентный раствор хозяйственного или
жидкого зеленого мыла, подогретый до 70 80° С. После мыльного раствора
детали без последующей промывки погружают в нейтральное веретенное
или авиационное масло, подогретое до 100—110е С
Дефекты прн оксидировании и способы их устранения указаны
в табл. 87
Оксидирование в кислых растворах. Из многих предложенных соста-
вов производственное применение получил лишь один раствор следующего
состава (в е/л): 80—100 азотнокислого кальция, 1—2 ортофосфорпой кис-
лоты; 0,5—1 перекиси марганца. Рабочая температура 98—100е С, вы-
держка 40—45 мин.
169
87. Основные неполадки при щелочном оксидировании стали
Характер неполадок Причина неполадок Способ устравени»
Цветные оттенки оксидной пленки от коричневого до фио- летового I ^достаточная вы- держка деталей в ванне оксидирования Обезжирить детали, если они были промас- лены, н выдержать в ванне оксидирования снова
Красный или ржа- вый, легко удаляе- мый налет иа черной оксидной пленке Мала концентра- ция окислителей — селитры или нитрита натрия в ванне окси- дирования Добавить селитры или нитрита. Ввести добавки цианистого натрия или железисто- синеродистого калия
Образование зеле- новатого налета на оксидной пленке Мала концентра- ция каустической со- ды в ванне оксидиро- вания Ввести добавку кау- стической воды в ванну оксидирования
Разноцветная пят- нистость оксидной пленки, а также от- сутствие ее на от- дельных участках де- талей 1. Недоброкаче- ственная подготовка к покрытию. 2. Недостаточное перетряхивание де- тален в корзинке. 3. Местный пере- грев прн полировании или скоростной меха- нической обработке 1. Проверить и улуч- шить обезжиривание деталей. 2. Встряхивать дета- ли в корзинках два-три раза во время покрытия. 3. Зачистить или про- полировать заново и хо- рошо декапировать
Отсутствие оксид- ной пленки прн нор- мальной выдержке Высока общая кон- центрация раствора и температура кипе- ния его равна 170— 180= С Осторожно, при энер- гичном перемешивании разбавить водой до сни- жения температуры кипения раствора (140— 145° С)
После промывки и сушки детали имеют белый вязкий налет Недоброкачествен- ная промывка дета- лей после оксидиро- вания Контролировать чи- стоту фенолфталеином. Ввести промывку в 3 процентном растворе хромового ангидрида
Оксидная пленка при нормальном процессе имеет ко- ричневый цвет Материал дета- лей — чугун или кремнистая сталь Для получения чер- ного цвета заменить ме- талл или перейти на кислый состав раствора
Разница оттенков на различных участ- ках деталей Различная терми- ческая или механиче- ская обработка Прн существующем процессе изготовления деталей не устраняется
170
Для оксидирования применяют железные сварные ванны без футе-
ровки с электрическим или паровым подогревом. Полученная пленка по
составу является оксндно-фосфатной, имеет цвет от темно-серого до чер-
ного для всех марок стали н чугуна, обладает повышенной коррозионной
стойкостью. После оксидирования изделия подлежат промасливанию, как
это делают и при оксидировании в щелочных растворах.
Составление этого раствора весьма упрощается, если азотнокислый
кальций готовить непосредственно в цехе путем растворения гашеной
извести в технической азотной кислоте Прн этом гашеную известь вводят
в избытке против расчетного количества. Полученный раствор азотно-
кислого кальция декантируют и затем приливают к нему заданное коли-
чество ортофосфорноп кислоты с добавкой некоторого избытка ее для
первичной реакции со стенками ванны.
Перекись марганца в виде размолотого порошка минерала пиролю-
зита растворима очень мало и расход ее в процессе эксплуатации весьма
незначителен Поэтому при зарядке ванн ее засыпают в хлопчатобумажные
мешочки и завешивают по углам ванны.
При эксплуатации ванны вредные выделения отсутствуют.
Корректировка раствора производится добавками фосфорной кислоты
после каждой садки.
Высокотемпературное оксидирование стали. Одним из старейших
способов оксидирования является погружение нагретых деталей в льняное
масло. Ддя этого изделия нагревают в печи до 460 ± 10“ С и погружают
на 5—10 мин в льняное масло, повторяя процесс четыре—шесть раз.
Оксцдная пленка получается плотной и имеет глубокий черный
цвет.
Небольшие партии мелких детален оксидируют в расплаве натриевой
селитры при температуре плавления 310“ С с выдержкой 8—10 мин до
получения ярко-синей оксидной пленки.
Большое распространение получили -виды оксидирования горячим
воздухом н паром.
Электроизоляционное оксидирование пакетов трансформаторного же-
леза производят в колокольных печах с нагреванием до 800 С в течение
2 ч, остыванием в печах до 500° С в течение 4 ч н дальнейшим охлаждением
на воздухе. Полученная оксидная пленка имеет пробивное напряжение
каждого листа в пределах 1—1,5 в.
При пароокендировании трансформаторного железа пластинки травят
в соляной кислоте уд. веса 1,19 с добавкой 5% фтористоводородной кис-
лоты в течение 15—20 мин без подогрева, после чего промывают, сушат
и па стальных рамочных приспособлениях загружают в печь. После повы-
шения температуры до 200° С включают подачу пара давлением 0,3—0,5 ат,
доводят температуру до 480е С и выдерживают при этой температуре 1ч.
Затем прекращают нагревание, а после снижения температуры до 350' С
прекращают подачу пара, дают остыть печн и выгружают детали. Оксид-
ная пленка имеет цвет от темно-серого до черного, толщину 4—5 мкм
н сопротивление не менее 20 ом при давлении 0,8 кПсм2. Пробивное на-
пряжение ее около 3—4 в.
Для получения черных и беспористых оксидных пленок толщиной
5—10 мкм применяют оксидирование в среде перегретого пара Для окси-
дирования перегревают водяной пар в змеевике до 500—550° С и пропу-
скают его при давлении 0,3 ат в течение 30 мин при температуре 550е С
через герметически закрытую шахтную электропечь После оксидирова-
ния детали охлаждают на воздухе и промасливают. Полученная оксидная
пленка имеет черный цвет, состоит из окнелов и имеет толщину 1—4 мкм.
Коррозионная стойкость ее при 95% относительной влажности и темпе-
ратуре 45—48° С —до 48 ч.
171
При повышении температуры процесса до 650° С толщина пленки
может быть доведена до 10 мкм
Оксидирование в среде пара применяют для защиты от коррозии, для
создания электроизоляционного слоя, для увеличения износостойкости
режущего инструмента и предохранения от его слипания со стружкой.
Частные случаи оксидирования стали. О к с и д и р о в а и и е,
совмещенное с отпуском, используется для стальных
закаленных изделии. Для процесса рекомендуется раствор следующего
состава (в вес. %): 60 каустической соды; по 15 селитры и нигрита натрия;
10 тринатриифосфата. Рабочая температура 340° С, выдержка 30—
60 мин.
Подготовительные операции прн этом процессе отсутствуют.' В за-
висимости от выдержки цвет оксидной пленки изменяется от темно золо-
тистого до черного. После оксидирования детали промывают в холодной
и в горячен воде, пассивируют в хромпике, сушат и промасливают либо
лакируют. При оксидировании, совмещенном с отпуском, механические
свойства детален не изменяются.
Оксидирование азотированных деталей дчя
получения цветных оксидных пленок на полированных деталях после
антикоррозионного азотирования производят в расплаве, содержащем
50% азотнокислого натрия и 50% нитрита натрия. Эта смесь имеет тем-
пературу плавления 205" С н допустимую температуру нагрева до
600° С.
Погружение в расплав производят в сетчатых корзинках с выдержкой
10 мин. Цвет получаемой оксидной пленки зависит от выбранной темпе-
ратуры и может быть задан любым — от красного до фиолетового. После
оксидирования детали промывают и сушат. .
Оксидиро ванне нержавеющих и кислото-
упорных сталей применяют для различных целей. Так, защитно-
декоративное оксидирование стат 0Х18Н10Т и нержавеющих сталей,
содержащих не менее 8% никеля, до получения цвета золота, производят
возду ш но-термическн.м путем.
Для этого обезжиренные детали предварительно электрополнруют
в электролите следующего состава: 80 вес. % ортофосф рной кислоты,
по 10 вес. % хромового ангидрида и воды. Рабочая температура 50—70° С,
плотность тока Da~ 15-:-20 а!дмг, выдержка 20 мин.
После промывки в холодной проточной воде детали пассивируют
в раств ре следующего состава (в вес. %): 50 верной кислоты, 11 хром-
пика; 39 Воды. Рабочая температура 95° С, выдержка 7 мин.
Пассивированные детали промывают в горячен дистиллированной
воде и сушат подогретым сжатым воздухом или в сушильном шкафу
Затем детали завешивают в термостат, где процесс оксидирования проис-
ходит при 420' С в течение 55—60 мин. Перегрев н передержка приводят
к образованию красных и синих цветов. Оксидная пленка имеет интепейв-
1 ый золотой тон и толщину около 0,6 мкм.
Высок 1ми защитными свойствами обладают оксидные пленки, полу-
ченные в расплаве двухромовокислого натрия или калия. Так, при окси-
дировании нержавеющих сталей типа 0X13 или 0Х18Н10Т в расплаве
двухромовокислого натрия (ГОСТ 2651—70) при температуре 4003С
в течение 1 ч на их поверхности образуется черная оксидная пленка тол-
щиной 1,5- 2 мкм. Она предохраняет сталь от окисления прн высоких
температурах и обладает электроизоляционными свойствами. После про-
тирки смазочными маслами пленка приобретает красивый декоративный
вид Оксидирование выполняют в расплаве следующего состава (в вес.%):
70—80 окиси алюминия, по 10—15 окиси хрома и окиси ванадия; 3 5
окиси меди
172
При температуре 850 ± 100° С и выдержке 2—4 ч па сталях типа
0Х18Н10Т образуется окисная пленка, обладающая электроизоляцион-
ными свойствами и защищающая сталь от возденствня расплавов цветных
металлов, например цинкового сплава ЦЛМ4-1 и др.
88. Растворы для осветления
кремнистых сплавов
Комполенты Номер расторг
и режимы 2 3
Состав (в вес. %):
серная кислота — 90—92 20—30
УД- веса 1,84
азотная кислота 95—97 5—6 4о-ео
уд. веса 1,4
фтористо- водородная кислота 3—5 3—4 —
фтор! СТЫН калий (аммоний) — 0,5 1 10—12
Режим:
рабочая темпера- тура в LC 15—25 15—23 15 25
выдержка в мин 0,1 — 0,2 1—2 0,2— 0,3
52. Оксидирова! ие алюминия и его сплавов
При оксидировании алюминия подготовка поверхности к покрытию
играет весьма важную роль. Для деталей, не имеющих точных размеров,
подготовка сводится к обезжириванию, объединен! ому с травлением
в растворе каустической соды концентрации 80—120 г л прн температуре
Г>0—70е С н выдержке ие менее
2 3 мин. При травлении алюми-
ниевых сплавов на поверхности де-
талей остается черный налет леги-
рующих компонентов — меди, же-
леза и других примесей. Осветление
деталей с удалением всех примесей
производят в 10—15-процентном
растворе азотной кислоты. Травле-
ние силумина выявляет примесь
кремния, которая не удаляется
в азотной кислоте, по растворима
во • фтористоводородной кислоте.
Для этого применяют один из рас-
творов, указанных в табл. 88
Подвески для оксидирования
изготовляют с жестким пружиня-
щим контактом из дюраля.
Оксидирование в растворах сер-
ной кислоты и ее солей. Этот спо-
соб оксидирования является самым
распространенным и производится
путем анодной обработки подгото-
вленных и смонтированных деталей
в 15—20-процентном растворе сер-
ной кислоты при температуре 15—
25° С н плотности тока Da — 1-*-
~-2 а дм2. В качестве катодов при-
меняют рольный свинец
Выдержка зависит от назначе-
ний оксидной пленки При защитно-
декоративном оксидировании вы-
держка составляет 15—20 мин, что
обеспечивает глубину проникнове-
ния оксидной пленки около 4—
5 «и Величина напряжения по-
стоянного тока является наимень-
шей для чистого алюминия марок
АО, Л1 и им подобных, возрастая по мере усложнения состава и наибо-
лее велика для кремнистых сплавов типа АК, Лл2 и др
Для небольших ванн с малым межэтектродиым расстоянием величина
напряжения колеблется от 5—6 до 25 30 в для силумина. Ботьшое зна-
чение для процесса имеет температура электролита, повышение которой
отрицательно сказывается па качестве оксидной пленки, вплоть до ее рас-
травливания и сползания. Поэтому при длительной работе ванн, а также
173
в летний период электролит необходимо охлаждать. Для этой цели исполь-
зуют водяные рубашки п змеевики с проточной холодной водой, полые
свинцовые катоды с принудительной циркуляцией воды, специальные
холодильные установки н введение льда или твердой углекислоты в элек-
тролит. В том случае, если это позволяет форма изделия, полезно в про-
цессе оксидирования применять проток холодной волы через полости са-
мого изделия. Для устранения местного перегрева детален следует при-
менять также перемешивание электролита.
Способность алюминия выпрямлять переменный ток позволяет ис-
пользовать этот так называемый вентильный эффект для оксидирования
алюминия переменным током. Процесс характеризуется применением как
однофазного, так и трехфазного тока н отсутствием вспомогательных элек-
тродов, так как роль электродов, завешенных на штанги ванны выполняют
оксидируемые детали. Для оксидирования применяют 15-процентпып рас-
твор серной кислоты и силовой переменный ток промышленной частоты
(50 гц). Остальные условия режима оксидирования не имеют существенных
различий по сравнению с оксидированием постоянным током.
Для повышения экономичности процесса серная кислота может быть
заменена более дешевым бисульфатом натрия (кристаллическим), концен-
трация которого в электролите может колебаться от 250 до 400 г/л. Режим
оксидирования не имеет отличий от сернокислотного.
Оксидная пленка, подученная из сернокислотного электролита н пред-
назначаемая для защитно-декоративной отделки, имеет снежно-белый цвет,
уд. вес 3,85, толщину 4—5 мкм н служит надежной защитой от коррозии.
Оксидная пленка не отслаивается от металла, обладает высокой твердостью,
близкой к твердости корунда, и хорошей износостойкостью. Жаростой-
кость оксидной пленки доходит до 2000е С. Оксидная пленка имеет микро-
пористую структуру со средней степенью пористости около 30% . Пропи-
тывание пор хромпиком или лако-красочными покрытиями увеличивает
коррозионную стойкость оксидной пленки. Заполнение пор анилиновыми
и другими красителями широко применяется для создания красивой
декоративной внешности изделий, а пропитывание пленки светочувстви-
тельными солями используется для фотохимического изготовления раз-
личных шкал п табличек. Оксидная пленка обладает высокими электро-
изоляционными свойствами.
Наиболее простым и надежным способом пассивирования является
выдержка детален в растворе хромпика с концентрацией его около 100 г!л
при 80 90 С в течение 10 мин. Оксидная пленка при этом приобретает
лимонно-желтый цвет.
При цветной отделке поверхности применяется также окраска анили-
новыми красителями н заполнение пор расплавленным парафином. Для
окраски красителями изделия погружают в 1 процентный раствор выбран-
ного анилинового красителя для шерсти при 70—80° С с выдержкой 2—
3 мин. Кроме анилиновых красителей применяют и более устойчивую
окраску неорганическими химическими соединениями.
Ниже приведен состав для прочного крашения в различные топа —
от светло-золотистого до темно-бронзового в зависимости от длительности
окрашивания. Раствор имеет светло-зеленый цвет и содержит следующие
компоненты: 28 г железоаммопшшых квасцов; 25—30 мл водного
25-процентного аммиака; 22 г щавелевой кислоты; 1 л воды. Рабочая
температура 50—60° С, выдержка 3—5 мин.
Глубокое анодное оксидирование. Этот процесс применяется для повы-
шения износостойкости в условиях трепня и эрозионной стойкости, для
обеспечения жесткости тонких листовых конструкций, для теплоизоля-
ционной защиты.
174
изолируют лаком лв.г-zi,
Рис. 40. Корзинка для анод-
ного оксидирования мелких
деталей из алюминия
Глубокое оксидирование шестерен повышает их износостойкость
в 5—10 раз. Для оксидирования применяют 20 процентный раствор серной
кислоты, рабочую температуру от —10 до —6е С и плотность тока Da
— 2,5 а'дм2 при начальном напряжении 20—25 в и конечном до 40 в Ре-
комендуется непрерывное перемешивание электролита. Оксидная пленка
имеет глубину 20—30 мкм и микротвердость 300—400 кГмм2 Для повы-
шения жесткости тонкостенных трубчатых детален до жесткости латуни
применяется этот же электролит и режим оксидирования с повышением
плотности тока до 5 а,'дм2 и выдержкой 30 мин Глубина оксидной пленки
достигает 60 мкм, а микротвердость 350—400 кГ мм2. Участки, пе под-
лежащие оксидированию, предварительно
окрашенным добавкой мстнлрота. На
сплавах глубокая оксидная пленка имеет
черный цвет и структуру с высокой пори-
стостью. Прн глубоком анодном оксиди-
ровании чистота обработки деталей сни-
жается ни два класса.
Для охлаждения рабочего электро-
лита до —10° С применяют либо обычные
холодильные фреоновые установки, либо
охлаждение сжатым воздухом, пропускае-
мым через тангенциально-вихревые па-
трубки. При этом часть воздуха, посту-
пающего в патрубок от заводской сети,
охлаждается до весьма низких темпера-
тур, проходит через глухой свинцовый
змеевик в ванне, охлаждает электролит
и сбрасывается в атмосферу.
Для удаления дефектной оксидной
пленки без нарушения размеров деталей
применяется раствор, содержащий 20 г,‘л
хромового ангидрида н 35 мл/л фосфор-
ной кислоты уд. веса 1,5. Выдержка
в нем до 15 мин при температуре 85 -
100° С. Из растворов, нс требующих по-
догрева, можно рекомендовать раствор, содержащий 50—55 мл/л азотной
кислоты уд. веса 1,34 н 4—5 мл/л 40-процептпой плавиковой кислоты.
При температуре 15—25° С оксидная пленка толщиной 10 мкм раство-
ряется за 35 мин.
Оксидирование крепежных и мелких деталей. Для массового окенди
роваиня мелких и крепежных детален применяют барабаны из листового
перфорированного алюминия, плоские рамки нз алюминиевой сетки, на-
тянутой на винипластовые основы, или алюминиевые корзинки на 2—
3 тыс. деталей. Прн пользовании указанными приспособлениями необ-
ходимо создавать возможно более жесткий электрический контакт между
деталями н приспособлением. Для этой цели через барабаны пли сетки
должны проходить сквозные алюминиевые стержни, имеющие непосред-
ственный контакт с анодной штангой
Приспособления должны быть плотно затянуты крышками или про-
волокой, плоские детали должны укладываться совместно с деталями дру-
гих конфигураций, а внутри барабана или корзинки полезно ввести при-
нудительную циркуляцию электролита, как это показано на рис. 40.
Оксидирование мелких деталей производят в 20-процентном растворе
серной кислоты при температуре 15—20е С. Сила тока на каждую кор-
зинку составляет 40—50 а при напряжении 13—15 в, выдержка 40—
45 мин.
175
Оксидирование со специальными видами последующей окраски Для
оксидирования с окраской в цвет золота крупные детали механически
полируют, обезжиривают растворителями или венской известью, после
чего монтируют на подвесках и завешивают в ванну для слабощелочного
обезжиривания. Обезжиривающий раствор содержит обычно следуют ie
компоненты (в г/л): 10—12 каустической соды; 45—50 тринатрий фосфата,
25—30 жидкого стекла.
Обезжиривание производят при температуре 50—60° С в течение
1—-2 мин, после чего промывают детали в горячей проточной воде, освет-
ляют в 15—20-процснгном растворе азотной кислоты, снова промывают
н электрополнруют в универсальном электролите следующего состава:
800 мл/л ортофосфорной кислоты уд. веса 1,6; 200 мл/л серной кислоты
уд. веса 1,84; 100 г/л хромового ангидрида. Рабочая температура 60—
70° С, плотность тока Da 10 а/дм2, выдержка 3—5 мин.
При длительной эксплуатации свинцовые катоды заключают в диаф-
рагмы из пористой керамики с 20 процентным раствором серной кислоты.
Мелкие детали после штамповки подвергают химической полировке в рас-
творе следующего состава: 600 мл ортофосфорной кислоты уд. веса 1,7;
200 мл серной кислоты уд. веса 1,8; 150 мл азотной кислоты уд. веса 1,4;
5 г мочевины. Рабочая температура 100—ПО5 С, выдержка 15—20 сек.
В качестве ванны следует применять фарфоровую или керамиковую
чашу, вмонтированную в стальной или кирпичный каркас с электронагре-
вателями.
Детали после электрополировки или химической полировки промы-
вают в холодной проточной воде и оксидируют в 20-проценгпом растворе
серной кислоты Крупные детали оксидируют при плотности тока Da =
= 0,8 1,5 а/дм2 в течение 15—20 мин.
Режим оксидирования мелких детален приведен выше
Оксидированные детали тщательно промывают в холодной проточной
воде и погружают в раствор, содержащий следующие анилиновые краси-
тели (в г/л): 1,6 оранжевого 2Ж для нитролака; 0,06 желтого 3 для нитро-
лака, 0,08 кислотного черного ЗМ; 0,05 кальцинированной соды. Рабочая
температура 20—25° С. Выдержка при окраске зависит от требуемой глу
бины окраски, истощенност раствора и ьчубнны оксидной пленки и ко-
леблется от 2 3 до 10 мин.
После окраски детали промывают в дистиллированной воде и уплот-
няют оксидную пленку кипячением детален в дистиллированной воде
в течение 20—30 мин. Затем детали демонтируют и сушат в сушильном
шкафу. Мелкие детали сушат в центрифуге.
Для оксидирования силумина детали подвергают слабощелочному
обезжириванию с последующим осветлением, либо протравливают в одном
из растворов (см. стр. 173) с добавкой фтористых солен. Для оксидирования
применяют 20-процентный раствор серной кислоты, плотность тока Da-
— 2,5 а дм'- при напряжении 25—30 в и температуре электролита не выше
25 С Выдержка не менее 30—40 мин.
После промывки детали можно окрашивать лишь в черный цвет, для
чего применяется раствор, содержащий 30—50 г/л хромового ангидрида
и 15 25 г/л маргапцевокислою калия. Рабочая температура 80—90' С,
выдержка 20—25 мин.
Оксидную пленку после окрашивания пропитывают техническим
вазелином.
Изготовление шкал шильдиков и паспортных таблиц. Изготовление
металлических паспортных таблиц на многих заводах выполняется про-
питыванием оксидной пленки на пластинках из алюминия светочувстви-
тельными эмульсиями с последующим фотопечатанием текста таблицы
либо нанесением текста штампом по способу, описанному ниже.
176
Для получения таблиц с нанесением рисунка штампом алюминиевые
пластинки оксидируют в 20-процеитном растворе серной кислоты при
плотности тока 1,5 а/дм2 и температуре 15—25° С в течение 20 мин. После
промывки в холодной воде пластинки погружают в подогретый раствор
анилинового красителя, выбирая его цвет по заданному цвету букв и
цифр на таблице. Окрашенную в один тон таблицу высушивают, ’после
чего методом офсетной печати штампуют типографской краской заданный
текст, повторяя его па всей подготовленной партии пластинок После сушки
па воздухе пластинки устанавливают в ванночку с 30-процентным раство-
ром азотной кислоты и выдерживают до обесцвечивания красителя.
Прн операции обесцвечивания красителя иногда имеет место образо-
вание коричневого налета, который удаляют путем промывки пластинок
в растворе бисульфита натрия Обесцвечивание красителя происходит па
всей поверхности, кроме участков, расположенных под текстом, отштам-
пованным типографской краской После прочыки в холодной проточ-
ной воде пластинки погружают в раствор анилинового красителя, выб-
ранного по цвету для фона таблицы, н выдерживают до окрашивания.
Затем таблицы промывают, сушат и смывают типографскую краску
с текста салфеткой, смоченной ацетоном. Таким путем можно получать
многоцветные таблицы с четким и красиво оформленным текстом.
Для текущего контроля толщины пленки используется какой-либо
из приборов, основанных па принципе зависимости толщины оксидной
пленки ог величины ее пробивного напряжения.
Защитно-декоративное оксидирование в прочих кислых электролитах.
При оксидировании алюминия и его сплавов, нс содержащих меди, в элек-
тролите, состоящем из 3 -5-проценгною раствора щавелевой кислоты,
наблюдается эффект окрашивания оксидной пленки в декоративные золо-
тистые тона. Так, при пользовании переменным током с напряжением
40—50 в при плотности тока от 2 до 4 а/дм2 и температуре 40—50° С можно
иметь различные оттенки пленки в зависимости от плотности тока и вы-
держки. Например, для получения цвета латуни применяют выдержку
35- 40 мин при плотности тока 3 а/дм2.
Электроизоляционное оксидирование. Анод-
ное оксидирование алюминия всегда является электроизоляционным, но
для получения высокого сопротивления пленки применяют специальный
режим оксидирования, способствующнп повышению электроизоляционных
свойств Например, раствор, содержащий 30—40 г/л щавелевой в 0,1 г/л
уксусной кислоты Рабочая температура 20—40 С.
В начале процесса включают переменный ток при напряжении 40
70 в и плотности тока 1 1,5 а/дм2 на 3 мин, после чего накладывают на
него постоянный ток с такими же плотностью тока и напряжением еще
на 3 мин Затем питание переменным током выключают и ведут процесс
на постоянном токе с плотностью 3 4 а <Хи2 в течение 1 —2 ч в зависимости
от требуемого пробивного напряжения После промывки и сушки при
100—150' С оксидная пленка без дополнительной пропитки выдерживает
1о0-200 в. Прн оксидировании необходим очень жесткий контакт детали
с подвеской. Наличие слабого контакта приводит к прожогу металла
Для получения оксидной пленки с высоким сопротивлением выдержку
увеличивают и пропитывают пленку изоляционным лаком Так, для полу-
чения пленки с пробивным напряжением до 500 в процесс ведут в 3-нро-
центном растворе щавелевой кислоты прн температуре 15 20 С Перво-
начальное напряжение постоянного тока составляет ’30—40 в После вклю
чепия тока постепенно в течение 15 мин доводят плотность тока Da до
3 а/дм2. Затем включают систему перемешивания электролита и выдержи-
вают детали в ванне 1,5—2,5 ч, постепенно поднимая напряжение до 100
НО в Ванны при этом должны быть защищены предохранительными
177
сетками от соприкосновения с типами Затем детали промывают п сушат
при 150' С в течение 40—60 мин и пропитывают л «ком ГФ-95. Лак при
20е С должен иметь вязкость 40—50 сек по вискозиметру ФЭ-36 с соплом
№ 2. Пропитку ведут в течение 10—15 мин до прекращения выделения
пузырьков. Сушку лака производят при 150—160е С в течение 2 ч Полу-
ченная оксидная пленка имеет глубину до 80 мкм и выдерживает до 500 в.
Для повышения пробивного напряжения до 700 в оксидирование
производят нс менее 2,5 ч, а пропитку лаком производят три-че-
тыре раза.
Для получения оксидных пленок на алюминии и сплаве АМГ с про-
бивным напряжением 1500—2000 в применяют процесс анодного оксиди-
рования электролита, содержащем 150 г!л серной кислоты уд. веса 1,84
и 20 г'л щавелевой кислоты. Рабочая температура от +2 до —5е С, плот-
ность тока Da — 10 а1дмг, выдержка 3—4 ч и более.
Для выравнивания температур необходимо механическое перемеши-
вание электролита. Плотность тока при длительной выдержке произвольно
снижается при постепенном повышении напряжения до 25—30 в. Оксидная
пленка имеет толщину 120—140 мкм.
После оксидирования детали промывают, сушат при 105—110° С
в течение I ч и погружают в лак МГМ-16 на 3—5 мин до прекращения
выделения пузырьков воздуха из пор пленки. Вязкость лака должна быть
в пределах 30—45 сек по прибору ВЗ-4. После пропитки производят сушку
лака при 140—ISO0 С в течение 2 ч. Пропитку лаком МГМ-16 повторяют
еще один раз с последующей сушкой при тон же температуре в тече-
ние 4 ч.
Для электроизоляционного оксидирования алюминиевой фольги,
применяемой в виде ленты толщиной 50- 200 мкм как обмоточный провод
в трансформаторах, пользуются следующим процессом. Рулой с лентой
устанавливают на размоточный валик, вручную протягивают лепту через
все ванны автоматической установки н закрепляют конец иа приемный
ролик. После включения установки лента последовательно проходит через
все операции. Травление производят в 5—6 процентном растворе каусти-
ческой соды при температуре 50—60' С в течение 15—20 сек, после чего
ленту пропускают через душевую промывку и осветление в 10-процентном
растворе азотной кислоты в течение 10—15 сек.
После двухкратной промывки ленту оксидируют постоянным током
в 5-процентиом растворе щавелевой кислоты при 70 ± 5° С в течение
1 мин Плотность тока Da — 12 а!дм2 при напряжении 30—40 в. Полу-
ченная оксидная пленка имеет толщину около 3 мкм и пробивное напря-
жение 50—60 в.
Хорошие результаты дает непрерывное оксидирование алюминиевой
проволоки биполярным способом. По этому способу проволока протя-
гивается последовательно через две ванны, причем непосредственного
контакта с электродами проволока не имеет. Так, при пользовании постоян-
ным током в электрод нт первой ванны опущены аноды, а во вторую ваину —
катоды. Проволока, замыкая цепь через электролит, обрабатывается в пер-
вой ванне катодно, а во второй ванне является анодом и, следовательно,
оксидируется. При оксидировании можно применять наложение перемен-
ного тока на постоянный или пользоваться только переменным током
Электролитом в первой ванне является 10 20-процентный раствор серной
кислоты с добавкой фтористого натрия и рабочей температурой до 80—
90° С. Электролит оксидирования во второй ванне состоит из 3—5-процент-
иого раствора щавелевой кислоты при температуре 90е С. При пользова-
нии переменным током плотность тока может достигать 30 а1дмг. Очистка
поверхности происходит в первой ванне с продолжительностью процесса
60—90 сек. Оксидирование длится лишь 30—40 сек с перемешиванием
178
сжатым воздухом. Полученная оксидная пленка окрашена в золотистый
цвет, весьма эластична и имеет пробивное напряжение 150—200 в.
Оксидирование в растворах ортофосфор-
п ой кислот ы. Оксидирование сплавов алюминия в ортофосфорпой
кислоте имеет ограниченное применение и используется главным образом
для последующего никелирования или меднения. Для этой цели приме-
няют раствор, содержащий 250—300 г!л ортофосфорпой кислоты. Рабочая
температура 15—25е С, плотность тока Da = 2ч-3 а/дм2, выдержка 10 мин.
Для правильного ведения процесса необходимо повышенное напря-
жение от 30 до 60 в и перемешивание сжатым воздухом.
Полученная оксидная пленка имеет глубину 3 мкм, весьма пориста,
плохо окрашивается, ио легко растворима в никелевом и кислом медном
электролитах, при осаждении никеля или меди, что и определяет ее назна-
чение.
Оксидирование в хромовых электролитах.
Хромовокислые электролиты отличаются низкими плотностями тока,
высокой температурой, длительной выдержкой и применением постоянного
тока повышенного напряжения.
Оксидные пленки, получаемые из хромовых электролитов, бесцветны,
стекловидны, имеют толщину в пределах 2—5 мкм, практически не изме-
няют размеров деталей, сохраняют блеск полированного алюминия и имеют
малую пористость. Вследствие своей твердости, плотности и эластичности
применяются для деталей, имеющих точные размеры.
Для получения оксидных пленок высокой твердости с сохранением
полированной поверхности применяют электролит, содержащий 80 —
100 г/л хромового ангидрида. Плотность тока до 2 а/дм2, выдержка 50—
60 мин.
При составлении электролита ив пего полностью удаляют анион
путем введения углекислого бария. Электропроводность электролита
должна составлять 0,2-1—0,27 ом 1 Детали завешивают без тока на анод-
ную штангу, после чего, включив ток, доводят напряжение его в течение
3 5 мин до 40 в и выдерживают детали, не снижая напряжения, до конца
процесса.
Полученная оксидная пленка в зависимости от марки сплава имеет
цвет от серого до коричневого, толщину порядка 5 мкм и очень блестящую
поверхность. Растравливания поверхности при этом процессе не наблю-
дается.
Корректировку электролита по электропроводности производят хро-
мовым ангидридом, концентрацию которого допускается доводить до
250 г/л. Прн введении в электролит борной кислоты оксидная пленка при-
обретает красивый серо-голубой цвет и приобретает сходство с эмалиро-
ванной поверхностью, вследствие чего процесс получил наименование
эматилнрования. Для этой цели применяется электролит, содержащий
28—32 г/л хромового ангидрида и I—2 г/л борпой кислоты. Рабочая тем-
пература 45 ч- 3° С, плотность тока Da ~ 1 a dw2, выдержка 50—60 мин.
Самым важным фактором хорошего качества пленки является под-
держание постоянной электропроводности электролита, которая должна
составлять 0,06 0,08 ом~1. Напряжение тока в начале процесса под-
нимается до 90 и даже до 120 в и выдерживается до конца процесса.
Корректировку электролита производят только по электропровод-
ности Если электропроводность мала, то ее повышают добавками хро-
мового ангидрида, концентрацию которого можно доводить до 100 г/л.
При высокой электропроводности электролит разбавляют водой.
Оксидирование во многокомпонентных элек-
тролитах. Электролиты на основе щавелевой кислоты с введением
179
добавок органических и других кислот позволяют получать цветные
оксидные пленки с высокими электроизоляционными и антикоррозионными
свойствами. Из этого типа электролитов можно рекомендовать следующий
состав (в г/л): 40—60 щавелевой кислоты; 20—30 лимонной или винной
кислоты; 5—10 борной кислоты. Рабочая температура 20—40° С, плот-
ность тока Da — 2 4 а дм2.
Рабочее напряжение в первые 10—15 мин возрастает в зависимости
от условий процесса до 50—90 в и выдерживается во время всего процесса,
длительность которого колеблется от 0,5 до 2—3 4.
Оксидные пленки, полученные из этого электролита, обладают низкой
пористостью, микротвердостью до 550 кГ'мм2, толщиной до 50—100 мкм
н пробивным напряжением до 1500—2000 в.
Второй электролит имеет следующий состав (в г/л): 30 щавелевой
кислоты; 100 сульфосалиц иловой кислоты; 3 серной кислоты. Рабочая
температура 10—30е С, плотность тока Da = 2 4-3 а!дм2.
Скорость образования оксидных пленок доходит до 1 мкм мин. Не-
обходимо механическое перемешивание электролита. Напряжение тока
возрастает во время роста толщины оксидной пленки с 25—30 до 50—S0 в.
Продолжительность процесса 40—120 мин. На силумине марки AJI2
пленка имеет темно-серый цвет, на сплавах типа АМг — золотисто-корич-
невый н па дюралях типа Д1 — зелено-голубой.
Эти пленки обладают высокой эластичностью, хорошей коррозионной
стойкостью и надежными электроизоляционными свойствами.
Для удаления забракованной оксидной пленки, полученной нз всех '
указанных электролитов, без потери размеров рекомендуется следующий
состав раствора: 35 мл!л ор офосфорпой кислоты уд. веса 1,5 и 20 г/л
хромового ангидрида. Рабочая температура 90—95е С, выдержка 10—
20 мин и более.
Химическое оксидирование алюминия. В тех случаях, когда оксиди-
рование производят для защиты от коррозии или в качестве грунта под
окраску, целесообразно использовать химическое оксидирование, более
дешевое и не требующее электрооборудования. Так, для защитно-декора-
тивного оксидирования применяется следующий состав раствора (в г/л):
40 -50 ортофосфорной кислоты; 3—5 кислого фтористого калия; 5—7
хромового ангидрида. Рабочая температура 15—25° С, выдержка 5—7 мин.
Этот раствор пригоден для оксидирования алюминия и всех его спла-
вов. Полученная защитная пленка имеет оксидно-фосфатный состав, тол-
щину около 3 мкм, обладает красивым салатио-зелеиым цветом и электро-
изоляционными свойствами, но не пориста и не окрашивается красите-
лями. Корректировка раствора производится главным образом фторидами.
Способ весьма прост в эксплуатации, не требует квалификации испол-
нителей и в два-три раза экономичнее электролитическою.
Химическое оксидирование крепежных детален производят в щелоч-
ном растворе следующего состава (в г/л): 50 кальцинированной соды;
15 хромовокислого натрия или 18 хромовокислого калия; 2,5 каустиче-
ской соды. Рабочая температура 80—85° С, выдержка 3—5 мин.
По мере истощения раствора температуру и выдержку увеличивают,
а по использовании раствор заменяют новым.
После оксидирования детали промывают в холодной проточной воде
и пассивируют в растворе хромового ангидрида концентрации 20 г/л.
Пленка имеет радужный цвет, толщину 1—2 мкм и удовлетворительную
коррозионную стойкость.
Для химического оксидирования алюминиевых деталей применяют
раствор, содержащий по 3—5 г/л хромового ангидрида и фторсиликата
натрия. Рабочая температура 15—25е С, выдержка 8—10 мин. После
оксиди! овапия детали промывают в воде и сушат при 60—80е С. Пленка
180
[имеет оранжевый цвет и удовлетворительные антикоррозионные свойства.
Для этой же цели применяется следующий состав: 200 г/л двухромо-
вокислого натрия и 1—2 мл! л фтористоводородной кислоты. Рабочая
температура 15—25° С, выдержка 6—10 мин. Пленка имеет радужный
цвет. Процесс идет без выделения водорода и пригоден для алюминия
и его сплавов, не содержащих медь
Хорошие результаты дает раствор следующего состава (в г/л): 2 кис-
лого фтористого калия; 1,5 кислого фтористого аммония, 4—6 хромового
ангидрида; 0,5—1 железисто-синеродистого калия. Рабочая темпера-
тура 15—25е С, выдержка 0,5—1 мин.
Следует помнить, что для всех растворов, содержащих фтористово-
дородную кислоту или ее соли, в качестве футеровки для вапн следует
применять только винипласт или листовой поливинилхлорид Лв 5740.
Недопустимо применение стекла и керамики.
53. Оксидирование магииевЬх сплавов
Оксидирование обязательно для магниевых сплавов; оно применяется
для временной защиты при механической обработке, а также для постоян-
ной защиты как самостоятельное покрытие и в качестве грунтовки под
окраску. При временной защите
детали обезжиривают растворите-
лями, а затем в щелочных раство-
рах. Затем детали протравливают
в растворе хромового ангидрида
концентрации 200 г'л при темпе-
ратуре 15—25" С в течение 10 мин.
Для полуфабрикатов концен-
трацию хромового ангидрида сни-
жают до 100 г/л, вводя добавку
натриевой селитры или азотнокис-
лого кальция в количестве 8—
10 г/л.
Промытые детали пассивируют
в растворе хромпика концентрации
50 г/л при температуре 90- 100° С
в течение 10—15 мин, после чего
промывают и сушат. При пользова-
нии этим раствором имеет место
н< которое снижение размеров изде-
лии, достигающее для лшья потери
до 5 мкм.
Для литья н катаного металла
применяют составы, проверенные
многолетней работой предприятий
(табл. 89).
При оксидировании деталей,
предназначенных для длительной
эксплуатации, целесообразно также
пользоваться раствором, содержа-
щим 30—50 г!л двухромовокис-
лого калия; 8—12 г/л аиомокалие-
89. Составы растворов и режимы
оксидирования литых и катаных
магниевых сплавов
Компоненты и режимы Растворы
к ДЛЯ к<1- таных сплавов
Состав: дв у х ромовокис- лый калий в г'л азотная кисло- та у. веса 1,4 в мл/л хлористый ам моиий в г'л Режим рабочая темпе- ратура в °C выдержка в мин 40—50 70—80 0,7— 1,2 70—80 1—2 25—30 10—15 0,7— 1,0 70—80 4—5
вых квасцов; 5—7 мл/л 60 процентной уксусной кислоты. Величина
pH 3,5. Рабочая температура 15 30е С, выдержка 5 10 мин.
Оксидированные детали промывают в холодной воде и пассивируют
в растворе хромпика, как и при временной защите Оксидная пленка имеет
181
цвет от золотистого до черного и изменяет размеры деталей в пределах
1 мкм. Коррозионная стойкость се и адгезионная спо обность удовлетво-
рительны, а жаростойкость составляет около 150° С. Из электролитиче-
ских способов наиболее пригоден способ оксидирования переменным
током в электролите, содержащем 250—350 г!л кислогофтористого аммония;
60—80 г/л двухромовокислого натрия; 55—70 мл/л 85-процентноп ортофос-
форной кислоты. Рабочая температура 70—80° С, плотность тока 5—6 а/дм2,
выдержка 30—40 мин.
Оксидирование производят в ванне из стали 0Х18Н9Т с напряжением
на тинах ванны 75—85 в. Оксидная пленка имеет темпо-зеленый цвет,
толщину до 40 мкм и жаростойкость до 350° С. Она обладает высокой
адгезией с лакокрасочными покрытиями и отличной коррозионной стой-
костью.
Удаление старых или забракованных оксидных пленок производят,
погружая детали в горячий и крепкий раствор каустической соды, после
чего оксидируют детали вновь.
Оксидирование переменным током можно производить также в электро-
лите следующего состава (в г/д): 300 едкого кали; 100 фтористого калия;
25 алюминия (в пересчете на металл). Рабочая температура 30—35е С,
плотность тока 2 а:дм2.
Детали являются электродами. Напряжение тока 50—80 е. Выдержка
25—50 мин. Пленка имеет матовый светло-серый цвет и используется
в качестве грунта под окраску..
Для покрытия отдельных, незаокенднроваппых участков, поврежде-
ний оксидной пленки и прочих мелких дефектов применяют местное
оксидирование. Для этой цели покрываемый участок обезжири-
вают путем протирания тканью, смоченной авиационным бензином,
после чего ватным тампоном нанося г оксидирующий раствор. Раствор
имеет следующий состав: 45 г хромового ангидрида; 8—9 г окиси магния;
0,8—1 мл серной кислоты уд. веса 1,84; 1 л воды.
Раствор наносят путем натирания участка в течение 40 50 сек, после
чего следует протирка влажной ватой, затем сухой тканью и сушка сжатым
воздухом.
Одного литра раствора достаточно для местного оксидирования поверх-
ностей площадью 2—2,5 лг. Полученная оксидная ппенка обтачает вполне
удовлетворительными защитными и адгезионными свойствами.
Для деталей, смачиваемых различными смазочными маслами, при-
меняют другой состав раствора для местного оксидирования 20-25 г/л
селенистой кислоты и 10—12 г/л двухромовокислого натрия. Этот раствор
наносят так же, как описано выше. Оксидная пленка обладает высокими
защитными свойствами.
54. Оксидирование меди и прочих цветных
металлов п сплавов
Оксидирование меди и ее сплавов применяется для защиты от корро-
зии, для чернения и декоративной отделки в приборостроении, оптико-
механической промышленности, морском судостроении и прочих отраслях
промышленности.
Электролитический метод оксидирования медных или медиепых
стальных деталей нашел наиболее широкое применение на многих за-
водах вследствие своей простоты и высокой экономичности. Перед окси-
дированием поверхность деталей обезжиривают и декапируют по обыч-
ному процессу подготовки меди к покрытию.
На стальные детали предварительно наносят слой меди толщиной не
менее 3—5 мкм В качестве электролита для оксидирования применяют
182
в щелочном персульфатном растворе.
Рис. 41. Ванна для химического оксиди-
рования меди
раствор каустической соды концентрации 80—120 л/л. Детали завешивают
в качестве анодов. Катодами служат стальные листы.
Перед началом эксплуатации необходима' проработка электролита
до получения голубого оттенка раствора. Рабочая температура процесса
80—90 С. Плотность тока Da = 0,5 а/дм2 при выдержке 20—30 мин,
она повышается по мере сокращения выдержки и повышения температуры
процесса.
Оксидная пленка состоит из окиси меди, имеет толщину 1,0—1,2 мкм
и глубокий бархатисто-черный цвет, переходящий в гладкий, полублсстц-
щин после протирки веретенным маслом.
Из химических методов па оптических и других заводах получил при-
менение метод оксидирования
Для оксидирования при-
меняют раствор, содержащий
50—60 г/л каустической соды
и 14 -16 г/л персульфата ка-
лия. Рабочая температура
60—65° С, выдержка 5 мин.
Корпус ванны сваривают
из листового железа в форме
цилиндрического котла с ко-
ническим дном и с пароводя-
ной рубашкой (рис. 41).
Характерной особенно-
стью процесса оксидирования
является внезапное выделе-
ние пузырьков кислорода
на поверхности оксидируемых
деталей, что указывает на
окончание процесса формиро-
вания пленки.
Полученная оксидная
пленка состоит из окиси меди,
имеет глубокий черный цвет,
блестящую поверхность и
толщину около 1 мкм, практически не влияющую на размеры изделий.
Оксидирование латуни химическим способом получило широкое при-
менение благодаря простоте и экономичности процесса и красивой декора-
тивной внешности оксидной пленки.
Перед оксидированием детали обрабатывают в подкисленном растворе
хромпика, состоящем из 70—80 г/л двухромовокислого калия и 20—25 мл л
серной кислоты уд. веса 1,84. Рабочая температура 15—25° С, выдержка
15—20 сек.
Затем детали промывают в холодной проточной воде, декапируют
в 5-процентном растворе серной кислоты, снова промывают и оксидируют
в растворе, для которого концентрация компонентов может колебаться
в широких пределах: от 100 мл/л до 1 л водного 25-процентного раствора
аммиака и 40—200 г углекислой свежеосажденной меди. Рабочая темпе-
ратура 15—30° С, выдержка 25—30 мин.
Оксидная пленка имеет черный цгет с синеватым отливом при сохра-
нении металлического блеска па полированных поверхностях.
Для предохранения серебра и серебряных покрытий от потемнения
применяют электролитическое нанесение на его поверхность окиси берил-
лия.Электролитом является раствор сернокислого бериллия концентрации
2,5 г/л. Детали завешивают в качестве катода. Аноды из нержавеющей
стали. Рабочая температура раствора 15—25“ С, величина pH 5,6—5,8.
183
Процесс ведут при плотности тока DK = 0,005-^0,010 а!дм2 с выдержкой
30 мин.
Для анодного оксидирования титановых сплавов детали обезжири-
вают, протравливают в 20-процентном растворе азотной кислоты с добавкой
фтористоводородной кислоты или ее кислых солей в количестве 20—30 г/л.
После промывки в холодной воде детали оксидируют в щавелевокислом
электролите с концентрацией щавелевой кислоты 50 г/л при 15—25° С
в течение 1 ч с напряжением до 100—120 в. При этом оксидная пленка
в зависимости от марок сплава приобретает различные цвета. Полученная
оксидная пленка не обладает электроизоляционными свойствами и при-
меняется для повышения апп фрикционных свойств трущихся детален
и крепежа. Резьбу крепежных деталей дополнительно пропитывают кол-
лоидно-графитпой смаз кой,
Для электроизоляционного оксидирования детали из титана нагре-
вают до 800—900' С со свободным доступом воздуха в течение 1—2 ч.
П лученная пленка имеет коричневый цвет и пробивное напряжение 10—
зй в.
Оксидирование никеля и электролитических никелевых покрытий
производят также термическим путем, нагревая детали в печи при доступе
воздуха и температу| е 900'’С в течение 1 ч. Оксидная пленка имеет темно-
зеленый цвет, толщину 5—7 мкм и характеризуется высокими антикорро-
зионными и электроизоляционными свойствами.
Анодное оксидирование бериллия производят в электролите, состоя-
щем из 20-процеитпого раствора хромового ангидрида при рабочей тем-
пературе 10е С и плотности тока 10 а/дм2 с катодами из стали 0Х18Н10Т.
При выдержке 1 ч оксидная пленка имеет черный цвет, толщину 15—17 чкм,
пористость до 40% и высокое электрическое сопротивление.
Анодное оксидирование тантала производится в электролите нз сер-
ной кислоты с концентрацией ее от 1000 до 1250 г/л при рабочей мпера-
туре 150е С и плотности тока Da 0,20-^ 0,25 а/дм2, катоды графитовые.
Напряжение тока непрерывно растет, начиная с 6 до 90 в к концу процесса,
который длится от 10 до 20 ч. Оксидная пленка имеет фиолетово-красный
цвет и низкое пробивное напряжение.
ГЛАВА XI
ФОСФАТИРОВАНИЕ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
55. Фосфатирование чернЫх металлов
Свойства покрытий и области их применения Фосфатирование_
химический процесс образования пленки нерастворимых в воде фосфорно-
кислых соединений на поверхности стали, чугуна под действием раствора
препарата «мажеф». Этот препарат (ГОСТ 6193—52) получил название
по начальным буквам его составных частей — марганца, железа и фосфор-
ной кислоты. Соответственно составу этого препарата и фосфатная пленка
I а черных металлах состоит из фосфорнокислых солен этих металлов, имеет
темно серый цвет и пористую мелкокристаллическую' структуру.
Толщина фосфатной пленки колеблется от 7—8 до 40—50 мкм и за-
висит от вида механической обработки, способа подготовки поверхности
к покрытию, а также от состава раствора и режима фосфатирования.
Прочность сцепления фосфатной пленки со сталью весьма велика.
При перегибании фосфатированного листа железа иа 180° фосфатная
пленка дает трещины и осыпается в точках изгиба, но не отслаивается и
не допускает дальнейшего проникновения коррозии под пленку.
Пластинчатые кристаллы нерастворимых фосфатов создают высоко-
развитую пористую структуру фосфатпой пленки. Поэтому фосфатная
пленка хорошо впитывает в себя и прочно удерживает различные лаки,
краски п смазки. Пленка обладает высокими электроизоляционными
свойствами. Ее пробивное напряжение достигает 1000 в и может бить еще
более повышено путем ее пропитывания специальными изоляционными
лаками.
Магнитная проницаемость электротехнических марок стали пол-
ностью сохраняется при фосфатировании. Не изменяет фосфатирование
и механических свойств стали. Твердость и износостойкость фосфатной
пленки невелики. Жаростойкость и электроизоляционные свойства ее
сохраняются до 550—600° С.
Пленка ие смачивается расплавленными металлами. Основным цен-
ным свойством фосфатпой пленки является ее высокая коррозионная
устойчивость во всех видах горючих, смазочных и органических маслах,
в бензоле, толуоле и во всех газах, кроме сероводорода. В очень агрессив
них средах, например в щелочах, кислотах, аммиаке, в пресной и .морской
воде и в водяном паре фосфатная пленка нестойка. Однако ее коррозион-
ная стойкость легко может быть повышена во много раз после пропитыва-
ния ее смазочными маслами или лаками.
В целях ускорения процесса фосфатирования и понижения рабочей
температуры растворов применяют введение в состав растворов различных
добавок вплоть до замены самого препарата «мажеф» фосфорной кисло-
той Следует, однако, отметить что введение добавок в фосфатирующие
растворы обычно не повышает защитных свойств пленки и чаще снижает их.
Фосфатирование явтяется одним из самых простых, экономичных и
надежных способов массовой защиты от коррозии для деталей из черных
металлов, главным образом для углеродистых и низколегированных ма-
рок стали и для чугуна. Высоколегированные стали, особенно хромо-
вольфрамовые, хромоваиадиевые и стали, легированные медью, фосфати-
руются с трудом и образуют пленку низкого качества.
Фосфатирование в целях защиты от коррозии применяется и для
цветных металлов: алюминия, цинка, магния и др.
185
Подготовка к фосфатированию. Подготовка поверхности к фосфати-
рованию существенно сказывается на качестве фосфатной пленки. Так,
например, детали, имеющие чистовую механическую обработку кругом,
фосфатируются с образованием тонкой мелкокристаллической пленки
толщиной около 6—10 мкм. Такие же результаты дает подготовка поверх-
ности посредством очистки металлическим песком, гидропескоочнстки и
сухой галтовки с песком.
Травление приводит к образованию рыхлой крупнокристаллической
пленки толщиной до 40—50 мкм. Поэтому детали после травления про-
мывают в 3—5-процентном растворе кальцинированной соды, затем в воде
и фосфатируют.
Для предохранения отдельных участков от фосфатирования их изо-
ляцию производят резиновым клеем нли хлорвиниловыми лаками.
Приспособления для завешивания деталей при фосфатировании изго-
товляют из углеродистой статн.
Мелкие крепежные детали фосс] атируют в железных сетчатых кор-
зинках, достаточно глубоких для удобства перетряхивания деталей и
устранения непокрытых участков. При наличии большой программы
мелкие детали загружают в сетчатые барабаны и фосфатируют в ваннах
при вращении, как это делается при электролитических покрытиях.
Химическое фосфатирование без введения добавок. Этот вид фосфа-
тирования наиболее распространен, так как фосфатная пленка при этом
процессе наиболее доброкачественна. Общепринятая концентрация пре:
парата «мажеф» прн фосфатировании равна 27—32 г!л. Растворение пре-
парата сопровождается частичным его разложением с образованием не-
растворимых соединений, осаждающихся па дне ванны. Полностью уда-
лять этот осадок со дна ванны нельзя, так как он участвует в образовании
фосфатной пленки.
При фосфатировании без добавок процесс ведут при рабочей темпе-
ратуре раствора 96—98е’ С. Для получения заданной температуры раствор
доводят до кипения, после чего выключают нагревание и, дав осесть взму-
ченному' осадку, загружают детали. Для поддержания температуры по-
догревание раствора ведут непрерывно, не давая раствору вскипать, так
как взмученный осадок, поднимаясь со дна, осаждается на поверхности
деталей, придавая им грязный серый вид и ухудшая качество фосфатной
пленки.
Реакция препарата «мажеф» с поверхностью деталей сопровождается
бурным выделением водорода, которое постепенно снижается и закапчи-
вается полностью, когда вся поверхность деталей покроется без просветов
нерастворимой пленкой.
Для полной уверенности в окончании процесса фосфатирования де-
тали выдерживают в ванне 5—10 мин, после чего выгружают, промынают
и сушат.
Выдержка при фосфатировании зависит от назначения фосфатной
пленки. Так, при фосфатировании в целях защиты от коррозии выдержка
зависит от марки стали и колеблется в пределах 1,0—2 ч. Для электро-
изоляционного покрытия обычно достаточно 30—40 мин, а для предохра
нения от затекания расплавленного металла достаточно 20—30 мин. В пос-
ледних случаях выгрузку деталей производят до окончания реакции.
Корпус ваины фосфатирования сваривают из листового железа без
футеровки внутри.
При подогревании паром ванпу снаружи футеруют теплоизоляцион-
ной массой или обшивают деревом. В этом случае глухой паровой змеевик
делают съемным и располагают его по задней стенке ванны.
Наиболее пригодными металлами для змеевиков являются фосфори-
стая бронза и латунь; применяют также никелированные или хромиро-
186
ванные стальные трубы. Возможно также покрытие стальных змеевиков
фторопластом ЗМ ши 4Д.
Более удобен электрический нагрев ванн. Для этой цели наружный
стальной кожух ванны футеруют внутри огнеупорным кирпичом, распо-
лагая нагревательные элементы вдоль стенок ванны, а рабочий корпус
ванны делают съемным для удобства ремонта.
Удаление водорода и паров воды из ванны производят посредством
бортовых вентиляционных отсосов, а верх ванны после загрузки деталей
закрывают крышкой.
Весьма экономичным мероприятием является покрытие зеркала ванны
слоем пушечного сала толщиной 3 5 мм. Расплавленная смазка во много
раз снижает расход энергии на поддержание температуры, предохраняет
раствор от испарения и пе мешает процессу фосфатирования. Аналогичное
действие оказывают поплавки из пустотелого полиэтилена или пенопласта.
Для массового фосфатирования крепежных и мелких детален исполь-
зуют ванны с вращающимися барабанами, как прн электролитических
процессах. Барабан изготовляют шестигранного сечения из листового
железа с задвижной дверцей для загрузки и выгрузки деталей и с шестер-
ней для передачи вращения, закрепленной по оси па одном из торцов.
Диаметр барабана обычно принимают равным 500—600 мм при длине
600—800 мм. Скорость вращения не выше 15—25 об/ч через ред ктор или
посредством пневматического устройства. Загрузка барабана составляет
40—50 кг деталей Выдержка та же, что и для детален в стационарных
ваннах.
Удельный расход препарата «мажеф» составляет 120—140 а'зг фосфа-
тируемой поверхпостI
При фосфатировании деталей с большой поверхностью корректировку
раствора производят после выгрузки каждой партии деталей. Добавку
сухого препарата производят по результатам анализа, который ввиду
его простоты производится бригадиром или рабочим без передачи в ла-
бораторию
При накоплении на дне ванны большого количества осадка, меша-
ющего нормальной эксплуатации ванны, раствор сливают, осадок вычи-
щают из ванны и производят зарядку ванны вновь.
Фосфатпая пленка имеет темно серый цвет, темнеющий после про-
масливания. При фосфатировании в барабанах пленка гораздо светлее,
ио также темнеет при протирке деталей веретенным маслом.
При наличии на деталях отдельных участков с различными видами
механической и термической обработки цвет фосфатной пленки на этих
участках может быть различен.
Забракованные фосфатные покрытия стравливают в 10—15-процент-
ном растворе серной кислоты, после чего повторяют процесс фосфатиро-
вания вновь. Такая операция лишь улучшает качество защиты.
Фосфатирование в горячих растворах с введением добавок. Введение
различных добавок в фосфатный раствор ускоряет процесс образования
фосфатной пленки и позволяет вести его при более низких температурах.
Во многих случаях препарат «мажеф» полностью заменяют кислыми фосфор-
нокислыми солями натрия, цинка, марганца и даже фосфорной кислотой.
В качестве окислителей обычно применяют нитрит натрия, селитру
и другие соли азотной кислоты. Сокращение времени процесса и снижение
его рабочей температуры позволяют еще более удешевить этот массовый,
экономичный и падежный способ защиты от коррозии.
Фосфатные пленки, полученные из растворов с окислителями, во
многих случаях характеризуются малой толщиной и пониженной стой-
костью в коррозионных средах. В связи с этим они используются в качестве
грунта при последующей лакировке Так, струнное фосфатирование
187
с добавками углекислой меди применяют для крупных штампованных
деталей в многокамерном агрегате, объединяющем все операции процесса
Агрегат состоит из семи ванн, из которых рабочие растворы и промывная
пода подаются центробежными насосами через форсунки под давлением
1,4 ат. Характеристика операций приведена в табл. 90.
Насос, форсунки и прочие детали оборудования для ванны фосфа
тпрования изготовляют из стали 0Х18Н10Т. Кислотность фосфатирующего
раствора составляет 10—12 точек * 1. Углекислую медь вводят в фосфати-
рующий раствор только при зарядке ванны, не производя повторных се
добавок при последующих корректировках. Полученная фосфатная пленка
имеет светло-серый цвет, мелкокристаллическую структуру и удовлетво-
рительную коррозионную стойкость.
При фосфатировании крупных деталей с погружением их в ванну
применяют процесс, для которого рекомендуется раствор следующего
состава (в г/л): 30 препарата «мажеф»; 60 азотнокислого цинка; 4—5 азот-
нокислого натрия; 0,1—1 фосфорной кислоты. Рабочая температура 92—
96° С, выдержка 8—10 мин.
Для составления раствора нагревают воду до 60 С, загружают рас-
четное количество препарата «мажеф» и прогревают раствор около суток
прн кипении, затем снижают температуру й вводят остальные компоненты.
Перемешивают раствор, отбирают 10 мл и титруют в присутствии фенол-
фталеина 0,1 н. раствором едкого награ для определения обшей кислот-
ности, которая должна составлять 36—40 точек. Таким же путем, по
в присутствии метилоранжа определяют свобо. пую кислотность, поддер-
живая ее равной 3—5 точкам. Корректировку кислотности производят
препаратом «мажеф».
Фосфатированные детали пассивируют раствором двухромовокислого
калия концентрации 2—3 г/л и сушат. Раствор непригоден для струйной
обработки больших поверхностей, по может быть нанесен на них в виде
пасты. Для этой цели фосфатный раствор смешивают с тальком до сметано-
образной консистенции, что имеет место при соотношении: 3 вес. ч рас
твора к 2 вес ч. талька. Полученную пасту наносят кистью, дают ей про-
реагировать с поверхностью детали в течение 30 мин, после чего смывают
водой, пассивируют раствором хромпика, указанным ранее, и сушат.
Пленка имеет мелкокристаллическую структуру и используется как грун-
товка под окраску.
На некоторых заводах получил также применение процесс с образо-
ванием так называемой черной фосфатной пленки. Процеч. состоит из
нескольких последовательных операций, приводящих к образованию пленки
с высокими защитными свойствами. Детали после очистки и подготовки
к покрытию сначала погружают в раствор следующего состава: 40—45 мл/.г
ортофюсфорной кислоты уд. веса 1,7; 6—8 г/л окиси цинка; 4—5 г/л стружки
низкоуглеродпетой стали. Общая кислотность 50—60 точек, свободная
кислотность 10—14 точек. Рабочая температура 90—95s С, выдержка
10 мин.
Затем детали промывают в холодной проточной воде и подвергают
мыльно-содовой обработке в эмульсионном растворе, содержащем 40—
50 г/л хозяйственного мыла и 10—20 г/л кальцинированной соды. Рабочая
температура 85—95° С, выдержка 1 3 мин
После мыльио-содовой обработки детали вторично фосфатируют
в растворе с.' дующего состава (в г/л) 25 30 препарата «мажеф»; 140—
1 Точно 1 при анализе фосфатных растворов называется концентрация пре
1 арата «мажеф» в растворе, равная 1 г/i и характеризующая кислотность раствора
Количество точ к определяется путем титрования 10 .v..i раствора 0,1 и.раство-
ром NaOI-I по фенолфталеину. При этом каждый миллилитр израсходованного
раствора NaOH соответствует одной точке.
188
90. Составы растворов и режимы операций
струнного фосфатирования
Операция Компоненты Концен- трация в г/л Рабочая темпе- ратура в ЬС Вы- держка в у ин
Обезжиривание Т ринатрийфосфат 30-50 75—80 1—3
Кальцинирован- ная сода 0— 0
Промывка в го- рячей воде Вода 65—75 1
Промывка в теплой воде Вода — 50—60 1
Фосфатирова- ние Мопофосфат цин- ка 14 55—65 3
Натриевая сели- тра 28
Углекислая медь 0,06
Промывка в теплой воде Вода 50-60 1
Пассивирова- ние Хромовый анги- дрид 2 0—2,5 70—80 1
Промывка в конденсатной во- де Вода —- 75—85 1
Сушка н* — 160—180 5—7
160 азотнокислого цинка; 2—3 кальцинированной соды. Общая кислот-
ность нс менее 60 точек, свободная кислотность 1—3 точки. Рабочая тем-
пература 50—60° С, выдержка 10 мин.
Фосфатированные детали промывают в холодной проточной воде,
обрабатывают в мыльно-содовом растворе и пассивируют в растворе дву-
хромовокислого калия концентрации 80—100 г/л в течение 2—3 мин при
температуре 80—90 С. Затем детали промывают, сушат и промасливают
веретенным маслом.
Полученная фосфатная пленка имеет глубокий черный цвет, тол-
щину 3 4 мкм и коррозионную устойчивость до 6 ч в 3-процентном рас-
творе поваренной соли.
Нагревание фосфатного раствора требуется при следующем его со-
ставе (в г/л): 33—37 мо гофосфата цинка; 52—53 азотнокислого цинка;
15—16 ортофосфорной кислоты. Общая кислотность 60—75 точек, свобод-
ная кислотность 12—15 точек. Рабочая температура 85—95е С, выдержка
15—20 мин.
Фосфатная пленка имеет светло-серый цвет, толщину 8—10 мкм,
мелкокристаллическую структуру, обладает электроизоляционными свой-
ствами и пригодна в качес ве грунта под окраску или промасли-
вание.
Фосфатирование в растворах, не требующих подогрева. Для фосфа-
тирования с целью создания грунта под окраску применяется раствор
следующего состава (в г/л): 25—30 препарата «мажеф»; 35—40 азотнокис-
лого цинка; 5—10 фтористого натрия. Выдержка 40 мин.
Этот состав также используют для грунтовки перед окраской с повы-
шением концентраций препарата «манжеф» до 50—60 г/л, а азотнокислого
цинка до 50 и даже до 90 г/л. Общая кислотность таких растворов состав-
ляет 60—70 точек, а свободная — 3—3,5 точки. Выдержка при этом не
уменьшается, но при замене фтористого натрия нитритом натрия в коли-
честве 2—3 г/л может быть сокращена до 15—20 мин. Фосфатная пленка
имеет темно-серый цвет, мелкокристаллическую структуру и обладает
хорошей сплошностью. Указанные растворы в смеси с тальком в соотно-
шении 3 : 2 применяют для фосфатирования больших поверхностен.
Эти растворы можно наносит!, кистью. Для получения надежных ре-
зультатов раствор наносят трехкратно с промежуточными сушками на’
воздухе. Затем детали п[ омывают струей воды и раствором двухромово-
кислого калия концентрации 2—3 г/л и сушат. Фосфатирование в указан-
ных и прочих холодных растворах дает хорошие результаты лишь для
деталей, обработанных кругом механически или пескоструйной очисткой.
Травленая поверхность черных металлов не пригодна для этой цели.
Фосфатирование в стационарных ваннах с раствором, содержащим
монофосфат цинка; раствор имеет следующий состав (в г/л). 60—70 моно-
фосфата цинка; 80 100 азотнокислого цинка, 0,3—1 нитрита натрия
Общая кислотность 75—95 точек. Выдержка 15—25 мин.
Монофосфат цинка готовят непосредственно в цехе, ввода в ортсфос-
форпую кислоту окись цинка в стехиометрическом отношении.
После фосфатирования детали пассивируют в растворе хромового
ангидрида концентрации 0,1 г/л в течение 1 мин при температуре 50—
70° С. Пленка имеет серый цвет и применяется в качестве грунта под
окраску.
Можно применять для фосфатирования следующий раствор, также
содержащий монофосфат цинка, по с введением других компонентов (в г/л):
100 моиофосфата цинка; 2 нитрита натрия; 6 фтористого натрия. Общая
кислотность 75 80 точек, свободная килогпость — 3—3,5 точки, вы-
держка 30 40 мин.
Наконец, имеется ряд составов, в которых основой является орто-
фосфорная кислота.
Наибольшее употребление получил сравнительно простой и экономич-
ный раствор, применяемый многими заводами (в г/л): 80 85 ор офосфор-
ной кислоты; 18—21 окиси цинка; 1—2 нитрита натрия. Величина pH
2,7—3,2. Выдержка 15—20 мин.
Корректировка раствора заключается главным образом в поддержа-
нии кислотности и в систематических добавках нитрита натрия. После
фосфатирования детали промывают, пассивируют в горячем растворе дву-
хромовокислого калия и сушат, затем промасливают или окрашивают.
Фосфатирование с наложением электрического тока. Фосфатирование
с использованием переменного тока получило применение в автопромыш-
190
леппостн для получения грунта под окраску. Для этой цели рекомендуется
следующий состав (в г/л): 22 ортофосфорной кислоты; 9 окиси цинка;
25 трпиатринфосфата. Рабочая температура 65—70° С, плотность тока
2—3 и! дм1, выдержка 15—20 мин.
Для питания ванны применяют трехфазпый переменный ток, снижае-
мый трансформатором до рабочего напряжения 15—20 в на шинах ванн.
Детали завешивают на три шины без применения специальных электро, ов
так, чтобы они не соприкасались между собой и со стенками ваины.
Фосфатная пленка имеет желтовато-серый цвет, мелкокристалличе-
скую структуру и обладает хорошей коррозионной стойкостью. После
фосфатирования детали пассивируют в горячем растворе хромпика, сушат
и окрашивают.
Для фосфатировапня с использованием постоянного тока применяют
раствор следующего состава (в г'л): 60—80 препарата «мажеф»; 50—100
азотнокислого цинка; 3—10 окиси цинка; 2—10 фтористого натрия. Рабо-
чая температура 20—30 С, плотность тока DK — 0,3-н0,5 а. дм2, выдержка
10—15 мин.
Детали завешивают в качестве катодов. Анодами служат пластины
цинка. Напряжение на шинах ванны 10—15 в Фосфатная пленка имеет
темно-серый цвет, мелкокристаллическую структуру и хорошие защитные
свойства. Этот же раствор при измененных режимах пригоден для фосфа-
тирования цинка и алюминия.
Электроизоляционное фосфатирование. Фосфатная пленка всегда
обладает высокими электроизоляционными свойствами. Особенности
процесса электроизоляционного фосфатировзпия заключаются лишь
в специальной подготовке поверхности к покрытию и в операциях контроля
электроизоляционных свойств. Так, при фосф тировании статорного и
трансформаторного железа, ленты и прочих деталей, изготовленных из
кремнистых, электротехнических марок листового железа, необходимо
прежде всего удалить кремнистую оксидную пленку, покрывающую после
проката всю поверхность листа. Для этой цели пластины, штампованные
из листа, монтируют в приспособлениях так, чтобы они распола алнсь
вертикально с минимальными зазорами для омывания растворами. Затем
детали обезжиривают в горячем щелочном растворе, промывают и страв-
ливают кремнистую пленку в растворе соляной кислоты уд. веса 1,19
с добавкой 5% фтористого калия или натрия и 5 г/л уротропина при тем-
пературе 15—25° С с выдержкой 10 15 мин.
После травления детали промывают в холодной проточной воде,
пассивируют их поверхность погружением в раствор кальцинированной
соды, промывают и завешивают в ванну фосфатирования В тех случаях,
когда толщина фосфатного слоя не сказывается на точности сборки машин,
фосфатирование ведут в горячем растворе препарата «мажеф» концентра-
ции 30 г/л с выдержкой не менее 30—40 мин. При этом толщина фосфатной
пленки достигает 15—20 мкм. Фосфатированные детали промывают в хо-
лодной проточной воде, пассивируют в течение 10 мин в горячем 5—10-
процентном растворе двухромовокислого калия, снова промывают в го-
рячей воде и сушат.
Фс фатная пленка имеет серый цвет, мелкокристаллическую струк-
туру. При проведении ногтем па поверхности пленки остается отчетливо
заметная белая черта.
Электроизоляционные свойства проверяют при заданном давлении
груза, удельная величина которого в каждом отдельном случае опреде-
ляется техническими требованиями.
Для получения тонкой электроизоляционной пленки толщиной, не
превышающей 7—10 мкм, с высокими электроизоляционными свойствами
применяют фосфатирование с бо..се сложной схемой процесса.
191
Пластинки железа после штамповки отжигают в печи, постепенно
откачивая воздух до глубокого вакуума и повышая температуру до 800° С.
При этом адсорбированные газы уходят из металла, сообщая ему требуемые
свойства. Затем температуру постепенно снижают и по остывании печи
выгружают детали Весь процесс вакуумной термообработки длится около
двух суток. Затем пластинки монтируют в приспособлении, как это указано
выше, обезжиривают, промывают и декапируют в 50-процентном растворе
ортофосфорпой кислоты.
Для фосфатирования приме! яют раствор, содержащий 35—45 г/л пре
парата «мажеф» и 45—55 г/л азотнокислого цинка. Рабочая температура
96—98° С, выдержка 15—20 мин.
Остальные заключительные операции производят, как указано выше.
Фосфатная плешка имеет светло-серый цвет и сопротивление не менее
2 Мам при проверке тестером на 500 в.
Для электроизоляционного фосфатирования листовых деталей из спе-
циальных кремнистых и нержавеющих сталей можно применять также
следующий процесс. Детали обезжиривают, протравливают в 30—50-про-
центном растворе ортофосфорпой кислоты, промывают в воде и погружают
на несколько секунд в 30—4 '-процентный раствор орте фосфорной кислоты,
в который введен свежеосажденнын гидрат окиси магния Mg (ОН)2 из
расчета, чтобы около 10% кислоты осталось свободной. Избыток раствора
отжимают между резиновыми валками, после чего листовые детали сушат и
прогревают в печи при температуре 600 ±50' С в течение нескольких минут.
При избытке раствора на поверхности деталей пленка образует вздутия.
Полученная пленка имеет светло-серый цвет, толщину 2—3 мкм и пробив-
ное напряжение порядка 150 в и выше.
Частные случаи фосфатирования. Фосфатирование азо-
тируемых деталей. При азотировании внутренней поверхности
гильз двигателя внутреннего сгорания, изготовленных из стали 38ХМЮА,
ее твердость повышается до 850 единиц по Виккерсу, а с предварительным
фосфатированием до 1000 единиц. Фосфатирование для этого прои водят
в растворе препарата «мажеф» концентрации 30 40 г'л при температуре
96—98° С в течение 20 30 мин
Фосфатирование шестерен При ускоренном фосфати-
ровании шестерен для улучшения приработки и предотвращения задиров
принят следующий состав раствора (в г/л): 35—40 препарата «мажеф»;
50—60 азотнокислого цинка; 1,2—1,5 азотнокислого бария. Рабочая тем-
пература 96—98J С, выдержка 5—7 мин.
После фосфатирования детали промывают в холодной проточной воде,
пассивируют в 6—8-процентном растворе двухромовокислого калия без
подогрева в течение 5—10 мин, промывают, сушат и промасливают каким-
либо смазочным маслом. Цвет пленки колеблется от светлого до темпо-се-
рого.
Бесшлампый метод фосфатирования труб. Для
этой цели используют раствор следующего состава (в г'л): 3 9 окиси цинка
(в пересчете на ион цинка); 1—8 ортофосфорпой кислоты; 12—20 азотной
кислоты; 0—25 примеси закисного железа. Общая кислотность раствора
20—27 точек, св бодная — 1—6 точек. Рабочая температура 50—65° С,
выдержка 7—10 мин.
При снижении концентрации фосфорной кислоты до 1 г ч раствор
корректируют указанными компонентами с высокой концентрацией их смеси
(по 100—120 г/л).
После фосфатирования трубы промывают в воде, погружают па 5 мин
в 3—4-процептный раствор мыла и протягивают на станах со скоростью
25—30 м/мин.
192
Полученная фосфатная пленка позволяет протягивать грубы в два
прохода без предварительного меднения и травления. При пользовании
этим способом расход реагентов ниже, чем при цппко-фосфатном, а сам про-
цесс ведется непрерывно без остановки ванн для удаления шлама. Удельный
расход химикатов составляет: окиси цинка 0,5 кг/m труб, ортофосфорпой
кислоты 1,11 кг/rn и азотной кислоты 0,45 кг/т.
Фосфатирование высокопрочных сталей. Для
фосфатирования высокопрочных сталей типа ЗОХГСНА в целях защиты от
коррозии применяется раствор, содержащий 10—20 г л мог офосфата цинка;
40—50 г/л азотнокислого бария Рабочая температура 80—85 С, выдержка
15—5 мин.
Шламообразованне при фосфатировании отсутствует, фосфатная пленка
имеет черный пвет и обладает хорошими защитными свойствами. Для
повышения защитной способности пленку пропитывают кремнийоргениче-
ской жидкостью ГКЖ-94 с последующей сушкой прн ПО—130° С в течение
45—60 мин.
Фосфатирование п р у ж и и. Особенностью процесса яв-
ляется отсутствие наводорожнваиия при фосфатировании и сохранение
всех механических свойств пружин Для этой цели пру жины обезжиривают,
затем снимают налет контактной меди, нанесенный перед волочением,
в растворе хромового ангидрида с добавкой сернокислого аммония. После
промывки пружины предварительно фосфатируют в водном растворе супер-
фосфата (ГОСТ 8382—57) прн 40—50° С в течение 10 мин, затем промывают
И переносят в ванну с раствором для второго фосфатирования. Фосфатиро-
вание выполняется в растворе, содержащем 30—35 г/л препарата «мажеф»
и 60—65 г'л азотнокислого ципка. Общая кислотность 38—45 точек, сво-
бодная кислотность 3,5—4,5 точки. Рабочая температура 85—96 С, вы
держка 10—15 мин
После фосфатирования пружины промывают в горячей воде пассиви-
руют в горячем растворе хромпика в течение 15—20 мин промывают и
сушат. Окончательная отделка пружин заключается в погружении их
в масляный лак № 92а, разбавленный в четыре-пять раз бензином. Отлаки
рованпые пружины сушат при 120- 140° С в течение 1,5—2 ч.
Снятие пассивной пленки со стальных дета
лей перед фосфатированием. В практике защиты от кор-
розии часты случаи, когда одни из участков детали подвергается хромиро-
ванию или какому-либо другому электролитическому покрытию, а осталь-
ная поверхность фосфатируется Прн этом нехромируемые участки под
действием электролита пассивируются и последующее их фосфатирование
не достигает цели. Для устранения этого явления применяют обработку
деталей в растворе следующего состава 55 об. % ортофосфорпой кислоты
уд. веса 1,14; 43 об % воды; 2 вес. % фтористого натрия. Рабочая темпера-
тура 15—25° С, выдержка пе свыше 5 мин.
После такой обработки фосфатирование деталей с хромированными
участками пе встречает затруднений.
Фосфатирование стальных цинкованных де-
тале и. Для получения доброкачественной мелкокристаллической фос-
фатной пленки детали после цинкования должны подвергаться слабой
гидронескоочпстке протирке с известью или обработке в мыльио-содсчюм
растворе. Для этой цели необходимо применять раствор, содержащий I
4 г/л хозяйственного ядрового мыта и 3—6 г'л кальцинированной соды
Рабочая температура 15—25° С. выдержка 30 60 сек.
Затем детали промывают в горячен проточной воде и фосфатируют
в растворе следующего состава (в г/л): 20—30 ортофосфорпой кислоты,
20—25 окиси цинка; 20—30 азотной кислоты, 1,5—2 нитрита натрия. Be
личина pH 2,4—2,8. Общая кислотность 55—60 точек, свободная кислот-
7 А, М. Ямпольский 193
91. Составы растворов и режимы
фосфатирования цинкованных деталей
Компоненты и режимы Номер состава
I 2
Состав (в г!л):
препарат «мажеф» 30 30
азотнокислый цинк 60 60—80
фтористый натрий — 2—3
нитрит натрия Режим: 2 ——
рабочая темпера- тура в СС 18—25 18—25
общая кислотность (количество то- чек) 38—43 42—55
свободная кислот- ность (количе- ство точек) 0,5— 1,4 1,3— 2
выдержка в мин 20 30 30—40
ность — 2—5 точек. Рабочая температура 28—33е С. выдержка 25—
30 мин.
Фосфатированные детали промывают в холодной проточной воде,
пассивируют в 3—5-процентном растворе хромпика при 70—80 С в тече-
ние 0,5—1 мин, промывают,
сушат сжатым воздухом п затем
в сушильном шкафу при 100—
120е С в течение 5—10 мин.
Применяют также другие
составы фосфатирующих раство-
ров для цинкованных деталей,
обеспечивающие высокие защит-
ные свойства покрытия. Составы
и режимы фосфатных растворов
приведены в табл. 91.
Доброкачественная фосфат-
ная пленка в 8—10 раз увели-
чивает коррозионную стойкость
лакокрасочных покрытий, нане-
сенных па фосфатный грунт, что
является прямым следствием
улучшения их адгезии.
Для катодного фосфатиро- .
вания цинкового литья и элек-
тролитических покрытий может
быть применен также электро-
лит, приведенный выше, па
стр. 191 Для фосфатирования
рекомендуется следующий ре-
жим обработки: рабочая темпе-
ратура 15—25е С, плотность
токаОк== 0,2-;-0,3 а'йм*. В ка-
честве анодов применяют свин-
цовые пластинки. Общ я кис-
лотность раствора 16—20 очек
при катодном процессе 5—7 мин,
в том же растворе
при величине pH 2,9—3,1. Выдержка
с дополнительной выдержкой деталей без тока
в течение 3—5 мин.
56. Фосфатирование цветных металлов
и их сплавов
Фосфатирование алюминия и его сплавов широко используется в ка-
честве грунтовки под окраску и может производиться как химическим, так
и электролитическим путем. Алюминиевые детали после обычной подго-
товки к покрытию, т. е. после щелочного травления и осветления в азотное
кислоте, фосфатируют, применяя раствор следующего состава (в г/л);
10—15 ортофосфориой кислоты; 18—22 азотнокислого цинка; 10—15 бор-
фторпстоводородиого цинка. Рабочая температура. 75—85е С, выдержка
0,5—4 мин.
Изменение выдержки зависит от степени истощенности раствора.
Фосфатированные детали промывают в холодной проточной воде, пасси-
вируют в 3—5-процеитном растворе хромовой кислоты, подогретом до
70—80° С, и сушат.
Фосфатная пленка имеет светто-серый цвет, мелкокристаллическую
структуру и малую толщину и состоит главным образом из фосфорнокислых
194
соединений цинка и алюминия. По своей твердости, механическим и за-
щитным свойствам фосфатная пленка вполне пригодна дли ее использова-
ния в качестве грунта под окраску. Фосфатрирование алюминия, как и
листового железа, применяют для облегчения и улучшения процессов
холодной вытяжки и глубокой штамповки. Указанный раствор может
быть использован и для фосфатирования других металлов.
Электрофосфатирование алюминия на катоде можно осуществлять
в электролите, состав которого указан на стр. 191. Фосфатирование ведут
при рабочей температуре 18— С, плотности тока DK= 0,1 -г-0,2 адм1
е применением цинковых анодов. Общая кислотность раствора 18—
25 точек при величине pH 3,0—3,2. Выдержка прн катодном процессе
составляет 15—20 мин с дополнительной выдержкой без тока в то.м же
растворе в течение 3—5 мин.
Для фосфатирования меди успешно применяется раствор следующего
состава (в г/л): 60 препарата «мажеф»; 60 азотнокислого цинка; 3 нитрита
натрия. Кислотность общая 78 точек, кислотность свободная 3 точки. Рабо-
чая температура 65° С, выдержка 5 мин.
Раствор имеет одноразовое действие и эксплуатация его возможна
только в свежеприготовленном виде. Полученная фосфатная пленка бес-
цветна, имеет малую толщину, обладает электроизоляционными свойствами
(ее пробивное напряжение достигает 30 в) и может служить грунтом для
последующего нанесения лаков.
Фосфатирование магниевых сплавов производят с предварительной
подготовкой их поверхности, как это указано на стр. 181. Для фосфатиро-
вания используют раствор, содержащий 27—32 гл пре tap па «м еф»
и 0,2—0 3 г/л фтористого натрия. Рабочая температура 96—98 С, выдержка
30—40 мин. После каждой загрузки ванну корректируют препаратом
«мажеф».
Фосфатная пленка сообщает матовость поверхности деталей и благо-
даря малой толщине практически не сказывается на изменении их размеров.
Коррозионная стойкость пленки ниже, чем пленок, полученных в резуль-
тате оксидирования.
Литература
I. Справочник по защитно-декоративным покрытиям Под ред. проф
Н. П» Федотьева. М. —Л-. Машгиз, 1951.
2. Б а д а л ь я н Г М Защита металлов фосфатными к оксидными плен-
ками. Л . Судпромгкз, 1952.
3. Ка да и ер Л. И. Защитные пленки на металлах. Изд-во Харьковского
ун-та, 1956.
4. Лапатухян В С. Фосфатирование металлов. М.о Машгиз, 1958,
5. Ямпольский Л. М Технология оксидирования и фосфатирования
металлов Лсипздат, 1960.
ГЛАВА XII
ГОРЯЧИ!. СПОСОБЫ нанесения МЕТАЛЛНЧ1СКИХ
ПОКРЫТИИ
Рис. 42. Устройство ванны горя-
чего цинкования:
1 — зона флюса; 2 — зона цинко-
вания; 3 — зоне шлаков
Сущность процесса заключается в том, что покрываемое изделие из
металла с высокой температурой плавления, например сталь, на несколько
секунд погружают в ванну с расплавленным металлом с более низкой
точкой плавления, например цинк, олово и его сплавы. Толщина покрытия
зависит от природы металла, температуры ваины и выдержки изделия
в ванне. Так, толщина оловянного покрытия получается обычно до
0,03 лич, тогда как при цинковании до 0,25 мм.
Горячие покрытия имеют в ряде
случаев преимущества перед другими
способами благодаря простоте и боль-
шей скорости процесса, однако дтя
этого способа характерны следующие
недостатки:
а) невозможность получения рав-
номерных по толщине покрытий на
изделиях сложной, формы и деталях
с отверстиями пазами и т. п.;
б) большой расход металлов вслед-
ствие неравномерности покрытия и
угара;
в) ограниченность способа, так как
он применим только к небольшому
числу металлов с низкой точкой плав-
ления.
м способом широко распростри
пенс — свыше 80% потребляемого на покрытие цинка расходуется па
горячее цинкование; цинкованию подвергают листовую сталь (кровельное
железо), проволоку, изделия бытового назначения. Процесс заключается
в выполнении подготовительных операций (травления, промывки), флюсо
нации и цинковании.
Флюсование предназначено для обезвоживания изделий, удаления
с их поверхности окислов, а также для улучшения смачиваемости поверх
пости расплавленным цинком Операции флюсования и цинкования совме-
щаются в одной ванне таким образом, что изделие при пот ру женин его
в ванну с расплавленным цинком проходит через слой флюса, находящегося
па поверхности цинка. Флюсом служит смесь хлористого цинка и наша-
тыря, которая приготовляется растворением 3—5 кг нашатыря в 8—10 г
жидкого хлористого цинка (уд. веса 1,45—1.6).
Раствор флюса тонкой струей осторожно по желобу подают в флюсов» ю
коробку; после испарения водц к слою флюса допотнителыю добавляют
нашатыря до тех пор, пока толщина слоя не составит 150—180 мм. На рис.42
схематически представлено устройство ванны цинкования. Температуру
ванны цинкования поддерживают в пределах 430—460 С.
Горячее цинкование посуды (ведра, тазы, бачки и т. п.) позволяет
ие только получить надежное защитное покрытие но и заполнить металлом
швы и щели, образующиеся при изготовлении.
Горячее лужение применяется в производстве белой жести
для консервной тары, а также в приборостроении для покрытия деталей,
196
так как оно обеспечивает возможность более длительного храпения деталей
перед операцией панки по сравнению с электролитическим лужением.
Для облуживаиия используют чистое олово, используемое при полу-
чении белой жести, и сплава олова со свинцом для других целей
Сплав, содержащий 40% свинца и 60% олова (ПОС-60), обладает
самой низкой по сравнению с др гимн сплавами температурой плавления
(183 С). По этой причине сплав ПОС 60 получил наибольшее распростра-
нение Технология горячего облуживаиия аналогична технологии горя
чего цинкования. В качешве флюсующих добавок применяют хлористый
цинк, нашатырь, канифоль.
57. Металлизация распадением
Металлизация распылением заключается в нанесении на поверхность
изделий расплавленного металла струей сжатого воздуха. На рнс. 43
показана схема процесса.
Расстояние Со покрываемой поверхности, мм
Рис. 43. Схема распыления металлов (скорость
частиц 100—200 м/сек, размеры частиц 0,02—0,4 мм)
I — подача кислорода; 2 — подача газа; 3 — металличе-
ская проволока; 4 — распыляемый металл
Метгллизациониые покрытия наносят с целью защиты от коррозии
крупных металлоконструкций, исправления брака литья, восстановления
изношенных размеров, придания изделиям специфических поверхностных
свойств.
Наибольшее распространение в промышленности получила металли
зация цинком, кадмием, алюминием свинцом, оловом, никелем, медью,
бронзой, высокоуглеродистой сталью Металлизационным покрытиям
можно подвергать не только металлические изделия, ио также в другие
материалы — бумагу, дерево, пластмассу, керамику и т. п. Качество
металлизации того или иного металла определяется правильным выбором
расстояния от металлизатора до изделия.
197
Металлизаторы, выпускаемые в промышленности, делятся на два
типа — электродуговые и газовые. В первом случае металлическая прово-
лока, подаваемая в металлизатор, плавится под действием электрической
дуги, возникающей па концах двух проволок. Во второ»! случае проволока
плавится в струе горячего газа. Характеристики некоторых мсталлизато-
ров приведены в табл. 92 и 93.
92. Электродуговые металлизаторы
Тип Рабочее давле- ние в ат Расход воздуха в м*/мин Напряжение дуги в в Сила тока в а Диаметр про- волоки В А1.Н Производитель- ность в кг/ч
для стали W X R X Ч = дли алю- миния
ЛК-4 6,0 1,2 25—35 До 180 1.2—1,6 2,5—3 3—5 2.0
ЛК-ба 5,5—6 0,45—1 25—85 » 180 1.2-2,0 2,5—3 — —
ЭМ-8а 3,5—6 1.0—1,2 20—60 » 300 1,0—2,0 3,5-5 5.0 —
УМА-1 5,0—6,0 1.0 35—40 » 200 1.5—2,5 12,0 — —
93. Газовые металлизаторы
Тип Рабочее давление газов в ат Расход газов Диаметр прово- локи в мм
воздуха кисло- рода пропаи- бутана воздуха в м*/мин кислоро- да в л/ч 1 ! ацетиле- . на в л/ч । i пропан- бута н а в л/ч
ГИМ-1 4—5 2,5—3 — 0,6- 0,8 250— 350 250— 850 — 1.2
ГИМ-2 3—4 2—5 0,03— 0,04 0,6— 0,8 900— 1800 300— 660 180— 360 12- 2,2
58. Диффузионное покрЫшия
Диффузионные покрытия представляют собой защитные покрытия,
полученные при нагревании защищаемого изделия в порошке металла
покрытия или нагреванием изделия в атмосфере паров летучих соединений
металлов. В результате диффузии (проникновения) происходит насыщение
поверхностного слоя металла изделия металлом, используемым в качестве
покрытия.
Наиболее распространены следующие диффузионные процессы: цин-
кование; термохромирование; силицирование (покрытие кремнием); али-
тирование (покрытие алюминием).
Цинкование. Материалом для покрытия служит цинковый порошок
с размером частиц 75—300 мкм. Покрытию подвергают обычно мелкие
193
детали — проволочные пружины, болты, гайки, винты и т. п.; существен-
ных изменений геометрических размеров при диффузионном цинковании
не происходит, что является одним из достоинств метода.
Процесс цинкования осуществляется следующим образом. Очищенные
от окислов и жиров детали обрабатывают в горячем (SO3 С) растворе флюса
и просушивают в термостате при 60—80° С. Просушенные детали вместе
с цинковым порошком, количество которого в пять—десять раз больше
веса деталей, загружают в стальной барабан Крышка барабана обмазы-
вается глиной, и барабан помещается в электропечь, нагретую до 350—
Толщина диффузионного слоя может достигать 0,2 льи. Она зависит
от продолжительности обработки, например при 350—400° С:
Время выдержки в ч ................0,5 12 4 8
Толщина цинкового покрытия в мкм . . . 16 20 24 37 50
Термохромирование. Процесс аналогичен диффузионному цинкованию.
Материалам служит металлический хром в порошке, каолин и хлористый
аммоний. Процесс термохромирования осуществляется прн 1000—1150“ С
в течение 20—25 ч. Толщина диффузионного слоя составляет 0,02—0 1 мкм.
Ситицированне. Это процесс диффузионного насыщения стали крем-
нием путем нагрева изделия в порошкообразной смеси кремния или ферро-
силиция с хлористым аммонием. Процесс ведут прн 1100° С в течение
10—24 ч. Толщина диффузионного слоя достигает 0,8—1 мм.
Силицирование иногда производят в газовой среде в атмосфере паров
четырех хлористого кремния SiClj.
Алитирование. Эго процесс диффузионного насыщения стали посред-
ством нагрева изделия в порошкообразной смеси, содержащей 45% ферро-
алюминия, 53% окиси алюминия н 2% хлористого аммония. Изделия
нагревают в герметически закрытой камере до 900—1000“ С в течение
4—20 ч. Толщина диффузионного слоя составляет 0,03—0,2 мм.
Литература
1. Красноярский В В Френки и Г Я., Носов Р. П. Кор-
розия и защита металлов. М., изд во «Металлургия*. 1969.
2. Смирнов А. В. Горячее цинкование. М., ГНТИ черной и цветной
металлургии. 1953.
3 К Р с ч м а р Э. Металлизация распылением и ее применение в народном
хозяйстве. М.» Машгиз, 1953.
ГЛАВА XIII
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ
При нанесении электролитических и химических покрытий расхо-
дуется большой ассортимент различных материалов, главным образом
химических.
Расходуемые материалы подразделяются на основные и вспомогатель-
ные К основным относятся такие, которые входят в состав изделия и ко-
торые непосредственно можно обнаружить па изделии. Материалами такого
рода являются металлы, образующие покрытие, т. е. никель, цинк, кадмий,
серебро н т. д. Аноды нз этих металлов таким образом относятся к категории
основных материалов.
Все остальные материалы — химикаты, входящие в состав ванн, паст,
травильных и обезжиривающих растворов, а также фильтровальные ткани
и полировочные круги являются вспомогательными.
59. Основное материалы
Расчет норм расхода анодного металла производится по формуле
_ bOSSSd
~ 1000 ’
где Н — расход анодного металла в кг; S — поверхность покрытия в лг;
6 — толщина покрытия в мкм; d — уд. вес металла покрытия в г/сл3.
Коэффициент 1.05 учитывает потери металла на шлам, угар, сверление от-
верстий дпя контактных крючков и т. п.
Прн подсчете поверхности, подлежащей покрытию, следует учитывать
неравномерность распределения покрытия и даже отсутствие покрытия па
внутренних поверхностях, в глубоких пазах и т. д. По этой причине для
сложпорельсфных детален следует в расчет принимать не полную поверх-
ность детали, а некоторую среднюю величину, составляющую от 0,6 до 0.9
геометрической полной поверхности, т. е. Scp К5геОм-
Значения коэффициента К устанавливается па предприятии с учетом
специфики деталей ориентировочно; можно принять следующие значения К'.
Детали Л
Простые (винты, болты, плоские детали, шасси, контакты,
лепестки и т. п.) . . I
Сложнорельефные штампованные типа коробок, чашек,
колпачков . ... ... 0,9
Глубокой вытяжки (штампованные) типа колпачков, нако
печников идр с отношен нем длины к диаметру более 4 . I 0 7
Сложнорсльефиыс, имеющие глубокие пазы и трубчатые 0,0
Следует иметь также в виду, что, если поверхность деталей имеет
грубую обработку, например пескоструйную, расход металла увеличивается
за счет неровности микрорельефа поверхности, и в этом случае поверх
ность подлежащую покрытию необходимо в 1,2—1.4 раза увеличить по
сравнению с расчетной геометрической.
Особо тщательно учитывается поверхность покрытия прн серебрении,
золочении и других покрытий драгоценными металлами.
200
К основным материалам можно отнести также хромовый ангидрид,
на которого на катоде выделяется хром. Расход хромового ангидрида
определяется но формуле
_ 14,856
~ 1000 •
Коэффициент 14,8 учитывает потерн хрома на его осаждение на подвесках,
экранах и пересчет металла на хромовый ангидрид.
94, Потери растворов V при электролитических процессах
Процесс N п ли/-«2
При отсутствии влнн-улапливатслсй При наличии па ив-улавливателей
А г> и А в
Цинкование, кадмирова- ние, меднение, никелирова- ние, лужение на подвесках в кислоте электролита 115— 120 145— 150 190— 195 73—78 77-82 85—90
Хромирование декоратив- ное — — — ИЗ 117 125
Хромирование износо- стойкое — — — 173— 373 177— 377 185- 383
Цинкование, кадмирова- ние, меднение, латунирова- ние, лужение на подвесках в щелочных электролитах 125— 135 155— 165 200— 210 83—93 87-97 95— 105
Серебрение и золочение на подвесках — — — 26 5— 41,5 27—42 27—42
Покрытие в колоколах и барабанах из кислых элек- тролитов 215— 220 275— 280 365— 370 89—94 97— 102 ИЗ- 118
Покрытие в колоколах и барабанах в щелочных элек- тролитах 225— 235 285— 295 375— 385 99— 109 107— 117 123— 133
Анодное оксидирование алюминия 287 317 382 — — —
Оксидирование медн и ее сплавов 65 95 140 — — —
Примечание. Буквами Л, Б и В обозначены группы сложности детален А — простые детали Б — детали средней сложности: В — слож- нопрофилнрованные детали. Меньшая величина потерь соответствует работе без подогрева и перемешивания, ббльшая величина потерь — работе с подогревом и переметиллинем электролитов
201
С учетом потерь хромового электролита па унос в вентиляционные
каналы и с промывными водами суммарный расход хромового ангидрида
составит (в кг)
_ 14,856 5Л'С
1000 + 10п
Величина N берется из табт. 94, а С — концентрация хромового
ангидрида в электролите (в г/л) принимается в соответствии с рецептурой
ванн хромирования.
При добавлении в электролит продукта «хромин» второе слагаемое
уменьшают на 50—70%.
60. Вспомогательные материалы
Компоненты электролитов расходуются главным образом в результате
уноса с деталями при выгрузке из ванн, уноса в вентиляционные каналы,
потерь па фильтрацию и при смене растворов, на разложение и различные
побочные реакции.
Нормы на потери растворов Л' (в мл), отнесенные к 1 л2 покрываемой
поверхности, представлены в табл. 94.
Удельные нормы расхода химикатов (в кг), входящих в состав электро-
литов, рассчитывают по формуле
где N — величина потерь в мл/м2, взятая из табл. 94; С — концентрация
компонента в г/л.
95. Нормы расхода химикатов на разложение
Материалы Техноло- гическое оборудо- вание Температура электролита в °C Потери на разложение в г/а ч
Цианиды Ванна 18—20 0,5—0,7
Колокол До 45 0,7—0,8
Барабан 45 0,8—0,9
Глицерин н сернистый натрии (цинкования) Гипосульфит Сахарин Бутииднол Фталимид Ванна » в » в 18—25 0,06—0,07
0,007—0,01
55—60 0,01
0,08
0,001— 0,0015
202
96. Удельные нормы расхода материалов
при химических операциях
Операция Паименованне материалов Удсльная норма расхода в г/л*
Обезжиривание в органических рас- творителях Трихлорэтилен Бензин Уайт-спирит 35—50 50—100 80-120
Химическое обез- жиривание стали Едкий натр Трннатрнйфосфат Жидкое стек то Моющее средство «Прогресс» 30—35 20—30 3—6 2—3
Электрохимиче- ское обезжиривание Едкий натр Кальцинированная сода Тринатрийфосфат Жидкое стекло 7—10 10—12 16—20 1,6—2,0
Травление стали Соляная кислота Ингибиторы Уротропин Серная кислота Ингибиторы 90—150 1,2—3,0 20—30 60 80 1,5—3,0
Травление меди и ее сплавов Азотная кислота (уд. вес 1,4) Серная кислота (уд. вес 1,8) Хлористый натрий 700—1400 700—1800 6-8
Травление алюми- ния Едкий натр 45—75
Декапирование Серная кислота или соляная кис- лота 10
Нейтрализация Кальцинированная сода 15—25
Осве леиие Азотная кислота 3-9
203
Продолжение
Операция Наименование материалов Удельная норма рас/од а в г/,и 2
Пассивирование цинка Двухромовокислый натрин Серная кислота 25—50 1-5
Пассивирование кадмия Двухромовокислый натрий Сернокислый натрий Азотная кислота — 15 6—12 6—12
Фосфатирование Преларат «л ажеф» Азотнокислый цинк 90—170 90—180
Оксидирование стали Едкий натрий Азотнокислый натрий Азотистокислый натрий 350—400 70-85 140—170
Некоторые из компонентов электролитов в процессе электролиза
подвергаются разложению (табл. 95), что составляет дополнительные по
терн этих материалов.
Величину потерь на разложение перечисленных в табл. 95 химикатов
легко установить по суммарному расходу металла на покрытие, вычислив
с помощью первого закона Фарадея количество ампер-часов электричества,
потребное для осаждения металла на данное изделие.
Расход материалов при химических процессах и подготовительных
операциях может быть определен по данным табл. 96, расход материалов
при механической подготовке поверхности — по табл. 97.
При расчете норм расхода химических материалов, затрачиваемых при
электролитических покрытиях, вначале определяют удельные нормы рас
хода материалов по видам покрытий с учетом специфики изделия (группа
сложности деталей), составов применяемых растворов н электролитов
и всех операций технологического процесса на основании данных
табл. 94—97.
Имея удельные нормы и зная суммарную величину поверхности по
всем видам покрытий, легко вычислить общий расход материалов на из-
детпе.
Следует иметь в виду, что некоторые материалы применяются одно-
временно в различных операциях и процессах. Например, едкий натр ис-
пользуется при обезжиривании, при нейтрализации, входит в состав элек-
тролигов и т. д., поэтому его расход суммируется.
Практически удельные нормы расхода удобнее всего составлять но
каждой карте типового технологического процесса.
204
97. Удельные нормы расхода материалов
при шлифовании и полировании черных н цветных металлов
Наименование операции Наименование материала Удельная норма расхода в г/.ч*
Шлифование грубое, среднее, тонкое Шлифпорошок № 8 или 5, нли № 4 Войлочные круги Паста 60 0,004- ,01 uimjM2 200
Полирование Бязевые круги или из мяг- кого текстиля Паста Мездровый клей Жидкое натровое стек то 0,02 шт и? 100 60—80 45-65
ГЛАВА XIV
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПОКРЫТИИ
Прн контроле качества электролитического покрытия производится
осмотр его внешнего вида, определяется толщина и пористость, прове-
ряются его механические свойства, прочность сцепления н коррозионная
устойчивость
61. Контроль покрЬипий по внешнему виду
Внешний осмотр покрытий производят с целью выявления таких
дефектов, как шероховатость, точечная пористость (питтинг), «подгар».
отслаивание, механические повреждения, неоднородность оттенка, плохое
качество полировки, перетравл шание.
Поверхность деталей осматривается прн дневном или искусственном
свете освещенностью не менее 300 лк. При этом необходимо пользоваться
рассеянным светом, для чего между источником света и деталью помещается
экран из тонкой бумаги. В таких случаях отчетливо видны все дефекты
поверхности.
Допустимые и недопустимые дефекты покрытия регламентируются
ГОСТол 3002—70, а также техническими условиями на изделия и другими
нормативными документами.
62. Определение толщинЫ покрЫтия
Химические методы. Способы химического контроля толщины покры-
тий основаны на расгворенни покрытия на выбранных участках поверх-
ности под действием специально приготовленных растворов. Толщина
покрытия рассчитывается либо но времени действия раствора до полного
удаления покрытия (струйио-периодн юский, капельный), либо по объему
раствора, затраченному на удаление покрытия (струйно-объемный).
Применение струйного и капельного методов для определения толщины
цинковых, кадмиевых, никелевых в медных покрытий предусмотрено
ГОСТом 3003—58. ГОСТ 3263—46 определяет способы химического кои
троля толщины оловянных покрытии.
С т р у й и о -п е р и о д и ч е с к и й метод. Сущность метода за-
ключается в том, что покрытие растворяется под действием струн раствора,
вытекающего с постоянной скоростью из калиброванной трубки прибора.
Толщина покрытия рассчитывается по продолжительности действия струи
до полного растворения покрытия. Точность определения ±10%.
Прибор для определения толщины покрытия этим методом (рис. 44)
состоит из грушеобразной стеклянной воронки 4 с краном 5. С помощью
резиновой трубки к воронке присоединена калиброванная трубка б длиной
ПО—125 мм и внутренним отверстием 1,0—1,5 льи. Конец трубки оттяги-
вают и отрезают таким образом, чтобы за 30 сек из воропкн выливалось
10 мл дистиллированной воды.
Для поддержания постоянной скорости вытекания растворов горлышко
воронки плотно закрывают пробкой 2, через которую вставлена широкая
стеклянная трубка 3, имеющая отверстие 1. Через трубку 3 вставлен тер-
мометр, конец которого погружается в раствор.
После заполнения прибора раствором необходимо проследить, чтобы
пузырьки воздуха не остались в трубке 6. Открыв кран 5 и сжимая перио-
дически резиновую трубку, пузырьки воздуха удаляют.
206
нз темного стекла
0
Рис. 44. Прибор
для контроля
толщины покры-
тия струйно-пе-
риодическим
Состав растворов для определения толщины покрытий приведен
в табл. 98.
Для приготовления раствора отдельные компоненты его растворяют
в небольшом количестве дистиллированной воды и сливают в мерную
колбу емкостью 1 л. Колбу доливают водой и фильтруют через бумажный
фильтр. Для хранения растворы заливают в бутылки
с притертыми пробками.
Методика определения толщины покрытия заклю-
чается в следующем. Испытуемую деталь обезжири-
вают, промывают водой и высушивают фильтровальной
бумагой Если деталь поступила на контроль сразу
же из цеха, то эти операции не применяют. Деталь
устанавливают в штативе таким образом, чтобы ее по-
верхность была наклонена к трубке 6 под углом 45°
и находилась от нее на расстоянии 4—5 мм.
После этого открывают кран 5 н одновременно
включают секундомер. Через 5—10 сек кран закры-
вают. останавливают секундомер и осматривают пятно,
образовавшееся в месте падения струи. Если покрытие
не растворилось, то операцию повторяют до полного
растворения покрытия пли же до образования розо-
вого пятнышка контактно выделившейся меди.
Обычно делают два-три определения на близко
расположенных участках, из которых первое является
установочным н в расчет не принимается.
Пятно контактной меди образуется тогда, когда
деталь стальная, а в состав раствора входит соль меди;
следует иметь в виду, что розовое пятно обнаружн
вается после прерывания струп раствора.
С целые более четкого фиксирования момента,
когда растворилось покрытие, используют различие
в потенциалах основного металла и металла покрытия.
Для этого в раствор через отверстие 1 вводят плати-
новую проволочку, а к детали через зажим (типа «кро-
кодил») присоединяют провод! ик. Проводник от плати-
новой проволочки и от детали подключают к pH метру
любого типа или к потенциометру для измерения
разности потенциалов, образовавшей между плати-
ной и металлом покрытия. Как только в процессе
определения покрытие растворится, создается новая
разность потенциалов между платиной и металлом
детали. Это изменение разности потенциалов фикси-
руется стрелкой pH метра.
При определении толщины многослойных покрытий отдельно отме-
чают время, затраченное на растворение каждого слоя покрытия. При ис-
пытании хромовых покрытий для разрушения окисной пленки следует
вначале коснуться покрытия цинковой палочкой, смоченной раствором
для испытания. Расчет толщины покрытия производят по формуле
h = К htt,
где ht — толщина покрытия в мкм, растворяемая за 1 сек прн данной тем-
пературе (определяется по табл. 99); t — время в сек, затраченное на рас-
творение покрытия; К — коэффициент Коэффициент К учитывает особен-
ность структуры покрытия и устанавливается экспериментально при от-
работке п оцессов с применением новых блескообразователей, комплексе-
образователей и добавок различных поверхностно активных веществ.
207
98. Растворы для струйно-периодического метода
опредея ния толщины покрытия
Номер раствора Покрытие Компоненты растворов Концен- трация в г/л
1 Медное или никелевое Хлорное железо Сернокислая медь 300 100
2 Медное или латунное Хлорное железо Соляная кислота (уд. веса 1,19) Уксусная кислота (ледя- ная) Треххлорнстая сурьма 150 150 мл/л 250 » 31.0
3 Цинковое Азотнокислый аммоний Серпокислая медь Соляная кислота (1 н. рас- твор) 70 7,0 70 мл/л
4 Кадмиевое Азотнокислый аммоний Соляная кислота (1 и. рас- твор) 17,5 17,5 мл/л
5 Хромовое Хлорное железо Сернокислая медь Соляная кислота (уд. веса 1.19) Серная кислота (уд. веса 1,81) иловый спирт (ректифи- кат) 60,0 30,0 220 мл/л 100 » 100 »
6 Серебряное Йодистый калий Йод 2о0 7,5
7 Оловянное Хлорное железо Сернокислая медь Соляная кислота (1 и. рас- твор) 15,0 60,0 мл/л
8 Свинцовое Метанитробепзойная кис- лота Азотнокислый калий Едкий натр 36,0 72,0 53,0
208
99. Толщина покрытия !ц (в мкм), растворяемого за 1 сек
Толщина hf для растворов (по табл 98) и ВИДОВ покрытия
Л л о. 1 1 2 3 4 5 6 2 7 8
. □< я IdUHQJ | Ni Си Си Zn Cd Сг Ag Си — Zu (ла- тунь) Sn РЬ
12 0,236 0,538 0,443 0,515 0,190 — — 0 4 3 —
13 0,262 0,568 0,470 0,530- 0,195 — — 0,470 0,909 —
14 0,294 0,602 0,498 0,542 0,201 0,320 0,498 0,930 —
15 0,333 0,641 0,526 0,560 0,207 0,094 0,340 0,526 0,952 —
16 0,376 0,685 0,560 0,571 0.211 0,101 0,355 0,560 0,976 —
17 0,421 0,735 0,594 0,589 0,217 0,109 0,367 0,594 1,00 —
18 0,467 0,794 0,629 0,610 0,223 0,120 0,380 0,629 1,026 —
19 0,493 0,862 0,664 0,630 0,229 0,131 0,390 0,664 1,053 0,907
20 0,521 0,926 0,699 0,645 0,235 0,139 0,403 0,699 1,081 0,980
21 0,546 0,980 0,734 0,670 0,241 0,147 0.413 0,734 1,111 1,020
22 0,575 1,042 0,768 0,690 0,247 0.156 0.420 0,768 1,148 1,058
23 0,606 1,099 0,802 0,715 0,253 0,164 0,431 0,802 1,176 1,087
24 0,641 1,163 0,836 0,740 0,260 0,169 0,439 0,836 1,212 1,124
25 0,671 1,220 0,870 0,752 0,265 0,174 0,450 0,870 1,250 1,149
26 0,709 1,266 — 0,775 0,272 — — — 1,290 1,176
27 0,741 1,333 — 0,790 0,279 — — — 1,333 1,205
28 0,769 1,389 — 0,808 0,286 — — — 1,220
29 0,800 1,429 — 0,824 0,294 — — — — —
30 0,833 1,471 — 0,833 0,302 — — — —
Приведем значения коэффициента К для покрытий, полученных из
различных электролитов:
Покрытие
К
Медное из цианистых электролитов.......................1,35
Блестящее никелевое:
из электролитов, содержащих нафталипсулъфокнслоту 1.4!
» » » бутиндиол и сахарин 1.1
Кадмиевое из кислых электролитов........................0 7
Модное из пирофосфатных электролитов ...................09
Хромовое:
из саморегулирующегося электролита............... 1.01
» тетрахроматиого электролита .... . . 1,3
» сульфатного электролита (блестящие осадки! . . !.О9
Для всех остальных (типовых) электролитов коэффициент К — 1.
209
С т р у й и о - о б ъ е м н ы й мето д. Прн этом методе, обеспечи-
вающем точность определения ±15%, расчет местной толщины покрытия
производят по объему раствора, израсходованного до полного растворения
покрытия в месте i адения струп раствора. Прибор состоит из бюретки
емкостью 50 мл с ценой деления 0,1 мл со стеклянным краном, к которому
при помощи резиновой трубки присоединяют стеклянную трубку. Стеклян-
ную трубку калибруют таким образом, чтобы при полном открывании краиа
за 30 сек, при 18—20° С вытекало из бюретки 10 ± 0,1 мл дистиллирован-
ной воды. Составы растворов и методика определения толщины покрытия
аналогичны описанным выше для струйно-периодического метода контроля.
Расчет толщины покрытия й производят по формуле
h = KhvV,
где hv — толщина покрытия в мкм, растворяемого 1 мл раствора, опреде-
ляемая по табл. 100; V — объем израсходованного раствора; К — коэф-
фициент, учитывающий особенности структуры покрытия. Для всех слу-
чаев, кроме указанных выше, К = 1.
Капельный метод. Сущность капельного метода определения местной
толщины покрытия состоит в том, что на участок поверхности наносят
100. Толщина покрытия h\r (в мкм),
растворяемого 1 м-л раствора
Темпе- ратура в вС Толщина Л|/ в мкм для растворов (по табл. 98) и видов покрытия
1 I •4 8 7 2
Ni Си Cd Zn Sn Си—Zn
12 0,995 2 268 0,886 1,465 2,778 1,777
13 1,091 2,370 0,900 1,501 2,825 1,872
14 1,211 2,481 0,914 1,540 2,882 1,967
15 1,355 2,604 0,929 1,597 2,941 1,355
16 1,510 2,747 0,943 1,610 2,994 2,173
17 1,681 2,915 0,957 1,645 3,058 2,284
18 1,832 3,115 0,971 1,688 3,125 2,396
19 1,908 3,344 0,986 1,740 3,185 2,507
20 1,996 3,546 1,000 1,776 3,257 2,618
21 2,070 3,717 1,014 1,845 3,333 2,726
22 2,151 3,906 1,029 1,895 3,401 2,834
23 2,242 4,065 1,043 1,945 3,484 2,941
24 2,347 4,255 1,057 1,990 3,571 3,048
25 2,433 4,425 1,071 2,033 3,650 3,155
26 2,520 — 1,086 2,080 3,745 —
27 2,620 — 1,100 2,126 3,846 —
28 2,720 — 1,114 2,173 — —
210
Каплю раствора и выдерживают ее заданное время, по истечении которого
каплю снимают фильтровальной бумагой и иа это же место наносят сле-
дующую каплю, повторяя операцию до тех пор, пока на месте стертой .кап ли
не обнаружится основной металл пли подслой, нли контактно выделившаяся
ледь. Точность определения ±30%.
Капельный метод удобно применять в тех случаях, когда профиль
детали не позволяет использовать струйные методы, а также для мелких
Деталей, имеющих закругления с малым радиусом. В этом случае можно
использовать способ висячей капли, а тонкие проволоки можно погружать
в каплю, нанесенную на стекло.
Растворы для капельного метода приведены в табл. 101.
101. Растворы, применяемые для капельного метода
Покрытие Компоненты раствора Количество в г/л Время выдержки капли в сек
Никель Хлорное железо Сернокислая медь 300 100 30
Медь Азотнокислое серебро 44 60
Цинк Кадмий Кристаллический йод Йодистый калий 100 200 60 30
Олово Хлорное железо Сернокислая медь Соляная кислота (1 и. рас- твор) 75 50 300 мл/л 30
Серебро Л. Йодистый калий Йод кристаллический 400 180 60
Б. Серноватистокислый на- трий (гипосульфит) 300 30
Свинец Азотная кислота (уд. вес 1,41) 420 мл/л 30
Расчет местной толщины покрытия А (в л!К.ч) производят по формуле
Л = (п — 0,5) hK,
где hK — толщина покрытия, растворяемого одной каплей, в мкм\ п —
количество капель, израсходованных иа растворение покрытия.
Зависимость толщины растворяемого покрытия от температуры при
ведена в.табл. 102.
211
102 Толщина окрытия hK в лл-ji, растворяемого одной каплей
Температура в °C Толщина fiK в .чклг для видов покрытия
Ni Си Zn Sn
12 0,55 0,83 0,87 —
13 0,57 0,85 0,91 —
14 0,59 0,87 0,96 —
15 0,61 0,89 1,01 0,94
16 0,63 0,93 1 05 —
17 0,65 0,97 1,09 0,98
18 0,67 1,01 1.14 —
19 0,69 1,05 1,19 1,02
20 0,70 1,08 1,24 —
21 0,71 1,11 1.27 1,06
22 0,72 1,14 1,32 —
23 0.73 1,16 1,36 1,10
24 0,74 1,18 1,40 —
25 0,75 1,20 1,45 1,14
26 — 1,21 1,52 —
27 — 1,23 1,59 1,18
28 — 1,24 1,66 —
Примечания. I. Для кадмиевого покрытия hK — J.I мкм при температуре 12 — 30е С. 2. Для серебряного покрытия Лк=!»1 л«ки при температурах 18—25° С. 3. Для свинцового покрытия /гк — 1.35 мкл при 18° С.
Прн определении толщины серебряных покрытий наносят каплю рас
твора А (табл. 101) и выдерживают 1 мин, после ее уда тения наносят иа
30 сек каплю раствора Б для растворения йодида серебра, которое препят-
ствует реакции. В расчет принимают количеств капель раствора А.
Физические методы. Физические методы контроля основаны на раз-
личии в магнитных или электрн веских свойствах основного металла детали
и покрытия, а также на различном отражении ^-излучения, зависящем от
природы металлов и толщины покрытия. Определение местной толщины
покрытия с помощью приборов, основанных на физических методах кон-
троля, занимает значительно меньше времени, чем прн химических спосо-
бах контроля, и, что очень важно, осуществляется без разрушения покры-
тия. Приведем краткие характеристики некоторых приборов, используе-
мых в гальванических цехах для контроля толщины покрытии.
Действие прибора ИТП 5 основано на изменении силы отрыва электро-
магнита от поверхности стальной детали в зависимости от толщины слоя
212
покрытия. При этом сила тока, питающего якорь электромагнита, про-
порциональна толщине покрытия. Прибор позволяет измерять толщину
немагнитных покрытий (цинк, кадмий, хром, олово, медь) на магнитной
основе (сталь) в пределах 1—50 мкм.
Действие прибора ЭТУ-2 основано па изменении магнитного потока
мерительном наконечнике при установке его на стальную деталь, имею-
щую немагнитное покрытие. В приборе применен метод сравнения пока-
заний. полученных на однотипных деталях с покрытием и без него, т. е.
тарировка прибора корректируется по детали без покрытия. Прибор из-
меряет толщину покрытия в пределах —6 мкм на площадке не .менее
5 X 5 мм. Погрешность измерения ±10%.
Прибор КТП-1АМ предназначен для контроля толщины электролити-
ческих покрытий никелем, медью, цинком, хромом, кадмием, оловом на
стальной ос| ове, а также никелем на латуни. Действие прибора основано па
методе вихревых токов. Пределы измерения 0—50 мкм. Погрешность изме-
рения ±6%. Наименьший размер контролируемой поверхности ЮХЮлш.
Принцип действия прибора УМТ 3 основан на методе обратного рас-
сеяния ^-излучений от металлической поверхности с покрытием; при этом
поток отраженного [3 излучения изменяется в зависимости от толщины
покрытия и от разницы между порядковыми номерами (по таблице
Д. И Менделеева) металлов основы и покрытия. В приборе УМТ-3 исполь-
зуется радиоактивный изотоп таллий 204, счетчик Гейгера регистрирует
отраженное Р-излучение.
Прибор особо удобен при измерении толщины серебра, золота и дру-
гих покрытий, осажденных па основе медных сплавов.
Прибор ТПП-1 предназначен для контроля -неэтектропроводных по
крытий (лаковых, эмалевых, оксидных и др.), нанесенных на немагнитные
металлы — медные сплавы, алюминий. Действие прибора основано на ме-
тоде вихревых токов. Пределы измерения прибора 3—300 мкм. Погреш-
ность измерения ±6%. Наименьший размер контролируемой площадки
12Х 12 мм.
63. Определение пористости
Методы определения пористости основаны па химическом взаимодей-
ствии основного металла или подслоя в местах пор с реагентом-индикатором
с образованием окрашенных соединений.
Наиболее распространен способ определения пористости наложением
фильтровальной бумаги, пропитанной соответствующим раствором, на
обезжиренную сухую поверхность детали. В местах пор на бумаге появ-
ляются окрашенные точки, количество которых подсчитывается, и делением
на площадь поверхности определяется число пор на 1 см2 поверхности.
В табл. 103 приведены составы растворов, применяемых для этой цели.
Метод наложения фильтровальной бумаги применяется для катодных по-
крытий. Пористость анодных покрытий (цинк, кадмий) определяется элек-
трографически, анодные покрытия промышленной продукции иа пористость
не проверяются.
64 КоширолЬ прочности сцепления покрЬипий
с основой
Наиболее простыми для цехового контроля методами оценки прочности
сцепления покрытий являются следующие.
Метод кр а цева ни я. Поверхность крацуют в течение 15—
20 «кетальными или латунными щетками. Диаметр проволоки0,1—0,3 мм,
скорость вращения 1500 2000 об мин. На поверхности не должно наблю-
даться отслаивания покрытия.
213
103. Растворы для определения пористости
Покрытие Основной металл или подслой Состав раствора в г/л Время выдержки п мин Окраска точек
Медное Никелевое Хромовое Свинцовое Оловянное Сталь 40 железосине- родистого калия (красной кро- вяной соли); 15 хлористого натрия 20 Синяя
3—5
3—5
3—5
До 60
Медноиикеле- хромовое Сталь 10 железосине- родистого калия; 30 хлористого аммония; 60 хло- ристого натрия 10 Синяя
Меднони ноле- вое Сталь 10 железосине- родистого калия; 20 хлористого калия 10 Синяя
Н икелевое Латунь, медь 10 Красно- бурая
Метод нагрева. Детали нагревают в течение 0,5—1 ч до 200—
250е С и охлаждают иа воздухе. Вследствие различия коэффициентов ли-
нейного расширения покрытия и основы возникают значительные напряже-
ния, способствующие отрыву покрытия. Если покрытие после нагрева не
вспучивается в виде единичных пузырен, сцепление считается удовлетво-
рительным. Метод особенно эффективен для контроля прочности сцепления
металлических покрытий с алюминием.
Метод навивки. Проволоку диаметром до 1 мм навивают на
стержень дна 1етром в три раза больше диаметра проволоки, а проволоку
диаметром больше 1 мм — на проволок/того же диаметра таким образом,
чтобы образовалось 10—15 витков. На поверхности покрытия не должно
наблюдаться отслаивания.
Метод изгиба. Образцы из того же листового материала, из
которого изготовляются изделия, после покрытия подвергают многократ-
ному перегибу на угол 90 и 180° до перелома. Сцепление покрытия счи-
тается прочным, если в местах, прилегающих к излому, покрытие не от-
слаивается.
Метод царапания. На поверхность покрытия стальным остри-
ем наносят четыре—шесть пересекающихся царапин. Точки пересечения
царапин рассматриваются через лупу; если отслаивание покрытия в этих
точках не обнаруживается, сцепление считается удовлетворительным.
Литература
I Ямпольский А. М. Контроль качества защитных покрытий JI.,
мзд-во «Машиностроение», 1966.
2. Защитные покрытия. Государственные стандарты СССР. М., Стандарт-
гнз, 1959-
ГЛАВА XV
ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Гальванические цехи характеризуются наличием значительного коли-
чества вредных для человеческого организма паров, газов и пыли различ-
ных химических веществ. Кроме того, обилие промывных ванн в помещении
создает повышенную влажность. Приведем предельно допустимые кон-
центрации (ПДК) некоторых химических веществ в воздухе помещения:
Наименование веществ ПДК
в мг/м'
Хромовый ангидрид, ртуть, свинец................. . 0,01
Окись хрома ...о.................................. 0,1
Цианистый водород................. 0,3
Фтористый водород, щелочи ........................... 05
Серная кислота, хлор ............................... I
Метиловый спирт, хлористый водород, нмждлк. бензол,
фенол, уксусная кислота, окнелы азота ... 5
Окись цинка, окись алюминия . , . . . . 6
Дихлорэтан, трихлорэтилен, сернистый газ, сероводо-
род ................................................. 10
Четырех хлор истый углерод, аммиак................... 20
Ацетон............................................ 200
Уайт-спирит, бензин, керосин ......................... 300
Нормальные для работы условия в цехе обеспечиваются при создании
приточно-вытяжной вентиляции, поддержании температуры возяуха в цехе
в зимнее время в пределах 18—20Q С п хорошем освещении
65. Общие правила по охране труда
и технике безопасности
при работе в гальванических цехах
Работающие в цехах обязаны выполнять правила личной гигиены, тех-
ники безопасности, промсаиитарпи и противопожарной охраны. К работе
в цехе допускаются лица, прошедшие соответствующий инструктаж.
Рабочие обеспечиваются спецодеждой: резш овымн сапогами, фарту-
ками, резиновыми перчатками и халатами, пользование которыми разре-
шается только в рабочее время. В нерабочее время спецодежда должна
храниться в отведенных для этой цели шкафчиках в отдельных помещениях.
Воспрещаются принятие пищи и курение у рабочего места.
Прн несчастном случае — отравлении, ожоге, ранении — работающий
должен немедленно заявить об этом мастеру или начальнику цеха и обра
титься за помощью в медпункт.
66. Правила paoombi иа ваннах
Чистку штанг и анода следует производить во влажном состоянии,
смачивая щетки водой.
Прн выполнении операции обезжиривания в органических раство-
рителях следует иметь в виду пожаро- и взрывоопасность растворителей,
а также их токсичность. Поэтому работать с растворителями можно только
при включенной вентиляции.
21
Растворители должны храниться в специальной таре с плотно закры-
тыми к, ышками.
Во избежание пожаров и взрывов не допускаются курение и пользо-
вание электронагревательными приборами. Помещения должны быть спе-
циально оборудованы в соответствии с требованиями пожарной безопас-
ности.
Операцию обезжиривания венской известью следует производить
только в резиновых перчатках.
При травлении следует принимать следующие меры предосторож-
ности
1 Приготовление травильных растворов необходимо производить при
включенной вептитяпии. Для защиты глаз от случайного попадания
брызг кислоты следует пользоваться защитными очками.
2 . Для приготовления растворов кислоту добавляют в холодную воду
(а не наоборот) небольшими порциями при помешивании. При составлении
смеси кислот в воду добавзяют сначала соляную, затем азотную и в послед-
нюю очередь серную кислоту.
3 Случайно пролитую иа пол или оборудование кислоту следует не-
медленно смыть водопроводной водой, а затем остатки се нейтрал! зовать
кальцинированной содой. Пролитую щелочь достаточно смыть только
водой.
При никелировании, а также фильтрации ванн нс допускается сопри-
косновение не защищенных перчатками рук с электролитом, так как нике-
левые растворы вызывают экзему.
При химическом оксидировании в ваннах, содержащих горячие кон-
центрированные растворы щелочей, I еобходнмо выполнять следующее.
I. Перед нагреванием ванны долить ее горячей водой до уровня и
тщательно размешать раствор, разрушив при этом корку солей на поверх-
ности. Во время разогрева ванны также необходимо ее периодически пере-
мешивать. При иесобиодении этих условий возможны выбросы раствора
из ванны.
2. Во избежание выплескивания раствора прн доливании ванны водой
следует добавлять горячую воду небольшими дозами при помощи черпака
иа длинной ручке.
При хромировании и электрополированин необходимо соблюдать сле-
дующие правила.
1 Загрузку и выгрузку деталей производить только в резиновых
перчатках.
2. Прн малейших повреждениях кожи на руках работа воспрещается.
3. Работа при отключенной вентиляции строго воспрещается.
4, Все операции, связанные с приготовлением электролитов и кор-
ректированием, выполнять, надев предохранительные очки.
5. Перед началом работы руки и слизистую оболо ikv носа необходимо
смазать мазью, состоящей из одной части ланолина и двух частей вазелина.
67. Правила обращения с циаиистЫми
электролитами
Работа с цианистыми электролитами и солями требует особой осторож-
ности вследс вне их большой ядовитости. К работе на ваннах допускаются
лица, прошедшие дополнительный специальный инструктаж.
За 20—30 мин до начала работы необходимо включить вентиляцию
и только после этого открыть крышки на ваннах.
В местах хранения цианистых веществ не допускаются кислоты,
а иа участках цианистых ванн нежелательно устанавливать кислые ваииы
(меднения, цинкования и др.).
216
Промывшие ванны после цианистых электролитов нельзя использо-
вать для промывки детален, обработанных в других электролитах. Про-
мывные воды после цианистых ванн н отработанные электролиты необхо-
димо подвергать специальной обработке с целью обезвреживания, после
чего возможно смешивание их со сточными водами
В помещении, где установлены цианистые ванны, пол и стены должны
быть облицованы керамической плиткой; периодически стены н пол должны
промываться 5-процентпым раствором сернокислого железа для обезвре-
живания случайно пролитых растворов.
Категорически воспрещается принятие пищи, воды и курение в п -
мощении, где имеются цианистые ванны. Перед едой, курением и поль. -
ваиием туалетом необходимо снять спецодежду, промыть руки раствором
сернокислого железа н затем тщательно вымыть руки теплой водой с мылом.
Спецодежда работающих с цианистыми ваннами хранится отдельно
от общей спецодежды и личной одежды.
Работа на цианистых участках должна выполняться в резиновых пер-
чатках. Лица, имеющие повреждения кожи па руках, к работе не допу-
скаются.
• Тару из-под цианистых соединений обезвреживают смесью из 0,8 л
25-процентного раствора серпокислого железа и 5.1 0-процснтного рас-
твора кальцинированной соды. Раствор для обезвреживания приготовляют
-и смешивают пеносрсдсчвенно пере* обработкой тары.
Цианистые участки должны иметь аптечки для оказания первой по-
мощи.
68. Правила промсанигпарии
Строго воспрещается сливать в канализационную систему крепкие
кислоты, концентрированные кислые растворы и горючие вещества.
Отработанные кислоты и кислые растворы необходимо нейтрализовать в спе-
циальном сборнике с помощью гашеной извести, кальцинированной соды
пли едкого натра.
Отработанные цианистые растворы и сточные воды, содержащие циа-
ниды, должны обезвреживаться в специальных емкостях путем обработки
сильными окислителями (гипохлориты), после чего стоки могут направлять-
ся в общий нейтрализатор. При малых объемах сточных вод обезврежива-
ние можно производить раствором сернокислого железа.
Отработанные электролиты хромирования, электрополирования, рас-
творы для пассивации и сточные воды, содержащие хром в шестивалент-
но*) виде, подлежат обработке восстановителями (сульфит, гипосульфит) для
перевода хрома в трехвалентнос состояние. Только после этой операции
растворы н сточные воды можно направлять в общий нейтрализатор.
В найтрализационпых установках происходит осаждение солей тя-
желых металлов (цинк, никель; хром и др.) в щелочной среде Отстоявшиеся
осадки, если пе представляется возможность их утилизации, должны со-
бираться в цистерну и увозиться в специально отведенные места.
Вытяжные вентиляционные устройства должны быть сконструированы
так, чтобы пары вредных веществ выбрасывались в атмосферу выше катка
крыши.
69. Оказание первой помощи
Во всех случаях получения травм, ожоюв, отравлений пострадавшего
необходимо немедленно направлять в медпункт для оказания медицинской
помощи.
При попадании кистоты или щелочи на кожу или в глаза пораженные
места нужно немедленно обмыть струей воды. Для этой цели хорошо
217
пользоваться водяным душем и специальными фонтанчиками для промывки
глаз. При ожоге кислотами после промывки водой пораженный участок
следует нейтрализовать З-процентиым содовым раствором и смазать вазе-
лином.
При попадании па кожу или в глаз капель хромового электролита их
следует смыть струей воды, а затем промыть 1-процентным раствором
гипосульфита.
Если на руки или лицо работающего попал щелочной раствор, то
пораженное место сначала промывают водой, а затем 1-процешным раство-
ром уксусной кислоты.
В цеховой аптечке должны всегда находиться следующие материалы:
гигроскопическая вата, бинты, марля, спиртовой раствор йода, аптечный
вазелин, 3-процептный раствор питьевой соды, I-процентный раствор уксус-
ной кислоты, раствор марганцевокислого калия, 1-процентный раствор
гипосульфита, 5-процентпын раствор сернокислого железа, мазь против
ожогов.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Литература
1. Тупицын Г И . 1П е й к о Т. С. Техника безопасности н производ-
ственная санитария в гальванических цехах. М., Оборони». 1963.
2 Грачсва М. П. Гальванотехника при изготовлении предметов быто-
вого назначения. М., изд-во «Легкая индустрия», 1970.
Предисловие..................................................... 3
Глава I. Общие сведения ........................................ 5
1. Коррозия и виды защитных покрытий................... —
2. Основные химические и физические константы .... 8
3. Основные параметры электролитических процессов ... 15
Плотность тока ........................................ —
Выход по току ........................................ 16
Типовые расчеты при катодном ссажде ши металлов ... —
Рассеивающая способность электролита........... 18
4. Свойства электролитических покрытий................
Твердость ............................................. —
Электрические свойства .... ........................... —
Чистота поверхности............................ 22
5. Определение величины покрываемой поверхности ... —
Глава II. Аноды и материалы, применяемые в цехах защитных
покрытий........................................... 25
6. Аноды ................................................ —
Характеристика анодов ................................. —
Эксплуатация, очистка и степень использования анодов 28
Изготовление и применение анодов специального назна-
чения .............................................
7. Растворители.......................................... —
8. Щелочи и кислоты .................................... 31
9. Соли и прочие химикаты .............................. 35
Характеристики солей и прочих химикатов................ —
Хранение химикатов.................................... 42
10. Абразивы............................................. 43
11. Вспомогательные материалы............................. —
12. Лакокрасочные материалы.............................. 46
13. Примеси, входящие в состав материалов................ 47
Глава Ill. Оборудование и оснастка ........................... 49
14. Оборудование для подготовительных операций .... —
Установки для механической подготовки поверхности —
Установки для химической подготовки поверхности • 50
15. Оборудование гальванического участка................. 51
Ванны стационарного типа............................ —
Ванны колокольного и барабанного типов................ 52
Полуавтоматические и автоматические линии............. 55
16. Подвесные приспособления ............................ 57
17. Источники постоянного тока........................
Глава IV. Подготовка к покрытию...........................
18. Пескоструйная очистка ................................ —
19. Галтовка..........................................
20. Шлифование, полирование, крацевание.................. 65
Подводное полирование мелких деталей.................. 66
Электрополирование черных и цветных металлов ... 67
21. Изоляции участков, не подлежащих покрытию .... 69
219
22. Обезжиривание....................................... 70
Обезжиривание растворителями ......................... —
Химическое обезжиривание в щелочных растворах . . —
Элсктрообсзжиривание................................. 71
23. Травление и декапирование........................... 73
Химическое травление и декапирование ..............
Специальные виды травления .......................... /4
Электролитическое травление и декапирование ........ 75
Специальные виды анодного травления и растворения
металлов ............................................ 76
24. Снятие окалины и пригара в расплавтепиых щелочах 77
Глава V'. Осаждение цинка, кадмия, олова, свинца и их сплввов
25. Цинкование .......................................
Цинкование в кислых электролитах ..................
Цинкование в цианистых электролитах.................. 82
Цинкование в аммиакатных электролитах................ 85
Цинкование в цинкатных электролитах................
Пирофосфатные электролиты............................ 90
Пассивирование цинковых покрытии .................... 91
26. Кадх нроваиие ...................................... 92
Кадмирование в кислых электролитах.................
Кадмирование в цианистых электролитах................. 93
Пассивирование кадмиевых покрытии..................... 95
27. Лужение (оловяиироваиие) ........................... 97
Лужение в кислых электролитах........................ 98
Лужение в щелочных электролита.';..................... 99
Осаждение оловянного покрытия, легированного висму-
том (сплав олово—висмут)............................ 101
Покрытие «кристаллит» .............................. 102
28. Свинцевание ........................................ ЮЗ
29. Осаждение сплавов олово—свинец...................... 14
30. Контроль качества покрытий и исправление брака . . 106
Глава VI. Осаждение меди и ее сплавов........................ 108
31. Физико-химические свойства и назначение медных по-
крытии .................................................... —
32. Электролиты дли меднения ......................... 109
Цианистые электролиты ................................. —
Нециаипстые электролиты ............................ 112
Кислые электролиты................................... ИЗ
33. Специальные процессы н частные случаи меднения . . 115
Изготовление деталей методом гальванопластики ... —
Местная защита от цементации........................... —
Химическое осаждение меди........................... 116
Меднение с использованием более электроотрицательного
металла в качестве контакта .......................... —
Электролитическое осаждение дисперсной меди .... 117
Осаждение меди способом электронатирания .............. —
Способ холодной спайки деталей................. . . 118
Меднение по способу биполярного расположения деталей
в ванне.............................................. П9
Раздельное регулирование скорости осаждения меди иа
различных поверхностях детален......................
Меднение алюминия и его сплавов.....................
220
Меднение магния и его сплавив ....................... 12]
Меднение цинка и его сплавов......................... 122
Меднение титановых сплавов типа ВТ .................... _
Меднение неметаллических материалов.................... —
34. Осаждение .меди совместно с другими металлами . . . 123
35. Декоративная отделка медных покрытий............. 124
36. Контроль качества покрытий и исправление брака . .
Глава VII. Никелирование........................
37. Физико-химические свойства никеля и области приме-
нения никелирования...................................
38. Электролиты никелирования.......................... 133
Сернокислые электролиты ...........................
Эл ктролиты блестящего никелирования ..............
Прочие электролиты никелирования . . . ._............ 135
39. Осаждение черного никеля........................... 136
40. Специальные процессы никелирования................. 137
Никелирование крепежных и мелких деталей.............. —
Никелирование труб и соединительных деталей .... 138
Повышение равномерности покрытий..................
Сверхтвердое никелирование с добавками абразивов . . 139
Струйное никелирование и никелирование с применением
пульсирующего тока................................... 140
Никелирование с наложением ультразвуковых колебаний —
Никелирование способом электронатирапия.......... —
Наращивание твердого никеля по заданным размерам
Изготовление никелевых сеток.................... Ill
Многослойное никелирование....................... —
Осаждение никеля совместно с другими металлами . . 142
41. Никелирование специальных черных и цветных метал-
лов и прочих материалов .................................. —
Никелирование нержавеющих сталей...................
Никелирование алюминия и его сплавов ................ 143
Никечирование прочих металлов......................
42 Химическое никелирование .......................... 144
Осаждение никеля из щелочных растворов ................ —
Осаждение никеля из кислых растворов...............
Термообработка .......... ........................... 14а
Оборудование и оснастка ............................... —
43. Термооксндпровапис и пассивирование никелевых по-
крытий ...............................................
44. Выявление брака и снятие недоброкачественных покры-
тий ..................................................
Глава VIII. Хромирование и железнение....................... 147
45. Хромирование.....................................
Свойства покрытий и области их применения..........
Электролиты хромирования .......................... 148
Особенности процесса хромирования .................
Особые методы хромирования ......................... 154
46. /Келезнение....................................... 155
Свойства покрытий железом и области их применения
Электролиты железнеиия.............................
47. Контроль качества и удаление дефектных покрытий 157
221
Глава IX. Осаждение драгоценных и редких металлов .... 159
48. Серебрение.......................................... —
Свойства покрытий и области применения................ —
Электролиты серебрения.............................. —
Химическое серебрение ................................ 160
Пассивирование и окончательная отделка серебряных по-
крытии ............................................. 163
Регенерация серебра из электролитов ................... —
49. Золочение............................................ —
Свойства покрытий и области применения ................ —
Электролиты заточения............................... 164
Регенерация золота нз электролитов ................. 166
50. Осаждение платины, палладия, родия, индия и прочих
металлов.................................................. —
Осаждение платины..................................... —
Осаждение палладия.................................... —
Осаждение родия ...................................
Осаждение индия .................................... 167
Осаждение прочих металлов............................. —
Глава X Оксидирование черных и цветных металлов .... 168.
51. Оксидирование черных металлов....................... —
Химическое оксидирование в щелочных растворах ... —
Оксидирование в кислых растворах ..................... 169
Высокотемпературное оксидирование стали .............. 171
Частные случаи оксидирования стали.................... 172
52. Оксидирование алюминия и его сплавов.............. 173
Оксидирование в растворах серной кислоты и се солей —
Глубокое анодное оке(дарование ................... 174
Оксидирование крепежных и мелких деталей......... 175
Оксидирование со специальными видами последующей
окраски............................................. 176
Изготовление шкал, шильдиков и паспортных таблиц —
Защитно-декоративное оксидирование в прочих кислых
электролитах ....................................... 177
Химическое оксидирование алюминия.................. 180
53. Оксидирование магниевых сплавов.................. 181
54. Оксидирование меди и прочих цветных металлов и спла-
вов ................................................... 182
Глава XI. Фосфатирование черных и цветных металлов . . . 185
55. Фосфатирование черных металлов...................... —
Свойства покрытий и области их применения............. —
Подготовка к фосфатированию........................ 186
Химическое фосфатирование без введения добавок ... —
Фосфатирование в горячих растворах с введением до-
бавок .............................................. 187
Фосфатирование в растворах, не требующих подогрева 190
Фосфатирование с наложением электрического тока . . .
Электроизатяциопное фосфатирование.................. 191
Частные случаи фосфатирования....................... 192
56. Фосфатирование цветных металлов и их сплавов . . • 194
222
Глава XII. Горячие способы нанесения металлических по-
крытий ..................................................... 196
57. Металлизация распылением .................. .... 197
58. Диффузионные покрытия ............................ 198
Цинкование............................................ —
Термохромирование .......................... 199
Силицирование ........................................ —
Алитирование ......................................... —
Глава XIII. Нормирование расхода материалов................. 200
59. Основные материалы ...................‘............. —
60. Вспомогательные материалы......................... 202
Глава XIV. Контроль качества покрытий....................... 206
61. Контроль покрытий по внешнему виду.................. —
62. Определение толщины покрытия........................ —
Химические методы .................................... —
Капельный метод .................................... 210
Физические методы................................... 212
63. Определение пористости....................... • • 213
64. Контроль прочности сцепления покрытий с основой —
Глава XV. Охрана труда и техника безопасности............... 215
65. Общие правила по охране труда и технике безопасности
при работе в гальванических цехах ....................... —
66. Правила работы на ваннах ........................... —
67. Правила обращения с цианистыми электролитами . . 216
68. Правила промсапптарии............................. 217
69. Оказание первой помощи ..........................
Анатолий Михайлович ЯМПОЛЬСКИЙ, Виталий Алексеевич ИЛЬИН
КРАТКИЙ СПРАВОЧНИК
ГАЛЬВАНОТЕХНИКА
Редактор издательства пнж. Г. /I Курепина
Переплет О И. Цыплакова
Технический редактор //. /3 Щетинина
Корректор 3- П. Смогенцева
Сдано в производство I2/XI 1971 г Подписано к печати 17/111 1972 г М 11744
Формат бумаги 84X108 Кв Бумага типографская № 3. Привед. печ. л. 11 76
Уч.-изд. л 15.6 Тираж 55 000 экз Зак. № 1371. Цена | р 02 к.
Ленинградское отделение издательства «МАШИНОСТРОЕНИЕ», 1910G5, Ленинград,
ул. Дзержинскою, д.10
Ленинградская типография № 6 Главполнграфпрома
Комитета по печати при Совете Министров СССР
193144. Ленинград, ул. Моисеенко, 10