Гальванотехника при изготовлении предметов бытового назначени - Грачева М.П.

Автор: Грачева М.П.

Теги: электротехника микроэлектроника электроника гальванотехника издательство легкая индустрия бытовые приборы

Год: 1970

Похожие

Бытовые электроприборы

Гальванотехника благородных и редких металлов

Занимательная гальванотехника

Организация гальванического производства. Оборудование, расчёт производства, нормирование

Текст

-z* л"1’»’** • '
ИЗГОТОВЛЕНИИ
НАЗНАЧЕНИЯ
ПРЕДМЕТОВ
БЫТОВОГО
УДК 621.357
Грачева М. П. Гальванотехника при изготовлении
предметов бытового назначения. Издательство «Легкая
индустрия», 1970, 304 стр., тираж 4400 экз., цена 1 руб. 15 коп.
В книге подробно описаны современные способы нане-
сения металлических покрытий и окисных пленок, обеспе-
чивающих защитно-декоративные свойства изделий быто-
вого назначения, выпускаемых на предприятиях местной
промышленности. Впервые изложены методы оксидирова-
ния для отделки бытовых приборов и сувениров.
В специальном разделе даны сведения о контроле
качества покрытий и методика анализов электролитов,
способствующих соблюдению технологической дисциплины
в целях выпуска изделий высокого качества.
Книга является практическим руководством для ра-
ботников цехов металлопокрытий — технологов, мастеров,
корректировщиков.
Таблиц 24, библиографии 132 названия.
Рецензент В. И. Горелов
Грачева Минна Петровна
ГАЛЬВАНОТЕХНИКА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПРЕДМЕТОВ
БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Редактор Т. М. Некрасова Техн, редактор Л. Ф. Попова
Корректор Л. Л. Родичев Переплет художника Т. В. Селезневой
Т-05330. Сдано в набор 19/XI 1969 г. Подписано к печати 10/III 1970 г.
Формат 60 X90716 Объем 19 печ. л. Уч-изд. л. 20,08. Тираж 4400 экз.
Цена 1 руб. 15 коп. Изд. № 760. Зак. № 2615. План 1970 г. № 82
Бумага типографская № 2.
Ленинградская типография № 4 Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете
Министров СССР, Социалистическая, 14.
3-19-2
lUum’v. J
техдмч, _>eSK.
Улытовского ЩГГй '
82-70
Глава I
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
ПО ГАЛЬВАНОТЕХНИКЕ
ПОНЯТИЕ
О КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ
Коррозия — это разрушение металлов, происходящее под
воздействием различных факторов внешней среды. Различают
несколько видов коррозии, причем наибольшим разрушающим
действием обладает химическая и электрохимическая коррозия.
При химической коррозии металлы взаимодействуют с га-
зами и жидкими неэлектролитами. Электрохимическая коррозия
происходит под воздействием на металл растворов электролитов.
При электрохимической коррозии одновременно протекают
два процесса — анодный, при котором частицы металла перехо-
дят в раствор в виде ионов, а эквивалентное количество элект-
ронов остается на поверхности металла, и катодный, при кото-
ром избыточные электроны поглощаются каким-либо деполяри-
затором. В этом случае поверхность коррозирующего металла
представляет собой систему коррозионных пар, причиной возник-
новения которых может быть загрязнение металла примесями,
неоднородность структуры или поверхности металла и др.
Для защиты металла от коррозии используют многие спо-
собы. Наиболее распространенным способом защиты металличе-
ских изделий является нанесение на их поверхность тонкого слоя
другого металла. Металл покрытия будет защищать основной
металл от коррозии в двух случаях. В первом случае он должен
обладать более электроотрицательным потенциалом, чем защи-
щаемый металл. Тогда металл покрытия будет анодом в образу-
ющейся гальванопаре и, растворяясь сам, защитит металл из-
делия (анодные покрытия). Во втором случае покрытие должно
быть более стойким к коррозии в данных условиях, чем основной
металл (катодные покрытия).
Нанесение металлических покрытий чаще всего осуществ-
ляют способом гальванического осаждения металлов.
Выбор типа и толщины покрытия зависит от свойств металла
изделия, требований, предъявляемых к покрытию (защитные, де-
коративные свойства, износостойкость, электропроводность и
др.), условий эксплуатации.
3
ПРОЦЕССЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
При растворении в воде солей, кислот и щелочей молекулы
распадаются на ионы — частицы, несущие заряды: катионы (с по-
ложительным зарядом) и анионы (с отрицательным зарядом).
Этот процесс называется электролитической диссоциа-
цией. Благодаря заряженным частицам образующиеся рас-
Гворы проводят электрический ток и называются электроли-
тами. Так как количество катионов и анионов в растворах
всегда одинаково, они остаются нейтральными.
Электролиты можно с помощью проводников — электродов
Включить в электрическую цепь. Электроды, соединенные с по-
ложительным полюсом, называются анодами, с отрицатель-
ным— катода ми.
При пропускании электрического тока через электролиты
происходит процесс, называемый электролизом. Во время
этого процесса частицы металлов — катионы движутся к катоду
и осаждаются на нем, а анионы — к аноду, где вступают в реак-
цию с материалом анода или растворителем. В большинстве про-
цессов гальванотехники изделия являются катодами; аноды мо-
гут быть растворимыми и нерастворимыми. В первом случае
это пластины осаждаемого металла, во втором — свинец, уголь,
платина.
Количественно процесс электролиза подчиняется законам Фа-
радея:
1. Количество выделившегося при электролизе вещества
прямо пропорционально количеству пропущенного электричества
(силе тока и времени его прохождения).
2. При прохождении через разные электролиты одного и того
же количества постоянного тока выделяется количество веществ,
пропорциональное их эквивалентным весам.
Законы Фарадея являются основой всех расчетов, применяе-
мых в гальванотехнике. Из них вытекает также понятие об элект-
рохимическом эквиваленте — количестве металла (г), которое
откладывается на катоде в течение часа при силе тока 1 а.
В гальванотехнике оперируют еще рядом понятий и величин,
которые необходимо учитывать при составлении технологических
режимов и расчетов.
Плотностью тока называют силу тока, отнесенную к единице
поверхности электрода и выражаемую в амперах на квадрат-
ный дециметр (а/дм2). В некоторых процессах важное значение
имеет объемная плотность тока — ампер на литр электролита
(а/л).
Выходом по току называют отношение количества вещества,
фактически выделившегося на электродах при прохождении
электрического тока, к количеству вещества, которое должно
было бы выделиться по закону Фарадея. Выход по току выра-
4
жается в процентах, и в тех случаях, где большое количество
пропущенного электричества расходуется не на выделение ме-
талла, а на побочные процессы, как, например, при хромирова-
нии, он составляет 13—18%. Обычно в кислых электролитах вы-
ход по току приближается к 100%, в цианистых — он составляет
60—80%.
Возможность использования того или иного металла для за-
щиты другого зависит от их положения в электрохимическом
ряду напряжения.
При погружении металла в электролит возникает разность
потенциалов между металлом и электролитом. Ее называют
электродным потенциалом данного металла и измеряют в воль-
тах.
Величина электродного потенциала может быть различна
в зависимости от концентрации ионов металла в растворе. По-
этому для сравнения электродных потенциалов пользуются нор-
мальными потенциалами, т. е. такими, которые устанавливаются
в растворах, содержащих один грамм-ион соответствующих
i ионов. За нуль условно принимают потенциал нормального во-
дородного электрода. Его определяют, погружая платиновую
пластинку в серную кислоту, через которую пропускают струю
водорода. Разность потенциала между нормальным водородным
электродом и другим электродом будет являться потенциалом
данного электрода.
Если все металлы расположить по значению их нормальных
электродных потенциалов, то получится ряд, называемый элект-
рохимическим рядом напряжений (табл. 1), в котором щелочные
металлы имеют наиболее электроотрицательный потенциал, атак
называемые благородные металлы — электроположительный.
Электрохимический ряд напряжений указывает на величины
напряжения и электродвижущих сил, которые необходимо
Таблица 1
Электрохимический ряд напряжений
«=К ч> Я Я лэ। га Нормальный электродный потенциал, в Нормальный электродный потенциал, в Нормальный электродный потенциал, в
Металл «eatf §.55 •г “ ° Металл Металл Металл
Калий —2,92 Хром —0,55 Олово —0,14 Медь +0,34
Натрий -2.71 Железо —0,44 Свинец —0,13 Серебро +0,80
МагннЙ —2.38 Кадмий —0,40 Водород ±0,00 Ртуть +0,86
Алюминий —1,66 Кобальт —0,27 Сурьма +0,20 Золото + 1,68
Циик -0.76 Никель -0,25 Мышьяк 4 0,30 — —
5
приложить извне для выделения данного металла на катоде
или его растворения на аноде.
Фактические (истинные) потенциалы могут по ряду причин
отличаться от потенциалов в ряду напряжений. Отсюда возни-
кает понятие об электрохимической поляризации. Это— разность
между фактическими потенциалами электрода при выделении на
нем металла или при растворении его под действием тока и
электродным потенциалом при отсутствии внешнего тока. Элект-
родный потенциал металла в разных электролитах имеет раз-
личное значение.
Установлено, что если ионы металла разряжаются при более
электроотрицательном потенциале, то осадок получается мелко-
кристаллическим, гладким и плотным.
Так, структура гальванических осадков, получаемых из
электролитов, содержащих комплексные соли, лучше структуры
осадков из электролитов, состоящих из простых солей, так как
в первых выше катодная поляризация.
При электролизе водных растворов совместно с металлами
на катоде может выделяться водород. Разряд ионов водорода
также происходит с определенной поляризацией, которая назы-
вается перенапряжением водорода. Выделение водорода совме-
стно с металлом ухудшает структуру и свойства осаждаемых
покрытий, вредно влияет на выход металла по току и на весь
процесс электроосаждения металлов. Поэтому стараются при
электролизе создать такие условия, при которых бы водород
практически не выделялся. Во многих электролитах это зависит
от величины pH (водородный показатель), причем следует всегда
учитывать возможность перепада в значениях pH электролита
в целом и прикатодного слоя. Перемешивание электролита, по-
вышение температуры, плотности тока, pH электролита и высо-
кая концентрация ионов металла уменьшают возможность вы-
деления водорода на катоде и включения его в покрытие.
ФАКТОРЫ,
ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ
ОСАДКОВ
Металлические осадки, получаемые гальваническим путем,
должны удовлетворять ряду требований: они должны быть плот-
ными, мелкокристаллическими, малопористыми, равномерными
по толщине, обладать хорошей адгезией к металлу подложки.
Для получения мелкокристаллических осадков важны все
факторы, повышающие поляризацию: концентрация ионов ос-
новного металла, плотность тока, температура, наличие в элект-
ролите поверхностно-активных веществ.
6
Выделение металлов на катоде рассматривается как процесс
кристаллизации, протекающий в две стадии: сначала образу-
ются центры кристаллизации, а затем происходит рост кристал-
лов. От относительной скорости каждого процесса зависит струк-
тура металлических осадков. Лучшим условием для получения
мелкокристаллических осадков является увеличение катодной
поляризации. В электролитах, состоящих из простых солей, ка-
тодная поляризация мала и осадки получаются крупнокристал-
лические. В электролитах, содержащих комплексные соединения,
катодная поляризация увеличивается, и осадки обычно имеют
мелкокристаллическую структуру.
Катодная поляризация увеличивается с уменьшением кон-
центрации ионов осаждаемого металла. Однако разбавленные
электролиты допускают работу только при низких плотностях
тока и, следовательно, являются малопроизводительными. По-
этому в электролиты, содержащие небольшие концентрации
ионов осаждаемого металла, добавляют нейтральные соли, спо-
собствующие повышению катодной поляризации. Кроме того,
в электролит вводят специальные, улучшающие структуру осадка
поверхностно-активные вещества.
Однако следует отметить, что подбор поверхностно-активных
веществ до сих пор в основном ведется эмпирически и контроль
их концентрации в электролитах в большинстве случаев весьма
затруднителен. Накопление в электролите поверхностно-актив-
ных веществ или продуктов их разложения часто вызывает хруп-
кость осадков.
Плотности тока, применяемые при электролизе, оказывают
большое влияние на структуру осадка, особенно в тех случаях,
когда катодный потенциал заметно меняется с плотностью тока.
Повышение плотности тока улучшает структуру осадка, но до
определенного предела. Если повышение плотности тока не со-
провождается подогревом и перемешиванием электролита, то
прикатодное пространство быстро обедняется, концентрация
ионов осаждаемого металла в нем резко падает и образуются
губчатые некачественные осадки. Плотность тока должна соот-
ветствовать значению pH и концентрации электролита.
Повышение температуры уменьшает катодную поляризацию
и приводит к получению крупнокристаллических осадков. Вместе
с тем оно позволяет повышать плотность тока. Если повышение
температуры сочетается с увеличением плотности тока, то со-
здаются условия для получения мелкокристаллических осад-
ков.
Перемешивание также оказывает значительное влияние на
структуру осадка. С одной стороны, оно способствует пополне-
нию разряжающегося металла в прикатодном слое и позволяет
применять более высокие плотности тока, а с другой, — приводит
к активному разложению малоустойчивых солей, окислению
7
различных органических добавок и включению в электролит ча-
стиц шлама.
И подогрев, и перемешивание электролита следует применять,
учитывая влияние этих факторов не только на структуру осадка,
но и на состав электролита. Так, повышение температуры бла-
гоприятно сказывается и на растворимости солей, и на электро-
проводности растворов. Однако оно может вызвать разложение
некоторых солей, упаривание раствора и, соответственно, изме-
нение его концентрации.
Каждый из перечисленных факторов не может рассматри-
ваться и изменяться изолированно. Они все тесно связаны между
собой. Поэтому для каждого электролита выбирают такие усло-
вия электролиза, которые дают металлические осадки оптималь-
ного качества.
К факторам, определяющим качество получаемых осадков,
относится также структура основного металла. Если перед элект-
роосаждением произвести глубокое травление, вскрывающее
структуру основного металла, то электроосажденный металл пол-
ностью воспроизведет ее. Особенно четко это наблюдается при
электроосаждении металла на электрополированную поверхность.
После операций обезжиривания и легкого травления (дека-i
пирования) выявляется характерная для данного металла струк-
тура. Так как структура осажденного металла повторяет струк-
туру основного, то отсюда следует вывод о необходимости
тщательной подготовки поверхности металла перед нанесением
покрытий и о влиянии этих операций на прочность сцепления
металла покрытия с металлом основы.
Качество осадка определяется также равномерностью его
распределения по всей поверхности металла. Толщина покрытия
неодинакова на острых кромках, выступах и углублениях, что
объясняется неравномерным распределением тока на поверхно-
сти изделия.
Однако при электролизе существует еще изменение потен-
циала на границе металл — электролит, которое способствует
более равномерному распределению тока. Степень перераспре-
деления тока и металла на поверхности катода, способствующая
получению равномерных покрытий, характеризует рассеиваю-
щую способность электролита.
Рассеивающая способность зависит от природы и электро-
проводности электролита, поляризуемости катода и характера
изменения выхода по току при изменении плотности тока. Рас-
сеивающая способность тем лучше, чем выше поляризация и
электропроводность раствора. Значит, факторы, уменьшающие
катодную поляризацию, снижают рассеивающую способность
электролитов.
Рассеивающая способность у кислых электролитов значи-
тельно ниже, чем у цианистых. При осаждении металлов из
8
комплексных электролитов катодное выделение металла проис-
ходит по следующей схеме:
КМе (CN)g -+ К+ + Me (CN)~;
Me (CN)^ <=; Me+ + 2CN~;
Me+ + e —-> Me.
Вторая и третья ступени этого процесса дают незначительную
концентрацию ионов металла в электролите потому, что комп-
лексные ионы отличаются высокой прочностью. В таких электро-
литах выход по току с повышением плотности тока уменьшается
и соответственно увеличивается рассеивающая способность
электролита.
Хромовые электролиты обладают самой низкой рассеиваю-
щей способностью.
Рассеивающую способность электролитов можно улучшить
введением добавок, повышающих электропроводность. В тех
случаях, когда электролит обладает очень низкой рассеивающей
способностью, прибегают к дополнительным анодам, изолирую-
щим рамкам катодов и т. п. приспособлениям, позволяющим
прокрыть углубленные участки деталей и защитить те места, на
которых возможен подгар из-за высокой плотности тока.
К факторам, определяющим качество электролитических по-
крытий, следует отнести введение в электролиты блескообра-
зующих и выравнивающих добавок.
Получение блестящих гальванических покрытий непосред-
ственно из ванн представляет большой практический интерес, так
как уменьшает трудоемкость изготовления изделий благодаря
сокращению объема шлифовально-полировальных работ, позво-
ляет не разрывать технологический процесс при нанесении мно-
гослойных покрытий для промежуточных глянцовок, создает
условия для полной автоматизации процессов отделки, умень-
шает потери металла в процессе полирования. В последние годы
появилось большое количество электролитов, имеющих в своем
составе блескообразующие добавки, позволяющие получать бле-
стящие мелкокристаллические осадки.
Теория этого явления и практические рекомендации разрабо-
таны Н. Т. Кудрявцевым, Ю. Ю. Матулисом, В. И. Лайнером и
другими советскими исследователями.
Блескообразующими добавками могут быть вещества органи-
ческого и неорганического происхождения, специфические для
каждого типа электролитов. Ряд веществ являются универсаль-
ными и могут служить блескообразователями в электролитах
для осаждения различных металлов. До сих пор не сущест-
вует научно обоснованной классификации блескообразующих
9
веществ. Обычно их делят на две группы — сильные и слабые,
хотя резкой границы между этими группами не существует.
Сильные блескообразователи придают покрытиям зеркаль-
ный блеск независимо от толщины осаждаемого металла, увели-
чивают твердость и внутренние напряжения покрытий. Они спо-
собствуют также значительному повышению катодной поляриза-
ции.
Слабые блескообразователи позволяют получать полубле-
стящие покрытия, причем блеск покрытия уменьшается с увели-
чением его толщины. Они оказывают незначительное влияние
на увеличение твердости покрытий и изменение катодной поля-
ризации.
Наряду с электролитами для получения блестящих покры-
тий, разработаны и такие, которые обладают выравнивающей
или сглаживающей способностью. Выравнивание происходит
за счет преимущественного осаждения металла в микровпади-
нах. Выравнивающие добавки часто являются также блескооб-
разующими. Применение таких электролитов позволяет умень-
шить количество переходов в шлифовке и полировке при подго-
товке изделий под гальванические покрытия. Исследования
механизма выравнивания, произведенные Н. Т. Кудрявцевым
•и С. С. Кругликовым, подтвердили диффузионно-адсорбционную
природу этого явления.
В процессе электроосаждения выравнивающие добавки вклю-
чаются в состав осадка благодаря соосаждению или адсорбции.
На выступах изделий концентрация этих добавок более высо-
кая, здесь происходит значительное повышение катодного потен-
циала. При этом плотность электрического тока в углублениях
увеличивается, осаждение металла в них происходит интенсив-
нее и поверхность покрытия сглаживается.
Применение электролитов с блескообразующими и выравни-
вающими добавками, работа на интенсифицированных режи-
мах предполагают высокую культуру производства, так как эти
электролиты чувствительны к примесям, требуют непрерывной
фильтрации, селективной очистки, подогрева, перемешивания
и т. п.
Одним из факторов, влияющих на качество гальванических
покрытий, является периодическое изменение направления тока
в процессе электроосаждения — реверсирование. Механизм
этого процесса подробно исследован Г. Т. Бахваловым. Реверси-
рование позволяет использовать высокие плотности тока, полу-
чать блестящие покрытия, уменьшать внутренние напряжения
гальванических осадков, предупреждать пассивацию анодов.
При реверсировании тока деталь попеременно становится то ка-
тодом, то анодом. В анодный период происходит частичное раст-
ворение гальванического осадка. При этом выравнивается кон-
центрация металла в прикатодном слое, получаются блестящие
10
покрытия, не возникает подгар при увеличении плотности тока.
Реверсирование тока дает лучший эффект в тех случаях, когда
анодный выход по току меньше катодного.
Правильно подбирая соотношения катодного и анодного пе-
риодов, можно добиться значительной интенсификации про-
цесса и получения осадков высокого качества.
ТИПОВЫЕ РАСЧЕТЫ,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ
В ГАЛЬВАНОТЕХНИКЕ
Часто в производственных условиях необходимо производить
расчеты, связанные с определением времени выдержки деталей
в ванне (для получения заданной толщины покрытия), веса
осажденного металла и т. п.
Для выполнения этих расчетов пользуются формулами, кото-
рые приводятся ниже.
1. Вес металла, подлежащего осаждению, определяют по сле-
дующей формуле:
г= lOSdo [г],
где 5 — поверхность, подлежащая покрытию, дм2;
d — удельный вес осажденного металла, г/см2;
б — толщина слоя осажденного металла, мм.
определяют
Hv.cn t . ,
---------
d-1000 60
2. Толщину покрытия, получаемую при заданных плотности
тока и времени выдержки,
Й =
где Дн — плотность тока, а)дм2;
с—электрохимический эквивалент, г!а-ч;
п — выход по току, %;
t — время осаждения, мин;
d — удельный вес осаждаемого металла, г!см?.
3. Время, необходимое для осаждения слоя металла опреде-
ленной толщины при данной плотности тока, определяют по фор-
муле
t _ 1000-60
Дксп
4. Определение силы тока, необходимой для получения по-
крытия заданной толщины в обозначенное время, производят по
формуле
, Sdf,-1000-60 . ,
11
5. Выход по току определяют по одной из приведенных фор-
мул:
а-1000-60
п =----------
clt
или
_ od-1000-60
П “ Дка
Некоторые величины, необходимые для указанных расчетов,
приведены в справочной табл. 2.
Таблица 2
Справочная таблица
Вид покрытия Выход подтоку, % Электро- химический эквивалент, г[а-ч Удельный вес. г1см'
Никель Медь из электролита: 95—98 1,095 8,8
КИСЛОГО 95-98 1,186 8,93
цианистого Цинк из электролита: 65—70 2,372 8,93
кислого 90—98 1,220 7,14
цианистого Кадмий из электролита: 60—85 1,220 7,14
кислого 95—98 2,097 8,64
цианистого Олово из электролита: 90—95 2,097 8,64
КИСЛОГО 90—96 2,214 7,28
щелочного 70—90 1,107 7,28
Хром 12—18 0,323 7,10
Серебро из цианистого электролита . . 98—99 4,025 10,50
Золото из цианистого электролита . . 85 7,357 19,30
6. Расчет норм расхода материалов*, потребляемых в галь-
ванических цехах, является важным участком работы технолога
или мастера цеха.
При расчетах норм расхода материалов для гальванических
процессов различают основные и вспомогательные материалы.
К основным относятся аноды, к вспомогательным — химикаты,
* Методика расчета норм расхода материалов и нормы потерь приняты
по книге А. С. Конькова «Нормирование материалов в машиностроении».
(М., Машгиз, 1954). Они подтверждены опытом работы Управления металло-
обрабатывающей промышленности Мосгорисполкома, где методика расчета
материалов проверялась в течение 12 лет.
12
составляющие электролиты гальванических ванн и растворы для
химических процессов, материалы для механической подготовки
поверхности изделий перед нанесением покрытий.
Расчет норм расхода анодного металла производится по фор-
муле
уу___ Sdb
10(100 —а)
[кг],
। де S — поверхность покрытия, см2;
d — толщина покрытия, см;
й — удельный вес металла покрытия, г/см3;
а — потери анодов на угар и шлам, % (обычно а=3—4% в зависимо-
сти от металла, из которого изготовляют аноды).
В расчетах норм расхода анодного металла учитывают про-
цент чистоты металла по ГОСТу.
При расчете норм расхода вспомогательных материалов учи-
тывают характер расхода химикатов. Все растворы и электро-
литы расходуются на унос с деталями, причем унос будет тем
больше, чем сложнее конфигурация изделий. Далее все рас-
творы и электролиты расходуются при фильтрации, смене и
очистке. •
Расход растворов и электролитов на унос в вентиляционные
каналы имеет место в процессах, требующих вентиляции. Этот
унос особенно велик при операциях с большим газовыделением
(хромировании, анодировании, электрополировании).
Некоторые электролиты и растворы разлагаются под дейст-
вием углекислоты воздуха, паров кислот и т. п. (щелочные рас-
творы, цианистые электролиты).
При таких операциях, как травление и декапирование, кис-
лоты расходуются на взаимодействие с окислами железа, меди
и ее сплавов и с самими металлами.
При хромировании хромовый ангидрид разлагается в про-
цессах осаждения хрома.
Ряд добавок — блескообразующих, выравнивающих — и дру-
гие органические компоненты электролитов окисляются или раз-
лагаются при электролизе.
Поэтому норма расхода химикатов представляет сумму всех
технологических потерь, отнесенную к площади изделия:
НИЗд = 3 (£1 + & + £з + Si) И,
где 5 — поверхность изделия, м2;
gt — потери на унос раствора с деталями при выгрузке из ваины, г/м2;
g2— потери на унос раствора в вентиляционные каналы, г/м2;
g3— потери на фильтрацию и смену растворов, г/м2;
gt— расход материалов на реакцию и разложение, г!м2.
13
Каждый из видов потерь определяют по следующим форму-
лам:
g± = —[г/м2]; g2 = [г/ж2],
1000 S2 1000
где К — концентрация раствора, г/л;
N1 — удельный расход раствора на уиос при выгрузке, мл/м2-,
Л'з — удельный расход раствора на унос в вентиляцию, мл/м2.
Величину потерь при фильтрации и смене растворов рассчи-
тывают следующим образом.
Подсчитывают объем раствора, подлежащий смене за опре-
деленный промежуток времени (год), по заводской инструкции:
у = ?vo7 [л],
где Р — количество ванн;
Vo — объем одной ванны, л;
у — количество смен раствора в год.
Отсюда
g3 = K~ [г/м2],
О
где К — концентрация раствора, г/л;
S — площадь деталей, обрабатываемых за год, ж2.
•
Частым сменам подлежат травильные, оксидирующие, обез-
жиривающие, полирующие (химические и электрохимические)
и некоторые другие растворы. Большинство электролитов галь-
ванических ванн работает без смены годами и потери здесь про-
исходят только при периодической фильтрации электролитов.
Они рассчитываются по формуле
г / 21
ёз —-----~
S3 1000 1
где К — концентрация раствора, г/л;
Л'3 — потери при фильтрации, мл/л2.
Потери, связанные с расходом материалов на реакцию и раз-
ложение и зависящие от ряда причин — температуры электро-
лита, количества пропущенного через него электричества, кон-
центрации химикатов в ванне, вида оборудования и т. д., опре-
деляют по формуле
gt = ЮО Дк/е [г/м2],
где Дк — плотность тока, а) дм2-,
t — продолжительность процесса, ч;
е — удельная величина потерь, г!а-ч.
Величину «е» определяют практически (в табл. 3 приведены
значения величины «е» для некоторых электрохимических про-
цессов— по данным ряда заводов).
14
Таблица 3
Удельные нормы расхода химикатов на разложение
при электрохимических процессах
Химикаты Технологи ческое оборудование Темпера- тура электро- лита, Т Потери на разложение, г/а-ч
Цианиды Глицерин и сернистый натрий при цинковании Гипосульфит при меднении Сахарин при блестящем никели- ровании Бутиндиол Фталимид Ванна, колокол и барабан Ванна У> Ванна 18—20 До 45 >45 18—25 18—25 55—60 0,5-0,7 0,7—0,8 0,8—0,9 0,06-0,07 0,007—0,01 0,01 0,08 0,001—0,0015
У2, ДЦУ при блестящем меднении и цинковании Ванна 18—25 0,025 0,0125
Примечание. Для бутиндиола
потери на разложение даны в м.л!а-ч.
Для процессов хромирования величина рассчитывается по
формуле
^ = Zd^T Гг/л12Ь
М2
где 6 — толщина покрытия, мк;
d — удельный вес хрома, г/см3;
— молекулярный вес хромового ангидрида (100);
М2 — атомный вес хрома (52).
При толщине хрома 1 мк расход хромового ангидрида будет
равен 13,6 г/м2.
Потери на унос растворов при гальванических покрытиях, по
данным ряда специалистов и опыту предприятий, приведены
в табл. 4.
Для обезжиривания, травления, пассивации и других про-
цессов расчет норм расхода материалов ведут по удельному рас-
ходу компонента:
Н = SK- [г],
где 5 — поверхность изделия, м2;
К — концентрация раствора, г/л;
т— удельный расход компонента, г/м2.
Удельные нормы расхода растворов, установленные на ряде-
предприятии, приведены в табл. 5.
15
Таблица 4
Потери на унос растворов при гальванических процессах
Процесс Вид потерь Величины потерь, мл
при отсутствии сборникв- уловителя при наличии сборника- уловителя
А Б В А Б В
Покрытие в кислых электролитах на подвесках
Цинкование, кадмирова- а, 50 80 125 8 12 20
ние, меднение, никелн- А3 0-5 0-5 0-5 0-5 0-5 0-5
рование, лужение Л', 65 65 65 65 65 65
Итого 115-120 145-150 190—195 73—78 77—82 85-90
Хромирование декора- тивное при 45—50° С Л\ — — — 8— 12 20
А, — — — 40 40 40
Л3 — — — 65 65 65
Итого — — — 113 117 125
Хромирование изиосо- А, — — — 8 12 20
стойкое — — — юо—зоо юо -зоо 100-300
1 А, — — — 65 65 65
Итого - — 173—373 177—377 185-383
Покрытие в щелочных (цианистых и нецианистых)
электролитах на подвесках
Цинкование, кадмнрова- А’, 50 80 125 8 12 20
ине, меднение, лату- А, 10-20 10-20 10-20 10—20 10-20 10—20
нированне, лужение А, 65 65 65 65 65 65
Итого 125—135 155—165 200—210 83—93 87—97 95—105
Серебрение и золочение — — 0,5 1 1
А3 —— —— — 5—20 5-20 5-20
Л'. — — — 21 21 21
Итого - — 26,5-41,5 27—42 27—42
Покрытие в колоколах и барабанах
Осаждение металлов из А, 160 210 300 24 32 48
кислых электролитов А, 0-5 0-5 0—5 0-5 0—5 0-5
Аз 65 65 65 65 65 65
Итого 215—220 275—280 365—370 89—94 97-102 113-118
Осаждение металлов из А, 150 210 300 24 32 48
щелочных электролн- А3 10—20 10-20 10—20 10—20 10—20 10—20
тов Аз 65 65 65 65 65 65
Итого 225—235 285-295 375-385 99—109 107—117 123—133
Оксидирование меди н ее сплавов
Получение защитных 50 80 125 .— — —
пленок на меди и ее А-. 10 10 10 — — ——
сплавах 5 5 5 — — —
и того 65 95 140 — — __
16
П родолжение
Анодное оксидирование алюминия
Получение защитных
пленок на алюминии
287
317 362
Примечания: 1. Меньшая величина соответствует потерям при работе без нагревания
и перемешивания раствора, большая — при работе с нагреванием и
перемешиванием.
2, А, Б, В — группы деталей по сложности конфигурации.
Таблица 5
Удельные нормы расхода растворов и материалов
в гальванических цехах
Процесс Расход на 1 м- поверхности
растворов, л материалов, г
Обезжиривание: 0,6—0,7
химическое —
электрохимическое Травление черного металла: 0,4—0,5 —
химическое 0,6—0,8 —
электрохимическое Травление меди и ее сплавов: 0,3—0,4 ——
предварительное 0,5—1,5 —
глянцевое 0,5—1,5 —
Травление алюминия Декапирование: 0,5—0,8
черных металлов 0,2 —
меди и ее сплавов 0,3 —
Нейтрализация 0,25 —
Осветление и снятие покрытий 0,25 —
Протирка венской известью Промывка: — 15—25
в керосине — 100—150
» бензине . • — 50—100
Фосфатирование — 90
Промасливание окисных покрытий Пассивация: — 45—50
цветных металлов • • • ... 0,3—0,5 —
черных » . . 0,2—0,5 —
Лакировка покрытий — 70—110
2 М. П. Грачева
17
Глава II
ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ
ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ
ПОКРЫТИЙ
Поверхность изделий перед нанесением гальванических по-
крытий должна быть тщательно подготовлена. Эта подготовка
состоит из очистки поверхности от различного рода загрязне-
ний— окалины, ржавчины, шлаковых включений, масел, смазок
и т. п., а также из операций, устраняющих неровности, шерохо-
ватости и сглаживающих поверхность-
Для ряда производств подготовка поверхности деталей со-
ставляет 10—20% от общей затраты времени на их отделку.
Операции подготовки делятся на механические, химические
и электрохимические. К механическим относятся все виды шли-
фования и полирования, к химическим и электрохимическим —
обезжиривание, снятие окалины и ржавчины травлением, хими-
ческое и электрохимическое полирование.
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Качество поверхности изделий, поступающих на обработку
в гальванических цех, во многом определяется качеством от-
делки, от которой зависят коррозионная стойкость металла, по-
ристость, декоративность нанесенных покрытий, адгезия. Каче-
ство поверхности определяется ее чистотой и физическими свой-
ствами поверхностного слоя (структура, наклеп и др.).
Чистота поверхности определяется ее ровностью и шерохова-
тостью. Ровность характеризует геометрию больших участков
поверхности, шероховатость — микрогеометрию, которая оказы-
вает особенно большое влияние на ряд свойств металла. Чем
сильнее шероховатость поверхности, тем ниже ее коррозионная
стойкость. На шероховатой и пористой поверхности осаждаются
шероховатые и пористые покрытия. Чем хуже обработана по-
верхность металла, тем толще должно быть покрытие.
Таким образом, тщательно подготовленная поверхность не
только обеспечивает получение покрытий хорошего качества, но
и позволяет экономить металл покрытия.
18
В настоящее время оценка качества поверхности произво-
дится количественно с помощью приборов или визуально сравне-
нием с эталонами.
Для количественной оценки существует ряд приборов: профи-
лометры, показывающие средние высоты шероховатости и даю-
щие возможность графически записывать неровности поверх-
ности на профилограммах с разным увеличением; оптические
приборы, которые показывают форму, глубину и частоту поверх-
ностных дефектов; интерференционные микроскопы, использую-
щие явление интерференции для определения чистоты поверх-
ности, и конденсаторные приборы, в которых поверхность детали
является одной обкладкой конденсатора, а слой серебра, нане-
сенный на диэлектрик,— другой. Воздушная прослойка между
линейкой и измеряемой поверхностью определяется максималь-
ными высотами неровностей. Критерием для определения сред-
ней высоты шероховатостей является емкость конденсатора.
Чистоту поверхности оценивают по ГОСТ 2789—59. Для полу-
чения блестящих покрытий чистота поверхности должна быть не
ниже 7-го класса. После нанесения и обработки гальванического
покрытия чистота поверхности повышается на 3—4 класса. На-
несение окисных покрытий не повышает класса чистоты.
Изменение чистоты поверхности после нанесения защитных
и декоративных покрытий показано в табл. 6.
Таблица 6
Изменение чистоты поверхности после нанесения покрытий
Покрытие
Никелирование:
матовое . .
глянцевое .
Хромирование:
матовое . .
глянцевое .
Цинкование . .
Кадмирование.
Лужение . . .
Класс чистоты поверхности Покрытие Класс чистоты поверхности
до нанесения покрытия после нане- сения покры- тия до нанесения покрытия после нане- сения покры- тия
5-8 Серебрение: матовое .... 5-6 6-7
7—9 10—13 глянцевое . . . 7—9 10-14
7—9 10^13 Воронение стали . . Оксидирование: латуни 6-9 7—9 6-8 6-8
7—8 7—8 алюминия . . . 6—7 6—7
7—9 7-9 Фосфатирование . . 5-6 4-5
6-8 6—8 1
В цехах металлопокрытий используют различные виды меха
нической обработки поверхности: шлифование, полирование, кра
цевание, обработку песком, дробью, галтовкой и др.
2*
19
ШЛИФОВАНИЕ
Шлифованием называют механический процесс снятия метал-
ла режущими кромками зерен абразивов. При этом с поверхно-
сти металла удаляются заусенцы, окалина, сглаживаются риски,
раковины- Поверхность становится гладкой.
Шлифование делят на следующие группы: грубое, или черно-
вое; чистовое, или доводку, и тонкую доводку.
Рис. 1. Двухшпиндельный двусторонний шлифовально-поли-
ровальный станок (типа 385)
При грубом шлифовании удаляются наибольшие неровности
поверхности. Его используют главным образом для отделки по-
ковок и отливок. Грубое шлифование обеспечивает чистоту 7—
8-го класса.
При чистовом шлифовании удаляются неровности средней ве-
личины, образующиеся, например, при штамповке. При этом
обеспечивается чистота 8—9-го класса.
Тонкая доводка является заключительной операцией шлифо-
вания перед полированием. Ее часто называют просаливанием
или матированием, так как поверхность становится матовой и
гладкой. Это наиболее ответственная операция шлифования,
обеспечивающая чистоту 9—10-го класса.
Зернистость абразивов (в метрической системе по ГОСТ
3647—59), применяемых при шлифовании стали, выражается
следующими величинами:
20
Шлифование стали
Зернистость
абразива
Грубое .... 25—16
Среднее . . 12—10
Тонкое . 6—8
Отделка . . 5—4
Матирование . . . 4—3
Технология шлифования состоит из грубой обдирки поверх-
ности детали наждачными или карборундовыми кругами на спе-
циальных шлифовально-полировальных станках и отделочного
шлифования, производимого на
станках с вращающимися эла-
стичными кругами (войлочными,
фетровыми, матерчатыми), на
которые нанесены абразивные
материалы.
Перед шлифованием детали
подвергают обезжириванию и
травлению, так как снятие ока-
лины механическим способом не-
экономично.
Шлифование производят
обычно в несколько переходов,
причем чистота поверхности за
каждый переход поднимается на
1—2 класса. В каждом последу-
ющем переходе детали обрабаты-
вают более тонким абразивом.
Число переходов зависит от со-
стояния поверхности и требова-
Рис. 2. Станок-мотор
ний, предъявляемых к качеству
отделки. Наиболее трудным является
шлифование нержавею-
щей стали, которое осуществляют обычно в 5—6 переходов.
Большое значение при шлифовании металлов имеет правиль-
ный выбор окружной скорости круга:
Обрабатываемый металл
Окружная
скорость
круга,
м^сек
Сталь, чугун, никель, хром......... 18—35
Медь, латунь, томпак, бронза, серебро 14—20
Цинк, олово, свинец, алюминий . . . 10—18
Для получения таких скоростей число оборотов круга должно
быть 1500—2000 в минуту.
Шлифование осуществляют преимущественно на шлифо-
вально полировальных станках, которые конструктивно делятся
на следующие группы: одношпиндельные двусторонние, двух-
шпиндельные двусторонние, станки-моторы, ленточные, ручные
и специальные. Чаще всего используют двухшпиндельный
21
шлифовально-полировальный станок типа 385 (рис. 1) или ста-
нок-мотор (рис. 2). Удлиненный вал электромотора этих станков
служит шпинделем, на котором крепят круги. Удобны одно-
шпиндельный двусторонний шлифовально-полировальный станок
типа 385А и станки типа С42А.
Для бесцентрового шлифования труб используют станки, ра-
ботающие торцом круга (принципиальная схема торцового бес-
центрового шлифования и полирования показана на рис. 3). По-
Рис. 3. Принципиальная схема торцового
бесцентрового шлифования и полирования:
/ — обрабатываемая деталь; 2 — направляющая;
3— полирующий круг; 4 — ведущий круг
лирующий круг станка вращается со скоростью 1500 об/мин, ве-
дущий— 40 об/мин, направление вращения встречное. Обычно
после обработки на таких станках детали только полируют
с применением пасты.
ПОЛИРОВАНИЕ
Назначение процесса полирования состоит в удалении мель-
чайших неровностей с поверхности деталей и ппидании ей зер-
кального блеска. В отличие от шлифования, являющегося меха-
ническим процессом, полирование представляет собой комплекс
механических, химических и электрических процессов, происхо-
дящих под воздействием механических усилий, выделяющегося
при этом тепла и химического влияния применяемых полиро-
вальных паст. Все эти процессы обеспечивают сглаживание по-
верхности. Полированная поверхность отличается зеркальным
?2
блеском. Размер детали при полировании практически не ме-
няется.
Полирование осуществляют мягкими эластичными кругами,
на которые наносят полировальную пасту.
Ниже приведена окружная скорость круга при полировании
различных металлов:
Окружная
Обрабатываемый металл круга
м сек
Чугун, сталь, никель, хром........... 30—35
Медь, латунь, томпак, бронза, серебро 20—25
Цинк, олово, свинец, алюминий . . 18—22
Для получения таких скоростей число оборотов круга должно
быть от 2000 до 2800 в минуту в зависимости от диаметра круга.
Повышение скорости круга равнозначно повышению его твер-
дости.
Гальванические покрытия, как правило, полируют мягкими
кругами, иначе покрытия на ребрах и выступающих местах из-
хелий протираются.
Детали из драгоценных металлов — серебра и золота — или
покрытые этими металлами, чаще всего полируют вручную спе-
циальными полировальниками: стальными и из кровавика. При
полировании золота пользуются только полировальниками из
кровавика, обеспечивающими высокую чистоту обрабатываемой
поверхности.
Полирование подразделяют на подготовительное и чистовое.
В первом случае удаляются следы от шлифования, во втором —
поверхности придается зеркальный блеск.
ШЛИФУЮЩИЕ
И ПОЛИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Шлифующие материалы разделяют на естественные и искус-
ственные. К естественным относятся горные породы и минералы,
обладающие высокой твердостью: алмаз, корунд, наждак, кварц
и др., к искусственным — карбид бора, электрокорунд, стальная
и чугунная дробь и др.
Твердость материала определяется по приведенной ниже ус-
ловной десятибалльной шкале Мооса (минералы расположены
по возрастающей твердости):
1. Тальк.
2. Гипс или каменная соль.
3. Кальцит (известковый шпат).
4. Флюорит (плавиковый шпат).
5. Апатит.
6. Ортоклаз (калиевый полевой шпат)
7. Кварц.
23
8. Топаз.
9. Корунд.
10. Алмаз.
Алмаз обладает наибольшей твердостью среди известных
в природе минералов. В настоящее время естественные алмазы
для шлифовки все чаще заменяют искусственными, из которых
приготовляют микропорошки для точной шлифовки твердых
сплавов.
Естественные абразивные материалы неоднородны по содер-
жанию. Твердость их недостаточна, добыча часто затруднена и
стоимость высока. Поэтому промышленность использует искус-
ственные абразивные материалы.
Карбид кремния — карборунд — обладает высокой твердо-
стью (9,15) и небольшой вязкостью; применяется главным обра-
зом для шлифования хрупких металлов, например чугуна.
Электрокорунд (А120з) по твердости уступает карбиду крем-
ния, но обладает лучшей вязкостью и является самым распро-
страненным из искусственных абразивных материалов.
Карбид бора (В4С) имеет твердость 9,3 и применяется в виде
порошков для доводки деталей из твердых материалов.
Стальная и чугунная дробь и стальной и чугунный песок
применяют для той же цели, что и кварцевый песок.
Размерные характеристики абразивных материалов пред-
ставлены в табл. 7.
Таблица 7
Размерные характеристики абразивных материалов
Обозначение зернистости (номера) Размерная характери- стика аерна, мк Обозначение зернистости (номера) Размерная характери- стика зерна, мк
по ГОСТ 3647—59 (в 0,01 мм) В дюймовой системе по ГОСТ 3647—59 (в 0,01 мм) В дюймовой системе
200 10 2500—2000 100 20 1250—1000
160 12 2000—1600 80 24 1000—800
125 16 1600—1250 63 30 800-630
50 36 630-500 5 230 63—50
40 46 500—400 4 280 50—40
32 54 400—315 3 320 40
25 60 315—250 М40 М40 40—28
20 70 250—200 М28 М28 28—20
16 80 200—160 М20 М20 20—14
12 100 160—125 М14 М14 14—10
10 120 125—100 М10 мю 10—7
8 150 100-80 М7 М7 7—5
6 180 80—63 М5 М5 5—3
В зависимости от номера зернистости абразивные материалы
подразделяются на группы, представленные в табл. 8.
24
Таблица 8
Группы абразивных материалов в зависимости от номера зернистости
Г руппа Номер зернистости
Шлифзерно 200(10), 160(12), 125(16), 100(20), 80(24), 63(30), 50(36), 40(46), 32(54), 25(60), 20(70), 16(80)
Шлифпорошки 12(100), 10(120), 8(150), 6(180), 5(230), 4(280), 3(320) М40, М28, М20, М14, М10, М7, М5
Микропорошки
Примечание. В скобках указаны номера в дюймовой системе.
Полирующие материалы также разделяют на естественные и
искусственные. К естественным относятся крокус, диатомит, тре-
пел, мел, венская известь, каолин, тальк и др., к искусствен-
ным — крокус, окись хрома, окись алюминия.
Естественный крокус содержит 75—97% окиси железа
(БегОз) и является тонким полирующим материалом, который
используют для полирования драгоценных металлов.
Венская известь состоит из окиси кальция (до 95%) с незна-
чительными примесями и входит в состав полировальных паст.
Каолин — продукт, богатый полевым шпатом, является хоро-
шим полирующим материалом.
Искусственный крокус по составу аналогичен естественному,
применяется для приготовления засалочных паст.
Окись хрома используют для приготовления полировальных
паст. Она является наиболее эффективным абразивом для по-
лировки.
Окись алюминия широко применяют для приготовления по-
лировальных паст.
К связующим веществам относятся цементирующие связки и
связующие. Цементирующие связки применяют для удержания
абразивных зерен на поверхности твердых кругов; для мягких
кругов и в полировальных пастах используют связующие.
Цементирующими связками могут служить огнеупорная
глина, жидкое стекло, бакелит, каучук. В качестве связующих
материалов для наклеивания абразива можно использовать
жидкое стекло, животный клей (столярный) и некоторые искус-
ственные клеи — карбамидный и др.
Связками для полировальных паст являются олеиновая кис-
лота, парафин, стеарин, воск и др.
От качества связки во многом зависит качество выполняемой
шлифовально-полировальной операции и ее экономичность.
Связка должна удерживать абразив на круге, не крошиться при
обыкновенной температуре, плавиться в зоне соприкосновения
25
с кругом. В полировальных пастах связки должны легко уда-
ляться с поверхности изделий при обработке их перед гальвани-
ческими покрытиями.
Шлифовальные и полировальные пасты состоят из тонких
абразивов и связующих веществ (соотношение компонентов
в пастах 70—85 : 15—30).
Основные связующие материалы для паст следующие.
Стеарин — твердое вещество с температурой плавления 69° С,
применяется в пастах и в свободном виде для окончательной от-
делки металла.
Парафин — твердая смесь углеводов с температурой плавле-
ния около 50е С, придает пасте вязкость и эластичность, однако
ее труднее удалить с поверхности металла, чем стеарин.
Пчелиный воск и церезин — минеральный воск применяют
для связывания жиров и абразивов.
Олеиновая кислота — прозрачная маслянистая жидкость
красноватого цвета с температурой самовоспламенения 100° С,
является важным компонентом паст, улучшающим их полиро-
вальные свойства.
Сало техническое и солидол Т применяют для размягчения
паст.
Вместо стеарина иногда используют синтетические жирные
кислоты.
В полировальные пасты вводят также специальные добавки,
улучшающие полировальные свойства паст. К ним относятся
скипидар, ОП-7 и ОП-10, контакт Петрова. Состав шлифоваль-
ных и полировальных паст представлен в табл. 9.
Часто в полировальные пасты вводят поверхностно-активные
вещества ОП-7 и ОП-10 в количестве 2—3% от веса пасты. При
этом значительно облегчается удаление пасты с деталей при
обезжиривании, а полировальное действие не изменяется.
Для приготовления паст сначала на слабом закрытом огне
расплавляют парафин, стеарин и олеин. Затем в расплавленную
массу добавляют абразивный материал при непрерывном пере-
мешивании. Приготовленную пасту сливают в противни пли
формы.
На некоторых заводах пасты приготовляют в специальных
пастоварках.
ШЛИФОВАЛЬНЫЙ
И ПОЛИРОВАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
Основным инструментом при шлифовании и полировании яв
ляются круги — твердые, абразивные и эластичные. Абразивные
круги изготовляют из зерен искусственного абразива, скреплен-
ных между собой связкой. Эти круги применяют для чернового
шлифования. Эластичные круги изготовляют из войлока, фетра
26
Таблица 9
Состав шлифовальных и полировальных паст
Компоненты паст Количество, вес. % Назначение паст
Наждач Наждак (пыль) . Парафин Сало говяжье ... Масло минеральное ная паста 35—45 47—52 5 12—3 Для окончательного шлифования (салки) основного металла
Маршалитовая паста
Маршалит ... 80,8 Для матирования чер-
Парафин ... 10,0 ных и цветных метал-
Церезин 0.2 лов
Солидол Т . . . 9,0
Крокусная паста
Окись железа (крокус) 55,0 Для полирования стали.
Стеарин 15,0 меди и ее сплавов и
Парафин 10,0 других металлов перед
Олеиновая кислота 10,0 покрытием
Церезин 10,0
Хромо вая паста
Окись хрома ... ... 70 Для полирования угле-
Стеарин .... 20 родистой и нержавею-
Парафин 8 щей стали, хромовых
Олеин . . . 2 покрытий
Известковая паста
Венская известь 72 Для полирования нике-
Стеарин ... 22 ля, латуни, алюминия
Церезин 2 и его сплавов
Солидол . 2
Скипидар 2
Алюминиевая паста
Окись алюминия 65 Для полирования нике-
Стеарин 10 ля, меди и ее сплавов.
Церезин 15 алюминия и его спла-
Техническое сало 8 ВОВ
Скипидар 2
Синтетические пасты
Синтетические жирные кислоты Для полирования угле-
С17—20 30 родистой и нержаве-
Электрокорундовые микропорошки ющей стали, хромо-
(М7, М10, М14) 70 вых покрытий
Примечание. Синтетические пасты успешно заменяют хромовую, хоро-
шо омыляются, не раздражают кожу рук, по стоимости иа 40% дешевле
хромовой.
27
или бязи и других материалов. На их рабочем поверхности с по-
мощью клеев закрепляют зерна абразива.
Полировальные круги относятся к группе эластичных кругов,
но абразивный слой на них не наносят. Эластичные круги также
могут быть более мягкими и более твердыми в зависимости от
расстояния между строчками прошивки (10—15 мм для мягких,
5 мм для жестких хлопчатобумажных кругов), а также от того,
склеены они пли спрессованы.
Условные обозначения кругов в зависимости от их твердости
приведены в табл. 10.
Таблица 10
Условные обозначения кругов
Круги Условное обозначение Назначение кругов
Чрезвычайно мягкие ЧМ ) Для шлифования твер-
Весьма мягкие ВМ1, ВМ2 ) дых металлов и спла- вов
Мягкие Среднемягкие Средние Ml, М2, М3 СМ1, СМ2 Cl, С2 Для шлифования мяг- ких металлов
Среднетвердые Т вердые СТ1, СТ2, СТЗ Т1, Т2 Для шлифования мяг- ких металлов и спла- вов
Весьма твердые .... Чрезвычайно твердые ВТ1, ВТ2 ЧТ1, ЧТ2 Для обдирки
Обработка шлифовальных кругов состоит из следующих опе-
раций: вырезки центровых отверстий, правки, профилирования и
балансирования круга, нанесения абразива.
Центровые отверстия должны иметь меньший диаметр, чем
шпиндель. Центровку производят для того, чтобы при вращении
круга на станке не было биения.
Обрезку кр^га осуществляют при максимальной окружной
скорости, применяемой для шлифования, иначе при работе круги
будут деформироваться. На ряде предприятий обточку и профи-
лирование кругов производят на специальном станке. Баланси-
ровку обточенных и профилированных кругов делают также на
специальном балансировочном приспособлении. После баланси-
ровки на круг наносят абразив.
Эту операцию осуществляют накаткой или с помощью кисти.
Клеи и способ наклейки выбирают в зависимости от размеров
зерен абразива.
Животный (столярный) клей применяют для наклейки мел-
ких абразивов, жидкое стекло — крупнозернистых.
28
Для приготовления животного клея его сначала замачивают
в воде на 2—12 ч в зависимости от сорта (порошкообразный,
дробленый, плиточный). После набухания в воде раствор клея
греют на водяной бане до 60—70° С. Не следует приготовлять
раствор клея впрок, так как он плесневеет и при частом разо-
гревании теряет клеящую способность.
На подготовленный круг наносят кистью слой клея, дают ему
слегка подсохнуть, наносят второй слой клея и прокатывают по
абразиву. Затем круг прокатывают по специальной обкаточной
доске для выравнивания.
Если необходима двухкратная накатка, то ее повторяют че-
рез 30 мин после частичного высыхания клея.
Количество слоев клея с абразивом определяется необходи-
мой твердостью круга. На мягкие круги можно наносить два
слоя, это повышает их стойкость, но несколько снижает произво-
дительность. На круги со сложным профилем нельзя наносить
больше одного слоя абразива, иначе они теряют точность
профиля.
Лучшие результаты получаются, если при накатке и круги, и
абразив находятся в подогретом состоянии.
Иногда для получения жестких кругов наносят смесь абра-
зива и клея. После нанесения первого слоя клея без абразива
наносят слой смеси клея с абразивом и круг прокатывают по
обкаточной доске со слоем абразива такой же зернистости. При
этом число слоев не должно превышать трех, иначе круг полу-
чается очень грубым.
Соотношение клея и воды в смеси определяется зернисто-
стью абразива (табл. 11).
Таблица 11
Содержание клея в смеси в зависимости от зернистости абразива
Зернистость абразива Количество клея, вес. % Колн чество воды, вес. % Зернистость абразива Количество клея, вес. % Количество зоды, вес. °б
100—50 50 50 6—5 30—25 70—75
40—25 45—40 55—60 5-4 25-23 75—77
16—12 35—33 65—67 3 20 80
10—8 33—30 67—70
После накатки абразива круги нужно хорошо просушить.
Лучшими условиями для сушки являются комнатная темпера-
тура и влажность воздуха 65%- Для ускорения сушки можно
повысить температуру до 40° С. Дальнейшее повышение темпе-
ратуры может вызвать пересушивание и хрупкость круга, выкра-
шивание абразивных зерен из клея. Недосушенные круги не
обладают достаточной прочностью. Если сушка производится
29
при комнатной температуре, время сушки 24—48 ч, при повы-
шенной температуре 5—10 ч.
При использовании жидкого стекла круги сушат в течение
1—2 ч, медленно поднимая температуру до 140° С.
Для достижения лучшего качества шлифовальной поверх-
ности обклеенный круг обрабатывают, заравнивая его куском
старого абразивного круга или пемзы при вращении на станке.
Такую же правку производят и в процессе работы.
Рис. 4. Схема станка для накатывания кругов абразивным зерном
Для накатки кругов существует ряд механизированных уста-
новок различного типа.
На рис. 4 показана схема станка для накатывания кругов ВД.
Круги устанавливают на оправке и зажимают пружинами в по-
движном коромысле станка, совершающего возвратно-поступа-
тельное движение. При каждом рабочем ходе крут перекаты-
вается по абразиву, находящемуся в ящике, установленном на
столе станка. Движение коромысла осуществляется от электро-
двигателя, подъем и опускание — от ножной педали.
Подготовка полировальных кругов. Для полирования в ос-
новном применяют хлопчатобумажные круги — непрошитые и
прошитые (фетровые и войлочные круги применяют в специаль-
ных целях).
30
Непрошитые круги набирают из большого количества дисков
и используют в тех случаях, когда поверхность полируется до
зеркального блеска. Благодаря мягкости таких кругов ими
можно полировать детали самого сложного профиля.
Прошитые круги изготавливают из цельных дисков или кус-
ков материи. Такие круги значительно тверже непрошитых.
В прошитых и непрошитых кругах пробивают центровое от-
верстие. Затем набирают круги на шпиндель станка, укрепляют
зажимами, производят обрезку, профилирование и балансиро-
вание.
Подготовка полировальников. Полировальники для поли-
ровки драгоценных металлов периодически зачищают шкуркой
и полируют, проводя по куску кожи, посыпанному крокусом или
окисью хрома.
Для полирования металлических изделий используют наборы
полировальников различной формы, позволяющие обрабатывать
детали сложного -профиля.
Подготовка шлифовальных лент. Шлифовальные ленты при-
меняют на ленточно-шлифовальных станках. Их изготовляют из
прорезиненного ремня, брезента, кожи, шлифовальной шкурки
на тканевой основе и других материалов, на которые наносят
абразивную оболочку.
Ленты склеивают столярным, казеиновым или эбонитовым
клеем. Склеиваемые участки смазывают горячим клеем и поме-
щают под пресс на 16—20 ч, затем ленту выдерживают 2—3 ч
на воздухе, зачищают шкуркой от клея и срезают в местах
склейки кромки ленты.
ШЛИФОВАНИЕ
АБРАЗИВНЫМИ ЛЕНТАМИ
Шлифование абразивными лентами можно производить на
горизонтальных и вертикальных ленточных станках либо при
свободном натяжении ленты, либо путем поджима ее к месту
обработки. При этом обрабатывается большая поверхность, ста-
нок легко переналадить на ленту другой характеристики, не тре-
буется балансировка. Абразивными лентами удобно обрабаты-
вать фасонные, вогнутые и выпуклые детали.
Скорость ленты обычно находится в пределах 15—30 м/сек.
В зависимости от зернистости ленты можно получить чистоту по-
верхности от 7 до 12-го класса.
При работе на ленточных станках можно пользоваться пас-
тами, в состав которых входит 30—35% связующих и 65—70%
микропорошка. При этом качество полировки улучшается.
Металлические изделия можно обрабатывать абразивными
лентами также всухую и с охлаждающими жидкостями. В этом
31
случае лента должна быть на тканевой основе и с синтетической
связкой. В качестве рабочих жидкостей можно использовать со-
довый раствор, трансформаторное или вазелиновое масло и др.
ОБРАБОТКА ПЛАСТИЧЕСКИМ
ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
Рис. 5. Схема обкаты-
вания трубы трехро-
ликовым приспособ-
лением
Обработку пластическим деформированием при помощи ци-
линдрических роликов широко применяют для улучшения чи-
стоты поверхности, особенно на предприятиях, где детали изго-
товляют из труб (производство кроватей,
велосипедов, детских колясок,электроарма-
туры и т. п.).
Рабочим инструментом являются ро-
лики, изготовленные из шарикоподшипни-
ковой стали, поверхность которых отполи-
рована до 10—12-го класса чистоты.
Для обработки труб применяют трех-
роликовые приспособления (рис. 5). Чи-
стота поверхности при обкатке роликами
повышается на 2—3 класса.
Режим обработки определяют опытным
путем. Число переходов 2—4.
Обкатка роликами является беспылевым процессом, позво-
ляющим механизировать процесс шлифования и полирования
труб и значительно улучшить санитарные условия труда.
ПЕСКОСТРУЙНАЯ
И ДРОБЕСТРУЙНАЯ ОБРАБОТКА
Пескоструйную и дробеструйную обработку применяют чаше
всего для отделки поковок и отливок. Песок или дробь, уда-
ряясь о поверхность металла, сбивает окалину и другие загряз-
нения и вызывает пластическую деформацию. Поверхность ста-
новится шероховатой. Чем крупнее зерна песка или дробь, тем
больше шероховатость поверхности. Обычно этот вид обработки
используют в качестве подготовки под нанесение цинковых или
кадмиевых покрытий, фосфатирование или нанесение лакокра-
сочных покрытий.
Для пескоструйной очистки используют кварцевый песок.
Зернистость песка, мк
Класс чистоты
поверхности
50—75 ............................. 4—5
28—35 ............................. 5—6
20—28 ............................. 7—9
32
Размер
зерен, мм
2,1—2,7
1,6—2,1
1,1—1,7
0,8—1,2
0,6—0,9
0,4—0,6
0,4
Обдувку крупных деталей производят при давлении не выше
3 атм в камерах типа ПА-60, ПА-140; мелкие детали обрабаты-
вают песком во вращающихся барабанах.
Металлическая поверхность после пескоструйной обработки
очень активна, подвержена коррозии и нуждается в немедлен-
ном нанесении защитных покрытий.
Пескоструйная обработка сопровождается значительным вы-
делением кварцевой пыли, вызывающей профессиональное забо-
левание — силикоз.
Хорошие результаты дает обдувка деталей металлическим
песком: при этом воздух не запыляется и расход металлического
песка по сравнению с кварцевым снижается в 60—80 раз. Ме-
таллический песок выпускают под номерами, соответствующими
размерам зерен.
Номер металлического песка
2,5.................
2,0.................
1,5.................
1,0.................
0,8. . . ........
0,5.................
0,3.................
Для очистки изделий металлическим песком можно пользо-
ваться пескоструйными аппаратами.
При дробеструйной обработке, чем мельче дробь, тем чище
получаемая поверхность. Дробь может быть чугунная, стальная,
алюминиевая.
Для дробеструйной обработки используют дробеструйные и
дробеметные установки. Этот вид обработки менее эффективен,
чем обдувка металлическим песком.
ГИДРОАБРАЗИВНАЯ ОБРАБОТКА
Гидроабразивная обработка по сравнению с пескоструйной
имеет ряд преимуществ. Она создает лучшие условия труда, бо-
лее экономична, позволяет получать поверхности лучшего ка-
чества.
Сущность ее состоит в том, что струя воды, в которой во
взвешенном состоянии находится абразив, с силой ударяет о по-
верхность металла и обрабатывает ее.
Качество гидроабразивной обработки зависит от свойств аб-
разива, скорости и длины струи жидкости, угла ее наклона. Для
улучшения качества обработки поверхности в раствор вводят до
1% поверхностно-активных веществ и до 1°/о ингибиторов кор-
розии.
33
Содержание абразива в жидкости по весу 1:2, 1:3, 1:4.
При дальнейшем уменьшении концентрации абразива снижается
производительность.
Чистота поверхности после гидроабразивной обработки мо-
жет быть 8—9-го классов, однако недостатком такой обработки
является неоднородность чистоты обрабатываемой поверхности.
КРАЦЕВАНИЕ
Крацеванием называют обработку поверхности металла круг-
лыми щетками из стальной или латунной проволоки. Крацева-
ние можно использовать для снятия наплывов после пайки,
очистки поверхности от окалины, шлама, заусенцев, для уплот-
нения покрытий при осаждении толстых слоев металла, а также
в качестве декоративной отделки.
В зависимости от области применения процесса используют
жесткие стальные или мягкие латунные щетки.
Перед крацеванием детали очищают от жировых загрязне-
ний и ржавчины.
Крацевание можно производить всухую и со смачивающими
растворами — мыльным или раствором поташа на обычных шли-
фовально-полировальных станках. Для ускорения крацевания
применяют пемзу, наждак и другие абразивы.
Для грубого крацевания употребляют щетки из стальной
проволоки диаметром 0,3—0,6 мм, а для чистовой отделки и уп-
лотнения покрытий — щетки из латунной проволоки диаметром
0,05—0,1 мм. При чистовом крацеванни можно получить поверх-
ность 10—11-го класса чистоты.
Крацевание повышает коррозионную стойкость поверхности
и придает ей износостойкость.
Процесс крацевания широко применяют для промежуточного
уплотнения покрытий при осаждении толстых слоев золота и се-
ребра. Серебряные покрытия крацуют для получения декоратив-
ной поверхности.
Крацовке подвергают детали из меди и ее сплавов, из цинко-
вых сплавов после декоративного оксидирования и черного ни-
келирования. Крацевание используют также для декоративной
отделки литых сувениров.
ОБРАБОТКА В БАРАБАНАХ
Мелкие детали можно шлифовать и полировать во вращаю-
щихся барабанах. При вращении барабанов детали трутся друг
о друга, вследствие чего удаляются заусенцы, окалина, сглажи-
ваются поверхности. Этот процесс называют галтованием.
Галтование можно производить сухим или мокрым способом.
Во втором случае в барабан добавляют в зависимости от тре-
34
дуемой очистки бензин, кислый, щелочной, мыльный растворы
и т. п. Для улучшения качества обрабатываемой поверхности
добавляют также абразивные вещества: наждак, пемзу, древес-
ные опилки, куски кожи, стальные шарики.
На процесс галтования влияют: количество загружаемых де-
талей, число оборотов барабана в единицу времени, состав и
свойства применяемых абразивных материалов и растворов.
Обработке в барабанах подвергают детали, все участки ко-
торых доступны для взаимного трения, иначе эффекта шлифова-
ния и полирования не будет.
При галтовапии чистота поверхности повышается обычно на
2 класса.
Продолжительность галтования устанавливают эксперимен-
тально для каждой детали. По данным ряда предприятий, про-
должительность обработки стали при шлифовании составляет
4—24 ч, при полировании 4—6 ч, для цветных металлов продол-
жительность обработки при полировании равна 2—4 ч.
Барабан загружают изделиями не более, чем на */з объема,
в противном случае детали не будут перекатываться и поверх-
ность их не будет обрабатываться.
Для полирования изделий из стали и алюминия в барабан
добавляют стальные шарики. Объем шариков должен быть
в 2 раза больше объема загружаемых изделий. Диаметр шари-
ков 3—8 мм. Одновременно с шариками в барабан вводят рас-
твор, содержащий 30 г/л мыла и 3 г/л бензина. Скорость вра-
щения барабана 45—50 об]мин. Время обработки от 1 до 8 ч
в зависимости от состояния поверхности и обрабатываемого ме-
талла. Стальные шарики хранят в слабощелочном растворе,
чтобы не ржавели.
При сухом полировании в барабан загружают обрезки кожи,
фетра, войлока (на 1 часть деталей 5 частей кожи по весу).
Обрезки кожи и других материалов меняют периодически через
5—6 загрузок деталей. Для сухого полирования используют
также опилки деревьев несмолистых пород. Объемное соотноше-
ние деталей и опилок 1:4, 1:6.
ГИДРОПОЛИРОВАНИЕ
Гидрополированию подвергают детали разных размеров из
различных металлов с чистотой поверхности 6—7-го классов.
При гидрополировании в перфорированный барабан загру-
жают вместе с деталями фарфоровый бой, стальные шарики и
абразивы. Фарфоровый бой применяют трех размеров: круп-
ный— 18—20 мм, средний—12—15 мм и мелкий — 5—10 мм.
Куски фарфора предварительно галтуют в течение 20—30 ч при
скорости вращения барабана 40—50 об!мин.
35
Отношение объемов загружаемых в барабан деталей и фар-
форового боя составляет 1 : 5, а стальные шарики составляют
30% от объема фарфорового боя.
Перфорированный барабан опускают в ванну, наполненную
подогретым мыльным раствором, содержащим 20—50 г/л мыла
(подогретый раствор улучшает качество полирования). Уровень
мыльного раствора должен быть на 25 мм выше уровня деталей.
В мыльный раствор можно добавлять поверхностно-активные
вещества.
Средняя продолжительность обработки 2—10 ч.
Установка для гидрополирования мелких изделий, работаю-
щая на ленинградском заводе «Красногвардеец» и на ряде дру-
гих предприятий, состоит из ванны с мыльным раствором и двух
барабанов с двумя отсеками. Грани барабанов перфорированы.
Скорость барабана 30 об/мин. Подъем и опускание барабана
осуществляется с помощью ручной лебедки. Второй барабан
предназначен для последующего сухого глянцевания и вмонти-
рован в общую установку.
ХИМИЧЕСКИЕ
И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ
СПОСОБЫ ПОДГОТОВКИ
ПОВЕРХНОСТИ
Тщательная очистка поверхности металлов перед нанесением
покрытия является необходимым условием получения высоко-
качественной отделки.
При осаждении покрытий на металлическую поверхность дей-
ствуют не только механические силы сцепления в неровностях
поверхности, но и силы адгезии основного металла с металлом
покрытия. Действие сил адгезии распространяется на неболь-
шом расстоянии (30—50А), и наличие на поверхности даже
незначительной жировой пленки нарушает их.
Величина адгезионных сил зависит также от физического со-
стояния кристаллов в поверхностных слоях — они меньше у де-
формированных кристаллов. Поэтому одним из условий полу-
чения хорошего сцепления металла покрытия с подложкой яв-
ляется удаление деформированных кристаллов с поверхности,
выявление ее структуры.
Помимо уже рассмотренных способов механической подго-
товки поверхности металла перед нанесением покрытия, в тех-
нологических процессах гальванических цехов большое место
занимают способы химической и электрохимической подготовки.
Загрязнения на поверхности металлов могут быть двух ви-
дов: не соединенные химически с металлами — жировые и соеди-
36
ненные с металлами химически — окалина, ржавчина и другие
продукты коррозии. Первые удаляют обезжириванием, вторые —
травлением.
Обычно химическая и электрохимическая подготовка состоит
из нескольких операций. Количество и назначение их опреде-
ляется состоянием поверхности металла, а также последующими
операциями отделки. Обезжиривание при нанесении гальвани-
ческих покрытий проводят более тщательно, чем при подготовке
к оксидированию или фосфатированию.
Операции обезжиривания являются первыми в технологии
химической и электрохимической подготовки поверхности, так
как только после снятия жировых загрязнений возможно удале-
ние окислов, ржавчины и т. п.
Обезжиривание может быть черновым и чистовым. При чер-
новом обезжиривании снимают основные жировые загрязнения.
К черновым способам относится обезжиривание в органических
растворителях, эмульсионное обезжиривание и обезжиривание
в щелочных растворах. При чистовом обезжиривании, применяе-
мом перед нанесением гальванических покрытий, пользуются
кроме перечисленных способов и электрообезжириванием.
Травление также может быть чистовым и черновым в зависи-
мости от состояния поверхности металла и самого металла.
После самой тщательной очистки на поверхности металла
остается тонкая пленка окисла, которую удаляют перед нанесе-
нием покрытия легким травлением, называемым декапированием.
ОБЕЗЖИРИВАНИЕ
В ОРГАНИЧЕСКИХ
РАСТВОРИТЕЛЯХ
Обезжиривание в органических растворителях является пер-
вой операцией в технологии химической и электрохимической
подготовки поверхности перед нанесением покрытия. Его отно-
сят к. черновому обезжириванию, так как при этом способе
очистка бывает неполной.
Недостатком органических растворителей является их ток-
сичность, а некоторых — и пожароопасность. Поэтому примене-
ние органических растворителей требует специального оборудо-
вания. Кроме того, обезжиривание в органических растворите-
лях, как правило, обходится дороже. Преимуществами этого
способа являются быстрота процесса и меньшая опасность кор-
розии, так как растворители легко улетучиваются, а отмыть ще-
лочные растворы и высушить детали после промывки значи-
тельно труднее.
Чаще всего обезжиривание в органических растворителях
применяют для удаления слоев жира после консервации изделий
и в других случаях, если изделия очень зажирены.
37
Органический растворитель должен хорошо растворять все
жировые загрязнения, не взаимодействовать с обезжириваемым
металлом, не портиться при длительном хранении, легко регене-
рироваться, не быть токсичным. Всем этим требованиям практи-
чески не отвечает ни один растворитель.
Наиболее широко в промышленности применяют керосин,
бензин, а также растворители из хлорированных углеводородов
(трихлорэтилен и тетрахлорэтилен).
Бензин и керосин растворяют большинство жиров. Недостат-
ком их является пожароопасность. Работа с ними может вызы-
вать кожные заболевания, пары их токсичны. Обезжиривание
деталей в бензине и керосине проводят в двух-трех ваннах, по-
следовательно расположенных, причем в последней должен быть
чистый растворитель. Возможна протирка деталей щетками.
После промывки в бензине и керосине детали протирают вето-
шью или опилками деревьев несмолистых пород. Для обезжири-
вания применяют специальные бензиномойки, снабженные бор-
товыми отсосами, металлическими крышками и приспособле-
нием для слива отработанного растворителя.
Трихлорэтилен и тетрахлорэтилен не огнеопасны, в обычны
условиях не взаимодействуют с металлами, за исключением маг-
ния и алюминия, с которыми реагирует трихлорэтилен. При оп-
ределенных условиях трихлорэтилен может разлагаться с обра-
зованием соляной кислоты, вызывающей коррозию аппаратуры
и обезжириваемых деталей. При высоких температурах трихлор-
этилен и тетрахлорэтилен разлагаются с образованием фосгена,
при низких температурах указанные растворители не разла-
гаются.
Тетрахлорэтилен более устойчив, не раз 1агается на свету и
его можно применять для обезжиривания всех металлов, в том
числе магния, алюминия и их сплавов.
Для обезжиривания горячими растворителями применяют
герметизированные аппараты. В Чехословакии используют уста-
новку, которая представляет собой бак, разделенный в нижней
части на две камеры (для чистого и загрязненного раствори-
теля), отгороженные друг от друга фильтром. Изделия кладут
в бак на сетку. Установка снабжена откидной крышкой, которая
закрывается при воспламенении растворителя. Крышка опу-
скается, когда перегорает целлулоидный предохранитель. Для
перекачки растворителя служит ручной насос. После обезжи-
ривания растворитель выпускают через верхний клапан в ка-
меру для загрязненного растворителя, откуда через фильтр он
поступает снова в камеру для чистого растворителя.
Схема установки для обезжиривания изделий в парах и по-
гружением в горячий растворитель представлена на рис. 6. Де-
тали обезжиривают сначала погружением в горячий раствори-
тель, затем в его парах.
38
В автоматической двухкамерной установке в нижней части
находится жидкий растворитель. Вертикальная перегородка 5
разделяет пространство бака на две части и погружена своим
нижним концом в растворитель. Нижнее пространство бака, за-
полненного растворителем, соединено с испарителем 9, вслед-
ствие чего в них устанавливается одинаковый уровень жидкости.
Высота парового пространства определяется охлаждающими
змеевиками 8, на которых пары растворителя конденсируются и
Рис. 6. Схема автоматической установки для
обезжиривания изделий погружением и в па-
рах растворителя:
1— вытяжное отверстие; 2 — решетка; 3 — операци-
онное отверстие; 4 — бак для обезжиривания; 5 —
перегородка; б — цепь; 7—корзина; 8—охлаждаю-
щий змеевик; 9— испаритель; 10 — змеевик для на-
грева.
снова стекают в бак. Загрузка и выгрузка изделий осуще-
ствляется через люк 3. Бесконечная цепь 6 приводит в движение
корзины, которые сначала поступают в жидкий растворитель,
а потом переходят в паровое пространство, где обезжиривание за-
канчивается. После обезжиривания в органических растворите-
лях следует химическая или электрохимическая очистка.
ЭМУЛЬСИОННОЕ ОБЕЗЖИРИВАНИЕ
Необходимость более эффективной очистки поверхности ме-
талла перед нанесением покрытий при условии экономии орга-
нических растворителей привела к созданию комбинированного
39
способа, называемого эмульсионным обезжириванием. При оп-
тимальной комбинации органического растворителя и эмульга-
тора существенно улучшается качество очистки, появляется
возможность избавиться от многих недостатков органических
растворителей. При этом в большинстве случаев нет опасности
коррозии очищаемых металлов.
Эмульсионным обезжириванием можно удалить такие виды
загрязнений, которые нельзя снять, применяя только органи-
ческие растворители или щелочные растворы.
Компонентами эмульсионных препаратов являются органи-
ческий растворитель, эмульгатор, смешивающее вещество и вода.
Примером таких смесей может быть бензин и вода, керосин и
вода, образующие эмульсии. К ним добавляют поверхностно-ак-
тивные вещества, растворяющиеся в воде или растворителе и
усиливающие очистные свойства раствора.
Для эмульсионных препаратов применяют дешевые техниче-
ские растворители — керосин, нефть, карболовое масло. Работу
с эмульсионными препаратами ведут при комнатной темпера-
туре, так как присутствие органических растворителей увеличи-
вает эмульгирование жиров. Эмульгирующие растворы можно
легко смывать с поверхности деталей.
Раствор для очистки изделий окунанием (г)
Керосин................................89,0
Олеин.................................. 7,2
Триэтаноламин.......................... 3,8
Трикрезол.............................. 1,0
Концентрат разбавляют водой в отношении 1:10—1:200.
При разбавлении концентрата в отношении I : 10 очистка длится
от 0,5 до 3 мин.
ОБЕЗЖИРИВАНИЕ
В ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРАХ
Обезжиривание в щелочных растворах отличается от про-
цесса обезжиривания в органических растворителях. В первом
случае наблюдаются сложные химические и физические про-
цессы, во втором — простое растворение жировых загрязнений.
При обработке деталей в щелочных растворах жирные кис-
лоты, входящие в состав животных и растительных жиров, ней-
трализуются, образуя растворимые мыла.
Минеральные неомыляемые жиры в щелочной ванне обезжи-
ривания переводятся в эмульсию. При этом вначале происходит
утончение масляной пленки, а затем отрыв ее от поверхности
металла в месте непосредственного прилегания пленки к ме-
таллу. Последняя операция является наиболее сложной, для ее
осуществления в щелочной раствор вводят эмульгаторы и по-
верхностно-активные вещества, которые не только способствуют
40
отрыву тонкой масляной пленки от поверхности металла, но и
разрывают связь с металлом механических загрязнений, кото-
рые при этом диспергируются в растворе.
Важными факторами работы ванн щелочного обезжиривания
являются pH раствора, действие его на металл, смываемость,
рабочая температура.
Концентрация щелочи имеет большое значение для нормаль-
ной работы обезжиривающего раствора. Высокое содержание
щелочи действует неблагоприятно, так как при этом умень-
шаются эмульгирующие свойства раствора и увеличивается
опасность коррозии цветных и легких металлов. Силикаты ока-
зывают защитное действие при обезжиривании цветных и легких
металлов в щелочных растворах.
Повышение температуры положительно сказывается на про-
цессе обезжиривания. Хотя диспергирующая способность раство-
ров с повышением температуры уменьшается, возрастание цир-
куляции, а также уменьшение вязкости жиров в этом случае
повышают эффективность обезжиривания.
Благоприятное влияние на процесс обезжиривания оказы-
вает механическое передвижение деталей в ванне: оно также
способствует механическому отрыву загрязнений от поверхности
металла. Интенсивное перемешивание раствора обычно не при-
меняют, так как оно вызывает пенообразование.
Важно после обезжиривания полностью удалить с поверх-
ности металла обезжиривающий раствор, так как остатки рас-
твора могут стать причиной брака при последующем осаждении
гальванических покрытий. Смываемость щелочного раствора за-
висит от его состава. Фосфаты хорошо обезжиривают поверх-
ность, хорошо смываются сами и увеличивают смываемость дру-
гих компонентов. Едкий натр и сода смываются труднее. Смы-
ваемость силикатов зависит от содержания в растворах окиси
кремния (SiOz): увеличение концентрации окиси кремния ухуд-
шает смываемость раствора.
В состав щелочных обезжиривающих растворов входят
обычно едкий натр, фосфаты натрия — тринатрийфосфат или
гексаметафосфат, кальцинированная сода, силикат натрия
(жидкое стекло) и эмульгаторы. Силикат натрия также обла-
дает эмульгирующим действием. В качестве эмульгаторов ис-
пользуют декстрин, мыло.
Хорошим эмульгатором является контакт Петрова, содержа-
щий нефтяные сульфокислоты. Его вводят в обезжиривающий
раствор в количестве 15—30 г/л.
Сильнодействующими эмульгаторами являются продукты
ОП-7 и ОП-Ю — производные полиэтиленгликолевых эфиров.
Они хорошо растворимы в воде, обладают высокой смачиваю-
щей и моющей способностью. Их вводят в обезжиривающие
растворы в количестве 5—10 г/л. Эмульсии, которые они
41
образуют, при понижении температуры распадаются, и жир
всплывает на поверхность, что облегчает очистку ванн.
Для очень зажиренных стальных деталей применяют сильно-
щелочные растворы, для обезжиривания стальных деталей с не-
большими жировыми загрязнениями и деталей из цветных и
легких металлов — растворы слабощелочные.
Типовые растворы для щелочного обезжиривания приведены
в табл. 12.
Таблица 12
Составы щелочных растворов для химического обезжиривания
Компоненты Концентрация растворов (а/л) для групп изделий
из стали, сильно загряз- ненные жирами из стали, слабо за- грязнен- ные жирами из меди и ее сплавов из алю- миния
Едкий натр ... .... 100—150 10—15 10—12
Кальцинированная сода 40—50 30—40 — —
Тринатрнйфосфат — 50—70 100 30—50
Жидкое стекло . ... 3-5 2—3 10—20 25—30
Мыло — — — —
Препарат ОП-7 5—7 3—5 — 2-5
Продолжительность обезжиривания 15—60 мин, температура
обезжиривающего раствора 65—85° С.
Высокой обезжиривающей способностью обладают растворы,
в состав которых входит сульфонал (ТУ МХП 2397—52). Эти
растворы применяют для обезжиривания деталей, сильно за-
грязненных различными маслами, смазками, полировальными
пастами.
Раствор для обезжиривания сильно загрязненных
деталей (г/л)
Углекислый натрий...................50
Сульфонал ................ ...... 50
Режим обезжиривания: температура
раствора 70—90е С, продолжительность обезжири-
вания 5—15 мин.
Контроль и уход за растворами обезжиривания заключается
в проверке и корректировании их щелочности, а также в очистке
зеркала ванны от загрязнений. Регенерация растворов неэффек-
тивна, так как стоимость их небольшая.
Струйная очистка. Высокопроизводительным методом обез-
жиривания является струйная очистка. Раствор для струйного
обезжиривания, который разбрызгивается на изделия из форсу-
нок в камерах туннельного типа, не должен содержать пеня-
щихся поверхностно-активных веществ. Обычно применяют 3—
42
5%-ный раствор щелочи. Очистку ведут при 60° С и давлении
3—5 атм в течение 1,5—2 мин.
После обезжиривания детали должны быть тщательно про-
мыты, особенно если в составе растворов для обезжиривания со-
держатся препараты ОП-7 и ОП-Ю, оставляющие на поверх-
ности металла тонкую, прочно связанную с металлом пленку,
ухудшающую сцепление поверхности с наносимым покрытием.
Обезжиривание алюминия и его сплавов. Обычно для обез-
жиривания алюминиевых деталей применяют раствор, указан-
ный в табл. 12. Продолжительность обезжиривания 3—5 мин,
температура раствора 50—60° С.
Увеличение количества едкого натра в обезжиривающем
растворе приводит к растравливанию поверхности. Жидкое
стекло защищает алюминий от растравливания и служит эмуль-
гатором. Общая щелочность ванны должна составлять 1,6—2,5%
(в пересчете на NaOH).
После обезжиривания поверхность алюминия теряет блеск,
полученный в результате механической обработки. Для сохране-
ния блеска, полученного при полировании, алюминий можно
обезжирить в растворе, содержащем фосфаты натрия.
Раствор для обезжиривания алюминия и его сплавов
(г/л)
Фосфат натрия однозамещенный...........10—15
Фосфат натрия двухзамещенный . 10—15
Препарат ОП-7 нли ОП-10................5—10
Режим обезжиривания: продолжитель-
ность обезжиривания 10—15 мин, температура рас-
твора 80—100 С, pH 5,5—8,5.
Для приготовления указанного раствора исходными компо-
нентами служат раствор тринатрийфосфата (концентрация
15 г/л) и раствор ортофосфорной кислоты (концентрация 8 г/л).
Второй раствор вводят при помешивании в первый до получения
нужного значения pH. При этом в растворе образуется указан-
ная смесь одно- и двухзамещенных фосфатов натрия. Затем
в раствор добавляют необходимое количество препарата ОП-7
или ОП-10.
Изделия из литейных и деформируемых сплавов с большим
содержанием легирующих добавок не обезжиривают химически
в щелочных растворах, а двукратно обрабатывают в органиче-
ских растворителях.
ОБЕЗЖИРИВАНИЕ
ВЕНСКОЙ ИЗВЕСТЬЮ
Обезжиривание венской известью — особый вид обезжирива-
ния, связанный с механическими и химическими воздействиями
на поверхность металла. Тонко измолотую венскую известь
43
разводят водой до кашицеобразного состояния и с помощью ве-
тоши протирают ею поверхность изделий. Несмотря на высокое
качество очистки поверхности, этот способ применяют редко из-
за его высокой трудоемкости.
ОБЕЗЖИРИВАНИЕ
В УЛЬТРАЗВУКОВОМ ПОЛЕ
В последнее время в промышленности для высококачествен-
ной очистки поверхности деталей от жировых загрязнений при-
меняется обезжиривание в щелочных растворах при помощи
ультразвука.
Ультразвук обладает колебаниями свыше 15 тыс. гц. При
распространении ультразвуковых волн в жидкости возникает
явление кавитации, сущность которого заключается в образова-
нии в жидкой среде сжатий и разрежений, следующих друг за
другом с ультразвуковой частотой. В период разрежения проис-
ходят разрывы жидкости с образованием пузырьков, при сжа-
тии пузырьки захлопываются. При этом возникают гидравличе-
ские удары и создаются силы, во много раз ускоряющие эффект
очистки. Если жидкость химически активна, то ультразвук уско-
ряет также процессы диффузии и растворения.
Кавитация наблюдается при низких и высоких частотах уль-
тразвука, первые используют для обработки крупногабаритных
деталей, вторые — сложнопрофилированных.
Для получения ультразвуковых колебаний пользуются уль-
тразвуковыми излучателями.
Конструктивно дном ванны может служить диафрагма маг-
нитостриктора, к которому приваривают стенку ванны, или ра-
бочую ванну можно вставлять в ультразвуковую ванну, запол-
ненную водой, которая служит передатчиком колебаний от
диафрагмы к рабочей ванне.
Генераторы выпускаются типа УЗ Г-10, УЗ Г-2,5, УЗГ-1 и др.
В качестве очищающей среды можно использовать органи-
ческие растворители, мыльный раствор концентрацией 30—50 г/л,
а также раствор, содержащий 30 г/л тринатрийфосфата и 5—
7 г/л препарата ОП-7 и др.
Раствор для обезжиривания в ультразвуковом поле
(г/л)
Тринатрийфосфат . . .... 30
Едкий натр.......................... 10
Углекислый натрий .... 30
Препарат ОП-7 или ОП-10................ 3
Режим обезжиривания: температура
раствора 25—80° С.
44
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ
ОБЕЗЖИРИВАНИЕ
Электрохимическое обезжиривание, так же как и химическое,
может быть черновым и чистовым, причем эти процессы отли-
чаются только составами растворов и режимами обработки.
При черновом электрообезжиривании с поверхности металла
удаляется слой загрязнений толщиной в несколько миллиметров,
а при чистовом, на которое детали поступают после предвари-
тельного обезжиривания одним из описанных выше способов,—
очень тонкие, иногда мономолекулярные слои оставшихся жиров
и прилипших к ним механических частиц.
Механизм процесса электрообезжиривания отличается от хи-
мического тем, что к факторам химического обезжиривания до-
бавляется механическое воздействие пузырьков газов, выделяю-
щихся на электродах и отрывающих от поверхности металла
жировые и прочие загрязнения. Кроме того, энергичный разряд
ионов водорода обогащает прикатодное пространство ионами
ОН', которые усиливают омыление жиров.
Из сказанного следует, что основным фактором, влияющим
на ход электрохимического обезжиривания, является применяе-
мая плотность тока.
Кроме плотности тока, большое значение имеет температура
раствора. Как и при химическом обезжиривании, важным фак-
тором для последующих операций является смываемость обез-
жиривающего раствора, определяемая его составом.
Повышение температуры, кроме изменения факторов, описан-
ных при химическом обезжиривании, повышает электропровод-
ность раствора, поэтому электрохимическое обезжиривание ве-
дут при достаточно высоких температурах.
Основными компонентами растворов электрохимического
обезжиривания являются едкий натр и кальцинированная сода,
придающие раствору необходимую щелочность и электропровод-
ность, фосфаты, улучшающие обезжиривание и смываемость
раствора, и силикаты. Поверхностно-активные вещества — пено-
образующие вводят в раствор электрохимического обезжирива-
ния в меньшем количестве, чем в растворы для химического
обезжиривания, так как в получающейся пене аккумулируются
водород и кислород, образующие гремучий газ, способный взры
ваться от искры.
При электрообезжиривании очистку поверхности можно про-
изводить на катоде и на аноде, однако каждый из этих способов
имеет свои преимущества и недостатки.
При обработке изделий на катоде механический эффект вдвое
больше, чем при обработке на аноде, так как объем водорода
в два раза превышает объем выделяющегося кислорода. Повы-
шение щелочности в прикатодном пространстве благоприятно
45
влияет на обезжиривание стали, но может вызвать коррозию та-
ких металлов, как олово, цинк и частично медь.
Большое количество выделяющегося водорода может изме-
нить физические свойства металла. Это происходит потому, что
выделяющийся на катоде водород, проникая на некоторую тол-
щину в глубь металла, нарушает состояние его кристаллической
решетки. Металл становится хрупким и ломким. Это явление
обычно называют водородной хрупкостью.
Примеси, имеющиеся в электродах или химикатах, попадая
в электролит, осаждаются на катоде, образуя пленки, мешаю-
щие дальнейшему осаждению покрытий.
При анодном обезжиривании нет указанных дефектов, зато
механический эффект вдвое меньше, а выделяющийся кислород
окисляет металл и некоторые масла, что затрудняет их уда-
ление.
Анодная обработка может также вызвать растворение ме-
таллов, поэтому цветные металлы вообще нельзя обезжиривать
на аноде.
Обычно электрообезжиривание проводят комбинированным
способом, в процессе которого полярность деталей меняют: само
обезжиривание производят на катоде, а затем кратковременно
деталь переключают на анод. При этом уменьшается водород-
ная хрупкость, растворяются осажденные примеси и слегка про-
травливается поверхность изделий. Для стали это переключение
Таблица 13
Составы электролитов и режимы для электрохимического
обезжиривания
Компоненты электролитов и параметры режимов работы Группы изделий
из стали из чугуна из меди н ее сплавов из цинка и его сплавов
Концентрация электролитов (г/л)
Едкий натр 25—30 40—50 — 12—15
Тринатрийфосфат ...... 50—60 10—15 30—40 40—50
Углекислый натрий . . 20—30 60—70 20—30 —
Жидкое стекло .... 5—8 3—5 — 15—20
Препарат ОП-7 или ОП 10 1—2 — — —
Пеногаситель (силоксан) 0,01—0,03 0,01—0,03 — —
Мыло, г/л . — — 5—10 *—
Режимы обезжиривания
Температура, СС 70—80 70—80 60—70 70-80 , 3—5 1
Плотность тока, а/дмг 3-8 5—10 4—5
Напряжение, в 8—10 8—10 8—10 8—10
Время обезжиривания, мин . . . 5 5 5 1—3
46
осуществляют с помощью перекидного рубильника в одной
ванне. При использовании такого цикла для цветных металлов
необходима вторая ванна.
Анодное обезжиривание (без катодного цикла) применяют
только в тех случаях, где недопустимо возникновение водород-
ной хрупкости.
Составы электролитов для электрохимического обезжирива-
ния металлов и режимы работы приведены в табл. 13.
В качестве электродов используют стальные никелированные
пли никелевые пластины. Применение реверсивного тока при
обезжиривании стальных изделий ускоряет процесс очистки и
исключает возможность наводораживания деталей.
Применение переменного тока промышленной частоты для
электрообезжиривания позволяет повысить коэффициент ис-
пользования электроэнергии и объема ванны, так как процесс
ведется на всех штангах. В отличие от постоянного тока в этом
случае вместо мотора-генератора используют трансформатор.
Применение переменного тока устраняет выделение водорода
и делает процесс взрывобезопасным.
Раствор для обезжиривания переменным током
(г/л)
Тринатрийфосфат................... 25—35
Углекислый натрий................. 25—30
Препарат ОП-7 или ОП-Ю.............1—3
Режим обезжиривания: температура
раствора 70—80° С, плотность тока 3—5 а/дм2, про-
должительность обезжиривания 0,2—2 мин.
В качестве эмульгатора можно применять трилон-Б.
ТРАВЛЕНИЕ
Травление — удаление окалины и ржавчины с поверхности
металла и выявление ее структуры. Травление может быть по-
следней операцией перед нанесением гальванических покрытий
или окончательной операцией в обработке изделий из меди и ее
сплавов (глянцевое травление). В некоторых случаях травление
является промежуточной операцией перед штамповкой, пайкой
узлов, шлифованием и т. д. В зависимости от назначения опера-
ции и обрабатываемого металла выбирают растворы и режимы
травления.
Травление черных металлов
Травление черных металлов проводят чаще в серной кислоте,
реже в соляной. Другие кислоты применяются крайне редко.
При обработке в кислотах происходит химическое разру-
шение окалины. Одновременно травится и основной металл.
47
При этом образуется сернокислое закисное или двухлористое
железо.
Скорость растворения железа значительно больше, чем ско-
рость растворения окалины (при травлении в 10%-ной H2SO4
при 40°С — в 6 раз больше). Поэтому после разрушения окис-
ной пленки (а толщина ее неравномерна) на поверхности стали
кислота получает доступ к металлу и начинается его интенсив-
ное травление.
Водород, выделяющийся на поверхности железа, с силой от-
рывает окалину и ускоряет процесс очистки, но в то же время
он диффундирует в поверхностные слои металла и вызывает во-
дородную хрупкость. По данным ряда авторов, при травлении
в серной кислоте без ингибиторов 4/э всего количества кислоты
расходуется на травление железа под окалиной, и процесс сня-
тия окалины протекает в основном за счет ее механического
отрыва водородом.
В соляной кислоте происходит главным образом химическое
растворение окалины.
Для уменьшения опасности перетравливания металла и появ-
ления водородной хрупкости в растворы для травления вводят
специальные вещества — регуляторы травления. Применение
этих веществ позволяет на 30—40% снизить расход кислоты и
уменьшить травление металла и водородную хрупкость.
Травление в серной кислоте. Травление в серной кислоте
имеет наибольшее распространение, оно экономически выгодно.
Скорость травления в серной кислоте увеличивается с повы-
шением концентрации кислоты до определенного предела, выше
которого скорость травления уменьшается, причем максимум
наблюдается при 25 %-ной концентрации кислоты. Оптималь-
ной концентрацией серной кислоты, при которой металл меньше
разъедается, а скорость растворения значительна, считается
20%.
Повышение температуры заметно увеличивает скорость трав-
ления: подъем температуры травильного раствора на 10° равно-
значен повышению концентрации на 25%. Оптимальная темпе-
ратура травления 50—60°С.
При более высокой температуре увеличивается степень по-
глощения металлом водорода, что вызывает повышенную хруп-
кость металла и создает возможность для образования пузырей
и вздутий.
Соли железа, накапливающиеся в травильном растворе, за-
медляют скорость травления. Раствор, содержащий 200 г/л же-
леза, перестает действовать даже при добавлении свежей кис-
лоты. Предельно допустимая концентрация солей железа, по
данным различных авторов, 90 г/л.
Время травления устанавливают для каждой детали опыт-
ным путем.
48
При травлении в серной кислоте в качестве регуляторов трав-
ления используют присадки КС и ЧМ, изготовляемые нефтяной
промышленностью, и специальные продукты — ПЖ, сульфо-
шлам и др.
Присадка ЧМ включает два состава: «Р» — регулятор трав-
ления и «П» — пенообразователь (оба состава поставляют ком-
плексно в отдельной таре). Количество вводимых в травильный
раствор составов присадки ЧМ зависит от температуры рас-
твора: при 50° С вводят 0,8 кг состава «П» и 0,5 г]л состава «Р»
(на 1 м2 зеркала ванны), для более высоких температур — соот-
ветственно 1,5 кг и 1,5 г/л.
Большинство ингибиторных присадок применяют в темпера-
турных пределах 30—35° С.
Расходуются ингибиторы в процессе травления только на
унос с деталями и парами раствора.
Перемешивание раствора или перемещение в нем деталей
ускоряет процесс травления.
Травление в соляной кислоте. При травлении металла в соля-
ной кислоте поверхность получается более чистой, а опасность
перетравливания небольшая.
Максимум растворения окислов наблюдается при 20%-ной
концентрации соляной кислоты. При этой концентрации ско-
рость травления в соляной кислоте больше, чем в серной. Од-
нако в связи с высокой стоимостью обычно используют 15%-ный
раствор соляной кислоты.
Оптимальная температура для травления в соляной кислоте
30—40° С, дальнейшее повышение температуры приводит к вы-
делению газообразного хлористого водорода.
Ингибиторами для травления в соляной кислоте служат
УНИКОД МН-10, ПБ-8 и ПБ-5 (полимеры бутиламина). Ин-
гибиторным действием обладают также препараты ОП-7, ОП-Ю
и уротропин.
Действие солянокислого раствора прекращается при накоп-
лении в нем 100 г/л железа.
Для приготовления травильных растворов сначала в ванну
наливают необходимое количество воды, затем осторожно при
помешивании вводят кислоту. Если пользуются присадкой ЧМ,
то сначала при помешивании вводят состав «П», а затем со-
став «Р».
Ингибитор ПБ-8 перед введением в травильную ванну рас-
творяют в воде, а ингибитор ПБ-5 — в концентрированной соля-
ной кислоте.
Травление в других кислотах. Травление в фосфорной кис-
лоте производят сравнительно редко из-за ее высокой стоимости.
Однако этот процесс имеет ряд преимуществ перед травлением
в соляной и серной кислотах: меньше опасность перетравлива-
ния, поверхность после травления более устойчива к действию
3
М. П. Грачева
49
коррозии, потому что на ней в определенных условиях обра-
зуется пассивная пленка, которая не только предохраняет ме-
талл от коррозии, но и улучшает сцепление покрытия с основ-
ным металлом.
Оптимальные концентрация и температура травильного рас-
твора фосфорной кислоты такие же, как и при травлении в сер-
ной кислоте.
Для травления отливок черных металлов используют 2—
5%-ный раствор плавиковой кислоты.
Часто для удаления окалины применяют травильный раствор
из смеси кислот, содержащий 5—10% серной кислоты и 10—15%
соляной.
Травление стали
Ниже приведены составы растворов и режимы травления
углеродистых и легированных сталей.
Раствор для травления углеродистой стали,
покрытой толстой окалиной
(г/л)
Серная кислота (d=l ,84).............. 100—125
Соляная кислота (d=l,19)..............100—75
Ингибитор КС.......................... 2—3
Режим травления: температура раство-
ра 30—40° С, продолжительность травления 30—
60 мин.
Раствор для травления углеродистой нелегированной
стали с окалиной и ржавчиной
(г/л)
Серная кислота (d 1,84)............... 150—200
Ингибитор КС.......................... 1—2
Режим травления: температура [раство-
ра 25—60° С, продолжительность травления 30—
60 мин.
Раствор для снятия окалины и ржавчины
(г/л)
Серная кислота (d 1,84)............... 80—100
Ингибитор МН-10.......................15—20
Режим травления: температура раство-
ра 25—60е С, продолжительность травления 20—
30 мин.
Раствор для снятия окалины без нарушения
полировки
(г/л)
Соляная кислота (d=l, 19) ... .......200
Ингибитор ПБ-5.........................15—20
Режим травления: температура раство-
ра 30—35° С, продолжительность травления 15—
25 мин........................................
50
Легированные стали обычно травят в двух растворах —
предварительного, или черного, травления, в котором происхо-
дит разрыхление окислов, и окончательного, или светлого, для
полного удаления окислов и осветления поверхности.
Растворы для травления нержавеющей
хромоникелевой стали
(г/л)
Черное, предварительное, травление
Соляная кислота (d= 1,19)............ 250—300
Серная кислота (d=l,84).............. 400—420
Ингибитор КС.........................1,5—2,2
Режим травления: температура раство-
ра 40—60° С, продолжительность травления 60 мин.
Светлое, окончательное, травление
Соляная кислота (d=l,19)............... 500—550
Азотная кислота (d=l,4)................ 70—80
Ингибитор КС...........................1,0—1,5
Режим травления: температура раство-
ра 50е С, продолжительность травления 3—5 мин.
Раствор для травления хромовых сталей
(вес. %)
Соляная кислота (d= 1,19).............. 13
Серная кислота (d=l,84)................. 4
Азотная кислота (d=l,42)................ 9
Вода....................................До 100
Режим травления: температура раство-
ра 85' С.
В некоторых случаях вместо серной кислоты в раствор вво-
дят ортофосфорную. Этот раствор можно применять для травле-
ния нержавеющей стали всех марок.
Удаление травильного шлама. После травления на стальных
деталях остается шлам — серый порошкообразный налет карби-
дов железа, нерастворимый в серной и соляной кислотах. Тра-
вильный шлам удаляют механически, крацеванием стальными
щетками или специальной химической обработкой. В этом слу-
чае после травления детали обрабатывают в течение несколь-
ких секунд в растворе, содержащем 200—250 г/л хромового
ангидрида и 5—10 мл/л серной кислоты (d= 1,84), затем промы-
вают в концентрированной соляной кислоте и только после
этого подвергают гальваническому покрытию.
Снятие ржавчины. Во время промежуточного хранения между
отдельными операциями на стальных деталях образуется легкий
налет ржавчины, который можно удалить при помощи трав-
ления.
3*
51
Раствор для снятия ржавчины (г/.i)
Соляная кислота (d = 1,19)................ 180
Азотная кислота (d = 1,4).................. 91
Тринатрийфосфат ... ................. 50
Вода........................................До 1 л
Режим травления: температура раствора 50—
60° С, продолжительность травления 30—40 мин.
Тринатрийфосфат можно заменить ортофосфорной кислотой.
После травления детали нейтрализуют в 3%-ном растворе
соды, снова промывают и сушат.
Травление чугуна
Пористость чугунных отливок и остатки песка на их поверх-
ности затрудняют процесс травления. Для ускорения процесса
в травильные смеси добавляют до 10% плавиковой кислоты,
однако и в этом случае обработка происходит крайне медленно.
После травления чугунные детали тщательно промывают и
обязательно нейтрализуют в 1—3%-ном растворе соды в течение
5—10 мин, так как иначе травильные растворы, оставшиеся в по-
рах и трещинах отливок, вызовут в дальнейшем коррозию.
Для улучшения очистки чугунные детали дополнительно об-
рабатывают стальными крацовочными щетками.
Травление цветных металлов
Химическое травление цветных металлов и их сплавов про-
водят путем многократного погружения изделий в травильную
смесь и быстрой, тщательной их промывки в холодной проточ-
ной воде после каждого погружения.
Темные палеты окислов на меди и ее сплавах снимаются
при обработке в 10%-ной серной кислоте. Иногда в этот раствор
добавляют хромпик (50 г/л) или сернокислое (окисное) же-
лезо (100 г/л).
Окалина на меди и ее сплавах, образовавшаяся при высоких
температурах, снимается с трудом. Для травления изделий,
покрытых окалиной, применяют смесь кислот. Травление меди
и ее сплавов может преследовать две цели: травление под галь-
ванопокрытия и травление глянцевое как окончательная от-
делка.
Ниже приведены составы растворов и режимы травления
меди.
Раствор для предварительного травления меди (л)
Азотная кислота (d= 1,4)................... 1
Серная кислота (d = 1,84).................. 1
Соляная кислота (d — 1,19).................10 (мл)
Режим травления: температура раствора
18—20° С, продолжительность травления 3—5 сек.
52
Раствор для глянцевого травления меди (л)
Азотная кислота (d = 1,4)............. 1
Серная кислота (d = 1,84)................... 1
Соляная кислота (d = 1,19)..............10—20 (мл)
Сажа голландская...................... 3—10 (г)
Режим травления: температура раствора
13—18° С, продолжительность травления 2—3 сек.
В раствор для глянцевого травления латуни обязательно
следует вводить соляную кислоту или поваренную соль, так как
в противном случае на поверхности изделий остается матовая
пленка. Увеличение концентрации соляной кислоты приводит
к преимущественному вытравливанию цинка и появлению буро-
красной окраски поверхности.
Чистую матовую поверхность меди и ее сплавов можно по-
лучить при травлении в растворах, содержащих хромовую кис-
лоту или хроматы с добавкой серной кислоты.
Растворы для травления меди и ее сплавов (г/л)
I. Хромовый ангидрид...................... 150—200
Серная кислота (d = 1,84)............... 25—40
II. Бихромат калия........................... 50
Серная кислота (d = 1,84)................. 160
Режим травления: температура раствора — не
более 25° С, продолжительность травления 5—10 мин.
Часто для предварительного травления используют отрабо-
танные растворы для глянцевого травления.
Травильные растворы готовят следующим образом. Сначала
в ванну заливают азотную кислоту, затем постепенно добавляют
серную. При этом происходит сильный разогрев смеси и ее все
время охлаждают.
Травление алюминия
Назначение операции травления алюминия — снять пленки
окислов и придать поверхности изделий серебристый цвет. Трав-
ление можно осуществлять как в кислых, так и в щелочных
растворах. Наиболее распространены щелочные растворы, не
требующие предварительного обезжиривания поверхности.
Глубокое травление осуществляют в 10—20%-ном растворе
едкого натра при 50—80° С. При этом происходит значительный
съем металла, а интенсивно выделяющийся водород отрывает
от поверхности все загрязнения. Процесс длится 1—2 мин.
При травлении в слабощелочных растворах съем металла
составляет 1—3 мк, и поверхность приобретает однородный се-
ребристый цвет.
53
Растворы для травления алюминия (г/л)
1. Едкий натр...............................40—60
Режим травления: температура раствора
Б0—60 С, продолжительность травления — до 2 мин.
II. Едкий натр...............................25—35
Углекислый натрий.........................20—30
Режим травления: температура раствора
40—55° С, продолжительность травления — до 2 мин.
Реакция взаимодействия алюминия со щелочью протекает
следующим образом:
2AI 4- 2NaOH 4- 2Н2О = 2NaA102 + ЗН2.
В щелочном растворе алюминат натрия разлагается:
2NaA102 4- 2Н2О — А12О8- ЗН2О 4- 2NaOH,
и в растворе устанавливается равновесие между свободной и
связанной щелочью. Следовательно, при травлении щелочь рас-
ходуется только на унос с деталями.
Скорость травления увеличивается с повышением концентра-
ции щелочи и температуры.
Для более равномерного травления и улучшения качества
поверхности в щелочные растворы вводят различные добавки.
Серебристо-матовую поверхность можно получить после трав-
ления алюминия в растворе для матирования.
Раствор для матирования (г/л)
Едкий натр...................150
Хлористый натрий.............30
Режим травления: темпера-
тура раствора 60° С, продолжитель-
ность травления 15—20 сек.
После травления в щелочных растворах детали следует тща-
тельно промыть, так как оставшаяся щелочь будет разъедать
поверхность.
При травлении алюминиевых сплавов, содержащих медь и
кремний, поверхность покрывается серым налетом. Поэтому пе-
ред дальнейшей обработкой изделия осветляют в азотной кис-
лоте, концентрированной или разбавленной в отношении 1:1,
1 :3 в зависимости от содержания легирующих добавок в сплаве.
При большом количестве добавок в осветляющий раствор вво-
дят серную или плавиковую кислоту.
Даже технически чистый алюминий после травления покры-
вается темной пленкой, поэтому в процессе подготовки алюми-
ния и его сплавов под нанесение покрытий операция осветле-
ния является обязательной.
54
Кислые растворы для травления алюминия (г/л)
I. Хромовый ангидрид..........................65
Серная кислота (d = 1,84).......-.......... 350
II. Хромовый ангидрид..........................175
Серная кислота (d = 1,84)....................35
Режим травления: температура раствора
65—75° С, продолжительность травления 0,5—2 мин.
Съем металла в таких растворах значительно меньше, чем
в щелочных, поверхность получается чистая и полублестящая,
не требующая осветления. Перед травлением в этих растворах
алюминий необходимо обезжирить.
Электрохимическое травление стали
Наложение электрического тока при травлении стальных де-
талей позволяет значительно улучшить очистку поверхности.
Электролитическое травление стали можно проводить в кис-
лых, нейтральных и щелочных электролитах. При этом детали
в зависимости от характера электролита могут быть либо ано-
дом, либо катодом, либо попеременно тем и другим.
При анодном травлении происходит электролитическое рас-
творение металла и механический отрыв загрязнений выделяю-
щимися пузырьками кислорода. Травление на катоде характери-
зуется восстановлением окислов и механическим отрывом загряз-
нений с поверхности деталей выделяющимся водородом. При
этом возможно появление водородной хрупкости.
Наиболее распространенным способом является анодное
травление, при котором получается совершенно чистая, слегка
шероховатая поверхность, обеспечивающая хорошее сцепление
покрытия с металлом. Однако в этом случае возможно пере-
травливание металла.
При катодном процессе опасность перетравливания металла
исключается, зато происходит наводораживание поверхности.
Поэтому катодное травление недопустимо при обработке пру-
жин и тонкостенных изделий. Кроме того, процесс катодного
травления более продолжителен.
Качество обработки поверхности при травлении стали в сер-
ной кислоте зависит от концентрации кислоты и применяемой
плотности тока. При низкой плотности тока получается грубо
протравленная поверхность, покрытая серым шламом. При
высокой плотности тока поверхность стали пассивируется выде-
ляющимся кислородом, что обеспечивает легкое равномерное
протравливание.
Оптимальные условия анодного травления стали в серной
кислоте: концентрация кислоты 20%, плотность тока 20 а) дм2,
время 15—20 сек в зависимости от состояния поверхности.
55
Раствор при травлении разогревается и его необходимо ох-
лаждать. Более мягкие условия травления, при которых меньше
опасность подтравливания металла, создаются при обработке
стали в следующем растворе.
Раствор для травления стали (г/л)
Серная кислота (d = 1,84)......................150
Хлористый натрий .............................. 20
Режим травления; температура раствора 20—
50° С, плотность тока 5—10 а/дм2, продолжительность
травления 0,5—5 мин, катоды свинцовые.
При катодном травлении применяют аноды из кремнистого
чугуна. Загрузку и выгрузку деталей производят под током.
Концентрацию кислоты поддерживают в заданных пределах
по данным анализа.
Для электролитического травления стали можно применять
переменный ток напряжением 15—20 в, так как при этом умень-
шается растворение и наводораживание металла.
Ниже приведены составы растворов и режимы травления
стали.
Раствор для травления холоднокатаной листовой стали
с применением переменного тока (г/л)
Серная кислота (d = 1,84).................... 35—40
Азотная кислота (d=l,4)......................25—30
Режим травления: температура раствора 15—
20° С, плотность тока 5—10 а[дм2, продолжительность
травления 5—10 мин.
Раствор для катодного травления стальных деталей (г/л)
Азотная кислота (d= 1,4)....................25—30
Режим травления: температура раствора 40—
50 СС, плотность тока 5—10 а/дм2, продолжительность
травления 10—15 мин.
Очень хорошие результаты дает травление стали с переме-
ной полярности в щелочном цианистом растворе. При этом по-
верхность металла становится абсолютно чистой, без каких-либо
пленок, и приобретает серебристый вид, исчезает опасность за-
травливания металла, сварные швы хорошо очищаются и нет
опасности их коррозии при недостаточной отмывке электролита.
Оптимальный состав щелочного цианистого раствора
для травления стали (г/л)
Едкий натр................................30—100
Цианистый натрий..........................20—50
Хлористый натрий.......................... 10
Режим травления: температура раствора 45° С,
плотность тока 4 а/дм2, продолжительность травления
на катоде 45—50 сек, на аноде 10—15 сек.
56
Преимуществом этого способа является также возможность
пользоваться стальными ваннами без футеровки.
Электролит чувствителен к накоплению железа и углекислого
натрия. При накоплении более 100 г/л углекислого натрия элект-
ролит необходимо охлаждать и отфильтровывать выкристал-
лизовавшийся углекислый натрий.
Корректирование электролита заключается в постоянном до-
бавлении необходимого количества цианистого натрия и перио-
дическом добавлении остальных компонентов по данным ана-
лиза.
Электролитическое травление во всех случаях экономически
менее выгодно, чем химическое, и его следует применять только
там, где это оправдано условиями работы.
ДЕКАПИРОВАНИЕ
Декапирование является заключительной операцией подго-
товки поверхности перед нанесением гальванических покрытий.
При недлительном хранении и транспортировке на поверх-
ности деталей, обезжиренных и протравленных, образуется тон-
кая пленка окислов, ухудшающая прочность сцепления покры-
тия с основным металлом. Легкое протравливание металла
в слабом растворе кислоты с целью снятия этой пленки и выяв-
ления его структуры называется декапированием.
Для декапирования стали обычно применяют слабый раствор
соляной или серной кислоты (5—7%), в который погружают
детали при комнатной температуре на 15—20 сек. Затем детали
тщательно промывают и немедленно загружают в ванну для на-
несения покрытий.
Медь и ее сплавы декапируют в 5—10%-ном растворе серной
кислоты. Очень хорошие результаты получаются при декапиро-
вании меди и ее сплавов в 3—5 %-ном растворе цианистого на-
трия или калия.
Цинк декапируют в 3—5 %-ном растворе соляной кислоты
или едкого натра. Для алюминия и его сплавов ограничиваются
операцией осветления, описанной выше.
ХИМИЧЕСКИЕ
И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ
СПОСОБЫ ПОЛИРОВАНИЯ
Механический способ полирования поверхности обладает ря-
дом недостатков. К ним относятся трудность, а иногда и невоз-
можность полирования сложнопрофилированных деталей, тру-
доемкость процесса и высокий процент ручного труда, сильное
загрязнение поверхности металла полировальными пастами,
некоторое искажение структуры поверхностного слоя металла и
57
возможность деформации деталей, разрыв в технологическом
процессе нанесения гальванопокрытий, особенно многослойных,
вредность процесса шлифования и полирования, а также не-
обходимость оборудования участков механической обработки
мощной и сложной вентиляцией.
Все сказанное выше привело к разработке ряда растворов
и электролитов, вытеснивших или заменивших частично меха-
ническое полирование и глянцевание. К ним относятся растворы
и электролиты для химического и электрохимического полиро-
вания металлов.
Механизм обоих процессов имеет много общего, хотя теория
процесса не выяснена до конца и природа полирования различ-
ными учеными объясняется по-разному. Общим является пред-
ставление о том, что вязкие продукты растворения металлов,
собирающиеся в микровпадинах поверхности, способствуют пре-
имущественному растворению микровыступов и сглаживанию
поверхности. При анодном электрополировании плотность тока
на выступах больше благодаря отсутствию вязкого слоя продук-
тов реакции, а поэтому в первую очередь растворяются выступы.
Полагают, что наличие вязкой пленки во впадинах делает их
пассивными и это также приводит к растворению в основном
выступов. Пассивная пленка образуется на аноде вследствие
выделения кислорода и растворяется под действием электро-
лита. При определенном соотношении скоростей процесса обра-
зования и растворения окисной пленки блеск поверхности уси-
ливается, нарушение этого соотношения приводит к подтрав-
ливанию поверхности металла.
При электрополировании ток накладывается извне. При хи-
мическом полировании также возникает электрический ток, что
объясняется образованием на поверхности полируемого изделия
множества локальных гальванических элементов вследствие ее
химической и физической неоднородности и в результате кон-
тактного выделения на ней различных металлов, часто присут-
ствующих в растворах для химического полирования.
Химическое и особенно электрохимическое полирование вы-
являет все пороки материала — поры, трещины, инородные
включения и т. п. Поэтому эти способы дают значительный
эффект при достаточно тщательной механической подготовке.
Они призваны уменьшить трудоемкость полировальных работ,
заменить их там, где механическое полирование невозможно,
создать условия для полной автоматизации процесса гальвано-
покрытий. Преимуществом этих видов полирования является
также независимость времени полирования от конфигурации де-
талей.
Не подвергаются полированию чугун, хром, свинец и сплавы
с присадкой свинца, а также алюминиевые сплавы с высоким
содержанием кремния.
58
Химическое полирование
металлов
Химическое полирование можно считать разновидностью
блестящего травления. Иногда химическое полирование яв-
ляется окончательным процессом отделки металлических де-
талей.
Преимущество химического полирования заключается в том,
что в этом случае нет необходимости применять внешние источ-
ники тока и подвесные контактные приспособления. Следова-
тельно, отделку мелких деталей можно производить насыпью.
К недостаткам данного способа можно отнести значительный
расход химикатов, меньшую отражательную способность поверх-
ности по сравнению с электрополированной.
ХИМИЧЕСКОЕ ПОЛИРОВАНИЕ СТАЛИ
Химическое полирование углеродистой стали не дает боль-
шого эффекта и практически не может заменить механические
способы сглаживания поверхности. Однако в ряде случаев хи-
мическое полирование заметно выравнивает поверхность стали
и позволяет получать лучшие результаты при последующем на-
несении покрытий.
Растворы для полирования стали
(состав первого раствора дан в об. %, состав второго —
в г/л)
I. Ортофосфорная кислота (d=l,65)..........15—25
Азотная кислота (d = 1,4)............... 2—4
Соляная кислота (d = 1,19).............. 2—5
Вода....................................81—86
Режим полирования: температура раствора
70—80е С, продолжительность полирования 1—10 мин.
II. Перекись водорода (30%-ная)................. 13
Уксусная кислота......................... 25
Серная кислота............................. 0,1
Вода......................................До 1 (л)
Режим полирования: продолжительность по-
лирования зависит от исходного материала и колеблется
от 30 до 60 мин.
Смесь азотной и уксусной кислот также дает хорошие ре-
зультаты при полировании углеродистой стали.
Раствор из смеси азотиой и уксусной кислот для полиро-
вания углеродистой стали (мл)
Азотная кислота (d = 1,4).................. 500
Уксусная кислота (d = 1,06)................ 750
Режим полирования: температура раствора
125е С, продолжительность полирования 10 сек.
59
Нержавеющая сталь плохо поддается механическому полиро-
ванию, поэтому желательно для обработки ее поверхности (осо-
бенно для ряда мелких изделий бытового назначения, например
столовых приборов) применять химические и электрохимические
способы полирования.
А. Г. Самариевым и А. Т. Зеленовой разработан раствор для
химического полирования нержавеющей стали марок Х18Н9 и
Х18НЮТ, дающий хорошие результаты. Обработку производят
в водном растворе кислот в присутствии добавок органических
соединений. Необходимое условие для получения блестящей по-
верхности: определенное соотношение кислот в растворе и при-
сутствие в нем специальных добавок органических веществ —
блескообразователей, которыми являются азокрасители.
Решающее действие на механизм травления оказывает азот-
ная кислота. Поддержание оптимальной концентрации азотной
кислоты позволяет получать блестящую поверхность до накоп-
ления в растворе около 100 а/л железа, 23 а/л хрома и 13 а/л
никеля. Органические красители обеспечивают выравнивание
поверхности, подавляют травление стали, т. е. оказывают инги-
бирующее действие. Выравнивающая способность раствора начи-
нает проявляться при содержании красителя не менее 5 а/л.
Химическая полировка не ухудшает механических свойств
изделий, в частности пружин. Нержавеющая сталь в процессе
обработки не наводораживается, а коррозионная стойкость ее
повышается.
Раствор для химического полирования нержавеющей
стали (мл)
Азотная кислота (d = 1,38)................ 40
Серная кислота (d = 1,84)................ 230
Соляная кислота (d = 1,19)............... 660
Оранжевый кислотный краситель.......... 20—25 (г/л)
Режим полирования: температура раствора
70—75° С, продолжительность полирования 2—3 мин
(устанавливают в зависимости от состояния поверхности
изделий).
Качество полировки улучшается при перемешивании или пе-
ремещении изделий в процессе обработки.
Для приготовления раствора в ванну с незначительным ко-
личеством воды при перемешивании вливают серную кислоту.
Затем раствору дают охладиться и вводят в него сначала соля-
ную, затем азотную кислоту и растворенный в воде краситель.
Приготовленный раствор нагревают до 70—75° С. По мере на-
копления в растворе металла увеличивается время полиро-
вания.
Способ корректирования раствора заключается в периоди-
ческом введении в раствор азотной кислоты.
Работоспособность раствора 6—9 дм2/л.
60
ХИМИЧЕСКОЕ ПОЛИРОВАНИЕ МЕДИ
И ЕЕ СПЛАВОВ
Химическое полирование меди и ее сплавов широко исполь-
зуют при изготовлении предметов бытового назначения. Кроме
описанной технологии блестящего травления в двух растворах,
могут быть рекомендованы еще несколько составов.
Раствор для полирования меди (мл)
Серная кислота (d = 1,84)................. 80
Азотная кислота (d — 1,4)................... 20
Соляная кислота (d = 1,19) .... 1
Хромовый ангидрид..................... ... 50—60 (г)
Вода....................................... 200 (мл)
Режим полирования: продолжительность
обработки 1—2 мин, температура 13—18е С.
Хромовый ангидрид замедляет скорость растворения металла
и процесс выделения газообразных окислов азота.
Раствор для полирования латуни и бронз
(вес. %)
Ортофосфорная кислота ... ...........77—79
Азотнокислый калий.......................23—21
Режим полирования: температура раствора
95—100С, продолжительность полирования 0,5—3 мин.
Раствор дли полирования меди, нейзильбера и мельхиора
(вес. %)
Ортофосфорная кислота (d = 1,65) ........ 40
Уксусная кислота (d=l,05) . . . 40
Азотная кислота (d— 1,4)................. 20
Режим полирования: температура раствора
20еС, продолжительность полирования 2 мин. Работо-
способность раствора 10 дм^/л.
Преимуществом последнего раствора является получение
блестящей поверхности при комнатной температуре. Химическое
полирование в указанном электролите использовано взамен
механического полирования при изготовлении заварных мель-
хиоровых чайников.
При старой технологии детали чайников проходили опера-
ции штамповки, шлифования, полирования, пайки, зачистки от
припоя, вторичного полирования и затем никелирования.
Внедрение химического полирования намного упростило про-
цесс: после шлифования детали подвергают химическому поли-
рованию, затем сварке, зачистке, повторному химическому поли-
рованию и никелированию. В результате устранен разрыв тех-
нологического процесса, уменьшен объем ручных полировальных
работ, улучшилось качество изделий.
61
ХИМИЧЕСКОЕ ПОЛИРОВАНИЕ ЦИНКА
И КАДМИЯ
При химическом полировании цинка и кадмия, а также цин-
ковых и кадмиевых покрытий поверхность приобретает блеск,
не тускнеющий в процессе эксплуатации. Применение химически
полированных цинковых покрытий позволило заменить много-
слойное блестящее никелирование при производстве ряда изде-
лий, например скобяных. Основным компонентом растворов для
полирования является хромовый ангидрид, оказывающий не
только полирующее, но и пассивирующее действие.
Раствор для полирования кадмия (г/л)
Хромовый ангидрид ................ 100
Серная кислота .............................1—2
Режим полирования: температура раствора
18—25е С, продолжительность полирования 2—3 сек.
Раствор дли полирования цинка (г/л)
Хромовый ангидрид......................... 150—200
Серная кислота (d = 1,84).................15—20
Азотная кислота (d 1,4)...................130—150
Режим полирования: температура раствора
15—25 С, продолжительность полирования 2—3 мин.
Работоспособность раствора 8—9 дм?/л.
Раствор для полирования цинка и кадмия (г/л)
Хромовый ангидрид...................... 60
Уксуснокислый натрий................... 30
Азотнокислый алюминий................... 5
Азотная кислота (d 1,4)................. 50 (мл/л)
Серная кислота (d— 1,84) ............... 15 (мл/л)
Режим полирования: температура раствора
18—25е С, продолжительность полирования до 1 мин.
Этот раствор дает хороший блеск и хорошее каче-
ство поверхности.
После обработки в растворе для химического полирования
детали нейтрализуют.
Раствор для нейтрализации (г/л)
Едкий натр..............................50—80
Углекислый натрий.......................20—40
Режим нейтрализации: температура раство-
ра 18—25° С, продолжительность обработки 3—5 сек.
Обработка в нейтрализующем растворе помогает также
снять желтоватый оттенок хроматов и цвета побежалости на
поверхности деталей, после чего поверхность приобретает бле-
стящий серебристый цвет. После обработки детали промывают
в горячей и холодной воде и высушивают струей теплого воз-
духа.
62
ХИМИЧЕСКОЕ ПОЛИРОВАНИЕ НИКЕЛЯ
Химическое полирование позволяет получить на изделиях
из никеля блестящую поверхность. Ниже приведен состав рас-
твора, применяемого для полирования никеля.
Раствор для химического полирования никеля
(об. %)
Ортофосфорная кислота (d 1,65)......... 45—60
Азотная кислота (d 1,4) . .... 8—15
Серная кислота (d = 1,84).................15—25
Вода . . .........................10—12
Режим полирования: температура раствора
60—90' С, продолжительность полирования 1—3 мин.
В некоторых случаях в растворы для химического полирова-
ния никеля вводят уксусную кислоту.
Растворы для полирования никеля, содержащие
уксусную кислоту
(состав первого раствора дан в мл, второго — в об. %)
I. Ортофосфорная кислота (d — 1,7).......... 10
Серная кислота (d=l,84)................ 10
Азотная кислота (d= 1,4) . . ...... 30
Уксусная кислота (d = 1,065).............. 50
Режим полирования: температура раствора 80—95° С,
продолжительность полирования 0,5—2 мин.
II. Азотная кислота (d = = 1,4).......... 50—40
Уксусная кислота ледяная.............. . 60—70
На 100 мл раствора добавляют 0,5 мл концентрированной со-
ляной кислоты. Обработку ведут при комнатной температуре.
ХИМИЧЕСКОЕ ПОЛИРОВАНИЕ
АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ
Химическое и электрохимическое полирование в технологии
отделки алюминия и его сплавов имеет особое значение. Все
растворы для обезжиривания и осветления подтравливают по-
верхность алюминия и гасят блеск, полученный при механиче-
ской обработке. Механически полированная поверхность туск-
неет в процессе эксплуатации, покрываясь естественной окисной
пленкой, которая неравномерна по толщине. Без химического
или электрохимического полирования не удается получить на
алюминиевых сплавах имитации золота, а этот вид декоратив-
ной отделки алюминия является весьма распространенным.
При химическом полировании происходит анодное растворе-
ние алюминия местным гальваническим элементом с образова-
нием пористой пленки, катодные участки деполяризуются вос-
становлением окислительного агента. Процесс сначала идет мед-
ленно, затем скорость его возрастает.
Если в растворе присутствуют соли тяжелых металлов, про-
цесс ускоряется, так как последние являются катодными метал-
лами. Роль катода при отсутствии катодных металлов может
выполнять сама оксидная пленка.
63
Химическое полирование алюминия можно проводить в кис-
лых и щелочных растворах. Некоторые растворы для химиче-
ского полирования характеризуются высокой скоростью раство-
рения металла и сглаживанием поверхности, другие — низкой
скоростью растворения и образованием довольно плотной окис-
ной пленки. Чем выше содержание легирующих добавок
в сплаве, тем хуже он поддается химическому полированию.
В кислых растворах для полирования основным компонен-
том является фосфорная кислота. Введение серной кислоты
в раствор не улучшает качество полирования. Заметно улуч-
шается качество поверхности при добавлении азотной кислоты.
В смесях фосфорной и азотной кислот можно обрабатывать
технически чистый алюминий и сплав АМг. Отражательная спо-
собность первого около 87%, второго — несколько ниже.
Раствор для полирования алюминия (об. %)
Азотная кислота (d = 1,4)...................... 2—5
Ортофосфорная кислота (d = 1,75)............... 73—83
Вода...........................................14—29
Режим полирования: температура раствора 90°С,
продолжительность полирования 0,25—15 мин.
После полирования на поверхности может остаться белая
пленка фосфата алюминия, которую удаляют обработкой в рас-
творе, содержащем 30 г/л хромового ангидрида и 30 г/л серной
или фосфорной кислоты при 60° С.
Введение в раствор уксусной кислоты значительно повы-
шает полирующий эффект.
Раствор для полирования алюминия, содержащий
уксусную кислоту (вес. %)
Ортофосфорная кислота (d = 1,75) .... ... 70
Азотная кислота (d = 1,4) ........ . . . 2
Уксусная кислота (d = 1,065) . ......... 15
Вода..................................... 13
Режим полирования: температура раствора
100—120е С, продолжительность полирования 2—6 мин.
При полировании в растворах, содержащих смеси трех кис-
лот— фосфорной, серной и азотной, происходит бурное газо-
выделение, и металл интенсивно растворяется. Эти растворы
применяют для полирования алюминия, содержащего до 0,5%
примесей.
Раствор для полирования алюминия, содержащего 0,5%
примесей (об. %)
Ортофосфорная кислота (d= 1,75).......... . . 78
Серная кислота (d=l,84).................. . . 11
Азотная кислота (d=l,4)...................... 11
Сернокислое железо (окисное)..................0,8 (г/л)
Режим полирования: температура раствора
95—100е С, продолжительность полирования 15—16 сек, ско-
рость растворения металла 18—30 мк/мин.
64
При полировании кремнистых сплавов в растворы вводят
борную кислоту или бораты.
Раствор для полирования кремнистых сплавов
(вес. %)
Ортофосфорная кислота (d = 1,75)............... 41
Серная кислота (d = 1,84) . . 25
Азотная кислота (d = 1,4) ... . . . 30
Борная кислота ................................. 4
Режим полирования: температура раствора
90—95° С, продолжительность полирования 2—5 мин.
Очень хорошие результаты дает полирование в следующем
растворе.
Раствор для полирования (вес. %)
Ортофосфорная кислота (d—1,75) . .........90
Азотнокислый натрий............... . 9,1
Медь азотнокислая окисная.................0,9
Режим полирования: температура раствора
90—100° С, продолжительность полирования 40—60 сек.
В указанном растворе можно полировать технически чистый
алюминий, сплавы АМг, АМц, Д-16.
При погружении в раствор деталей наблюдается незначи-
тельное выделение окислов азота, которое затем прекращается.
Уменьшение выделения окислов азота достигается добавлением
в раствор от 1 до 10% боратов.
В процессе полирования поверхность алюминия покрывается
тонким налетом металлической меди, которая предотвращает
затравливание металла. Налет удаляют, погружая детали на
1—2 мин в 30%-ный раствор азотной кислоты.
Повышение температуры от 50 до 100° С увеличивает эффект
полирования. Для сплава Д-16 оптимальная температура 110° С.
Время полирования в свежеприготовленном электролите 40 сек.
По мере использования раствора время полирования увеличи-
вается, так как в процессе работы расходуются азотнокислый
натрий и медь, накапливаются продукты растворения, увеличи-
вается вязкость раствора. Все эти факторы влияют на его поли-
рующую способность.
По данным автора данной работы и А. М. Гинберга, иссле-
довавших растворы для -химического полирования, съем металла
в указанном растворе при 90° С и времени полирования 40 сек
составляет 5,1 г/м2, коэффициент зеркального отражения при
тех же условиях 85—88%.
Раствор готовят, добавляя соли в фосфорную кислоту при
нагревании. Корректируют раствор добавлением азотнокислого
натрия или азотной кислоты по мере уменьшения полирующих
свойств. Накопление в растворе до 30 г/л алюминия сопровож-
дается незначительным уменьшением блеска поверхности и
65
увеличением времени полирования. При накоплении более
100 г/л алюминия раствор заменяют.
Работоспособность раствора 65 дм2/л.
Кислотные растворы с перекисью водорода не дают зер-
кально блестящей поверхности, но позволяют получать на боль-
шом числе сплавов гладкую серебристую декоративную поверх-
ность, не тускнеющую при эксплуатации. Преимуществом рас-
творов этого типа является возможность работы при комнатной
температуре.
Раствор для полирования алюминия и его
сплавов (мл)
Ортофосфорная кислота (d = 1,7)...........1000
Перекись водорода (30%-ная)................ 50
Режим полирования: температура раствора
18—25' С, продолжительность полирования 15 мин.
В этом растворе можно полировать технически чистый алю-
миний, сплавы АМг, АМц, Д-16.
Щелочные растворы для химического полирования приме-
няют редко, так как они характеризуются высокими рабочими
температурами, бурным газовыделением, большим съемом ме-
талла в процессе полирования. Коэффициент отражения на тех-
нически чистом алюминии 78%, на сплаве АМц — 42%. Сплавы
с большим содержанием меди и кремния в щелочных растворах
не полируют.
Щелочной раствор для полирования алюминия
и его сплавов (г)
Едкий натр................................ 360—450
Азотнокислый натрий....................... 360—450
Азотистокислый натрий.....................170—210
Тринатрийфосфат........................... 70—90
Вода .....................................500
Режим полирования: температура раство-
ра 120—140° С, продолжительность полирования 15—20
сек.
После полирования детали тщательно промывают, так как
остатки полирующего раствора будут разъедать поверхность ме-
талла.
В процессе работы раствор упаривается и в него добавляют
горячую воду. При накоплении в растворе 100 г/л алюминия,
его корректируют, а при 200 г/л заменяют новым.
Электрохимическое полирование
металлов
Электрохимическое полирование для повышения качества по-
верхности металлов находит широкое применение в промыш-
ленности. Его применяют в дополнение к механическому полиро-
66
ванию, иногда взамен, при этом качество поверхности стано-
вится значительно выше.
Преимуществами электрохимического полирования по срав-
нению с механическим являются снижение трудоемкости, полу-
чение более высокой отражательной способности поверхности,
не тускнеющей со временем, повышение коррозионной стойкости
электрополированной поверхности, лучшая адгезия осажден-
ного металла с электрополированной поверхностью.
К недостаткам процесса следует отнести высокий расход хи-
микатов, вредность процесса и необходимость установления
мощной вентиляции.
Обычно перед электрополированием изделия полируют меха-
нически, так как электрополированием нельзя вывести риски и
другие пороки металла. Чистота поверхности перед электропо-
лированием должна быть 8—9-го класса. Весьма выгодно ис-
пользовать этот процесс для обработки небольших деталей
сложной конфигурации.
Электрополированию подвергают сталь, медь и ее сплавы,
никель, алюминий и его сплавы, серебро, цинк и покрытия
этими металлами.
Так же, как при химическом полировании, не сущест-
вует единой теории, объясняющей механизм электрополиро-
вания.
По теории Жаке продукты анодного растворения покрывают
поверхность вязкой пленкой, собирающейся преимущественно во
впадинах. Но так как вязкая пленка обладает низкой электри-
ческой проводимостью, во впадинах плотность тока будет низ-
кой, а на выступах высокой, что способствует преимуществен-
ному растворению выступов.
Другие авторы объясняют сглаживание поверхности неоди-
наковой активностью разных ее участков — впадины пассивны,
выступы активны.
Большинство электролитов для электрополирования состоят
из кислот — одной или нескольких. Щелочные растворы приме-
няют для полирования технически чистого алюминия и сереб-
ряных покрытий.
Ортофосфорная кислота является основным компонентом
большинства растворов полирования. Она образует с тяжелыми
металлами вязкие растворы с высокой анодной поляризацией.
Фосфорную кислоту без добавок применяют для электрополиро-
вания меди.
Для электрополпрования нельзя применять серную кислоту
без добавок, так как образующиеся при этом сульфаты метал-
лов легко выкристаллизовываются даже при небольшом пересы-
щении анодного слоя.
Серную кислоту применяют для полирования никеля и нике-
левых покрытий.
67
Смесь фосфорной и серной кислот является основой много-
численных электролитов для полирования различных металлов.
Для улучшения полировального эффекта к смеси этих двух
кислот добавляют различные присадки органического и неорга-
нического происхождения.
Из неорганических веществ чаще всего добавляют хромовую
кислоту и ее соли, из органических — различные органические
кислоты, углеводы, спирты, эфиры, гетероциклические соеди-
нения.
Основным компонентом электрополирующих растворов на
основе фосфорной, серной и хромовой кислот, которые находят
самое широкое распространение в промышленности, является
фосфорная кислота. Применение серной кислоты снижает стои-
мость раствора. Хромовая кислота способствует пассивации по-
верхности металла, защищает ее от растравливания, дает воз-
можность получать очень блестящие поверхности при меньшей
плотности тока.
Электролиты для полирования значительно менее чувстви-
тельны к загрязнениям, чем электролиты для гальванических
покрытий. К вредным примесям относят: трехвалентный хром
в количестве более 15 г/л, железо — более 50 г/л, алюминий —
более 40 г/л, из анионов хлор и азотную кислоту в количестве
более I г/л.
Накапливающиеся в растворе ионы железа и алюминия
(при полировании соответствующих металлов) не выделяются
на катоде, где выделяется только водород. Увеличение количе-
ства воды в электролите приводит к получению матовой и шеро-
ховатой поверхности.
Электрическая проводимость раствора тем ниже, чем больше
время его работы. После прохождения 200 а-ч через литр элект-
ролита электропроводимость его снижается на 75%. Макси-
мальный срок службы электролита — 150 а-ч/л.
При наличии хромовой кислоты в составе электрополирую-
щего раствора на катоде идет непрерывное восстановление ше-
стивалентного хрома в трехвалентный. Процесс этот протекает
тем слабее, чем выше катодная плотность тока, т. е. чем меньше
площадь катодов. При Дк=200 а/дм2 катодное восстановление
хрома практически равно нулю, поэтому при электрополирова-
нии выгодно увеличивать катодную плотность тока.
Электролитическое полирование сопровождается интенсив-
ной анодной поляризацией, которая особенно велика при поли-
ровании меди.
Выход по току при электрополировании составляет 20—40%,
остальное количество электричества расходуется на выделение
кислорода. Полнее всего ток используется в свежеприготовлен-
ном электролите, через некоторое время (очень небольшое)
выход по току снижается вдвое.
68
ЭЛЕКТРОПОЛИРОВАНИЕ СТАЛИ
Электрополирование углеродистых сталей не дает особенно
хороших результатов в получении блестящих поверхностей. Луч-
шие результаты получаются при электрополировании нержавею-
щих сталей (окончательная отделка различных предметов бы-
тового назначения). Однако электрополирование с целью вырав-
нивания поверхности, улучшения ее сцепления с металлом
покрытия применяют в ряде технологических процессов.
Ниже приведены составы электролитов для полирования ста-
лей и режимы работы.
Электролит для полирования стали Ст. 3, Ст. 5 и стали
марки 35 (вес. %)
Ортофосфорная кислота (d = 1,75)........... 65—70
Серная кислота (d= 1,84)...................15—12
Хромовый ангидрид................ ......... 5—6
Вода.......................................12—15
Режим полирования: температура электролита
65—75° С, анодная плотность тока 35—50 а/дм1, продолжитель-
ность полирования 10—15 мин, катоды свинцовые, SK:Sa =
3 : 10 или 3 : 5.
Удельный вес свежеприготовленного электролита 1,74.
Электролит для полирования хромистых сталей Ж-1, Ж-2
(вес. %)
Ортофосфорная кислота (d = 1,75)........... 40—45
Серная кислота (d = 1,84).................. 37—39
Хромовый ангидрид............................ 3—4
Вода.......................................20—12
Режим полирования; температура электролита
65—75° С, анодная плотность тока 35—50 а/дм?, продолжитель-
ность полирования 10—15 мин.
Электролит для полирования хромоникелевых нержавеющих
сталей (вес. %)
Ортофосфорная кислота (d = 1,75)............. 65
Серная кислота (d— 1,84)...................... 15
Хромовый ангидрид .............................. 5
Глицерин..................................... 12
Вода............................................ 3
Режим полирования: температура электролита
45—70' С, анодная плотность тока 8—10 а/дм?, продолжитель-
ность полирования 10—15 мин.
Приготовление электролита. В горячей воде растворяют
хромовый ангидрид. Отдельно готовят смеси фосфорной и сер-
ной кислот, вводя при помешивании серную кислоту в фосфор-
ную. Затем в раствор хромового ангидрида добавляют неболь-
шими порциями смесь кислот. Глицерин вводят по каплям при
помешивании. Если удельный вес раствора меньше указанного,
раствор кипятят в течение 1—2 ч или упаривают при 80—90° С
до необходимого удельного веса.
69
Корректирование электролита. Корректирование заключается
в периодическом введении фосфорной кислоты и окислении трех-
валентного хрома, а также добавлении воды до получения тре-
буемого удельного веса.
Накапливающиеся в электролите соли полируемых металлов
также влияют на изменение удельного веса, поэтому воду до-
бавляют до удельного веса 1,75 при работе электролита 75—
80 а-ч/л и до удельного веса 1,80 при работе электролита свыше
80 а-ч]л. Для того чтобы не снижать температуру электролита,
вливают горячую воду.
Трехвалентный хром регенерируют в шестивалентный анод-
ной проработкой либо с диафрагмами, либо без диафрагм при
высокой катодной (до 200 а/дм2) и при низкой анодной плот-
ности тока (2 а/дм2). Катоды применяют железные, алюминие-
вые или свинцовые. Для окисления каждых 10 г/л трехвалент-
ного хрома в шестивалентный требуется 88,5 а-ч.
Некоторое количество трехвалентного хрома оказывает пло-
дотворное влияние на течение процесса электрополирования,
поэтому свежий электролит прорабатывают током из расчета
3—5 а-ч.
Железо из электролита не удаляют, и при накоплении его
свыше 50 г/л раствор заменяют новым.
Если электрополирование является окончательным видом от-
делки, например для нержавеющей стали, то детали рекомен-
дуется обработать в 10%-ном растворе едкого натра при 60—
70° С в течение 10 мин. Такая обработка предотвращает потуск-
нение поверхности и появление на ней белых пятен.
Неполадки при электрополировании стали. Если при элект-
рополировании поверхность стала светлее, но осталась грубой
и с недостаточным блеском, то причинами этого могут быть:
неправильно собранная электросхема (перепутаны полюса), от-
сутствие трехвалентного хрома (в свежеприготовленном элект-
ролите), избыток трехвалентного хрома (электролит отработан-
ный, нуждается в регенерировании).
Причинами отсутствия блеска поверхности стали могут быть
также низкие плотность тока и температура электролита.
Блестящая, но шероховатая поверхность свидетельствует
о недостаточном времени полирования. Образование на блестя-
щей поверхности стали матовых участков указывает на низкий
удельный вес электролита — электролит следует упарить.
Появление полос, газовых мешков и некоторых других де-
фектов свидетельствует о неправильной конструкции подвесок.
Снижение отражательной способности поверхности из-за по-
явления на ней крупинчатости указывает на накопление в элект-
ролите избытка железа; такой электролит надо заменить.
На ряде московских предприятий для полирования различ
ных металлов используют электролит со щавелевой кислотой,
70
работающий при комнатной температуре. Электролит не дает
зеркального блеска поверхности, однако заметно сглаживает ее.
Составы электролитов и режимы полирования различных
металлов представлены в табл. 14.
Таблица 14
Составы электролитов со щавелевой кислотой
и режимы полирования
Компоненты электролитов и параметры режимов работы Группы изделий
из угле- родистой стали нз нержа- веющей стали из меди и ее сплавов из ни- келя
Концентрация электролитов (мл)
Серная кислота (4 = 1,84) 170 750 — 750
Ортофосфорная кислота (4= 1,75) 750 — 1000 —
Щавелевая кислота (г) 30 50 25 50
Вода 20 250 40 250
Режимы полирования
Анодная плотность тока, а/дм* . . . 30—35 40—80 30 40—50
Продолжительность, мин 10 10—15 0,5—1 0,4—0.5
ЭЛЕКТРОПОЛИРОВАНИЕ МЕДИ
И ЕЕ СПЛАВОВ
Медь и ее сплавы электрополируют в ортофосфорной кис-
лоте (d = 1,6) без каких-либо добавок. Предварительно электро-
лит прорабатывают с медными анодами при катодной плотности
тока 1 а!дм2 до появления голубовато-синего цвета, что свиде-
тельствует о накоплении некоторого количества меди (3—4 а/л),
без которого электрополирование невозможно. Катодами слу-
жат медные пластины.
Режим электрополирования меди: температура
электролита 15—25° С, анодная плотность тока 1,5—2 а/дм2
(для сплавов меди 0,8—1,2 а!дм2), продолжительность полиро-
вания 2—8 мин.
Электролит для ускоренного электрополирования меди
(вес. %)
Ортофосфорная кислота....................... 74
Хромовый ангидрид .......................... 6
Вода........................................ 20
Режим полирования: температура электролита
20—40е С,^анодная плотность тока 10—25 а/дм2, продолжатель
ность полирования 1—3 мин, катоды свинцовые.
Удельный вес готового электролита 1,6—1,62.
71
Приготовление электролита. Хромовый ангидрид растворяют
в горячей воде, раствор вводят небольшими порциями при поме-
шивании в фосфорную кислоту. Затем электролит упаривают до
получения необходимого удельного веса. Готовый электролит
прорабатывают с медными анодами током из расчета 10 а-ч на
литр раствора.
Корректирование электролита. В электролит добавляют воду
до рабочего уровня, периодически вводят фосфорную кислоту
и осуществляют анодное окисление трехвалентного хрома при
увеличении его концентрации свыше 15 г/л.
Неполадки при электрополировании меди. Точечное рас-
травливание металла могут вызвать низкие плотность тока и
температура электролита, а также разбавление раствора водой
(уменьшение его удельного веса).
Отсутствие блеска на полируемой поверхности свидетель-
ствует о чрезмерном накоплении в электролите трехвалентного
хрома. Подгар и неравномерный блеск деталей могут обуслов-
ливаться неправильной конструкцией подвесок и недостаточным
контактом деталей с подвесками.
ЭЛЕКТРОПОЛИРОВЛНИЕ НИКЕЛЯ
Никель и никелевые покрытия электрополируют в 70 %-ной
серной кислоте. Скорость растворения никеля 2,5—3,5 мк/мин.
Режим полирования: температура электролита 25—
40° С, анодная плотность тока 30—40 а/дм2, продолжительность
полирования 30—40 сек, катоды свинцовые, отношение SK:Sa=
= 1:3.
( Для усиления блеска поверхности в электролит вводят
15 г/л глицерина. При составлении электролита глицерин добав-
Ъптют в раствор серной кислоты по каплям при помешивании.
Электролит для электрополирования никелевых покрытий (г)
Ортофосфорная кислота (d = 1,75)............ 750
Серная кислота (d = 1,84) ... . . . . . . 900
Лимонная кислота............................. 20
Режим полирования: температура электролита
20—25' С, анодная плотность тока 35—50 а/дм?, продолжитель-
ность полирования 20—60 сек, катоды — никелевые или свин-
цовые, SK : Sa = 1 : 5.
Приготовление электролита. В смесь кислот вводят лимон-
ную кислоту, растворенную в небольшом количестве воды, за-
тем электролит прорабатывают с никелевыми анодами током
из расчета 8—10 а-ч на литр раствора.
Неполадки при электрополировании никеля. Отсутствие
блеска или недостаточный блеск поверхности свидетельствует
о перегреве электролита или низкой плотности тока. Это явление
может наблюдаться в свежеприготовленном и непроработанном
электролите.
72
Высокая температура электролита и увеличение времени по-
лирования могут вызвать повышение съема металла.
ЭЛЕКТРОПОЛИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ
И ЕГО СПЛАВОВ
При электрополировании алюминия на аноде протекают
два процесса: образование окисной пленки и ее растворение
в электролите. Если скорость растворения окисной пленки
больше скорости ее образования, то окисные пленки имеют огра-
ниченную толщину и в этих условиях происходит полирование.
Электрополирование алюминия можно проводить в кислых
и щелочных электролитах.
Кислые электролиты обладают заметным сглаживающим
действием и высокой скоростью растворения металла. Они поз-
воляют получить высокий коэффициент отражения на большин-
стве алюминиевых сплавов. Недостатком их является сравни-
тельно высокая (по отношению к щелочным) стоимость мате-
риалов и повышенный расход электроэнергии, токсичность
выделений и жесткие требования к вентиляции, а также необхо-
димость футерования ванн свинцом.
Щелочные электролиты значительно дешевле кислых, рас-
ход электроэнергии при работе с ними меньше, ванны не тре-
буют футеровки. Однако в щелочных электролитах можно по-
лировать ограниченное число сплавов с низким содержанием
легирующих добавок. Коэффициент зеркального отражения при
полировании алюминия в щелочных электролитах несколько
ниже, чем при обработке в кислых.
Кислые электролиты для электрополирования алюминия и
его сплавов. Основным компонентом кислых электролитов яв-
ляется ортофосфорная кислота. Серная кислота повышает элект-
ропроводность раствора, а хромовая кислота оказывает влия-
ние на эффективность полирования: она пассивирует поверх-
ность металла и препятствует его подтравливанию.
Кислый электролит для полирования алюминия
(вес. %)
Ортофосфорная кислота (d = 1,75)............. 57
Серная кислота (d - 1,84)................... 27
Хромовый ангидрид ........................... |9
Вода.......................................... 7
Режим полирования: температура электролита
70—75 С, анодная плотность тока 10—20 а/дмг, катоды свин-
цовые.
Накопление алюминия и трехвалентного хрома ухудшает
полирующее действие электролита.
Приготовление электролита. В фосфорную кислоту вводят
при помешивании хромовый ангидрид, растворенный в мини-
73
мальном количестве горячей воды, а затем небольшими порци-
ями при помешивании серную кислоту.
Время полирования зависит от марки алюминия и степени
истощения электролита. Чем меньше присадок в сплаве, тем
быстрее и лучше он полируется. В свежеприготовленном элек-
тролите время полирования меньше. С накоплением в элек-
тролите алюминия и трехвалентного хрома плотность тока при
постоянном напряжении снижается, время полирования увели-
чивается.
Корректирование электролита. После полирования 1 м2/л
добавляют 100 мл свежего электролита. Корректирование
производят также окислением трехвалентного хрома.
Неполадки при полировании алюминия в кислом электро-
лите. Причиной растравливания поверхности и подгара ее в ме-
стах соединений может быть плохой контакт деталей с под-
веской. Точечное растравливание металла появляется, когда
хромовый ангидрид, введенный непосредственно в электролит,
не успевает раствориться и находится во взвешенном состоянии.
Электролит необходимо прогреть до полного растворения хро-
мового ангидрида.
Часто на поверхности после электрополирования появляется
ряд вертикальных борозд — следы прохождения газовых пу-
зырьков по поверхности. Причиной этого является затруднен-
ное отделение пузырьков газа. Устранить это явление можно,
оборудовав штанги приспособлением для встряхивания.
Накопление в электролите вредных примесей и высокая тем-
пература электролита вызывают появление на поверхности алю-
миния цвртов побежалости или матовых пятен. Для удаления
их детали после электрополирования опускают на несколько
секунд в 10%-ный раствор едкого натра или раствор фосфор-
ной кислоты концентрацией 35 мл]л.
Коэффициент отражения после полирования в указанном
электролите для технически чистого алюминия равен 94%, для
сплава АМг— 88% и для сплава АМц — 90%.
Электролит для полирования сплавов алюминия с высоким
содержанием кремния (вес. %)
Плавиковая кислота................................. 13
Глицерин .......................................... 54
Вода............................................... 33
Режим полирования: температура электролита
25° С, анодная плотность тока 20 а/дмг, продолжительность
полирования 10 мин.
Сплавы алюминия с высоким содержанием кремния, кото-
рые плохо полируются в стандартном электролите, полируют
в специальном растворе.
Раствор перемешивают, изделия после полирования быстро
промывают.
74
Щелочные растворы для электрополирования алюминия и
его сплавов. В щелочных электролитах на поляризационной
кривой предельный ток ниже, чем в кислых, а скачок потенци-
ала больше. Это указывает на облегченность условий полиро-
вания и одновременно на более высокие диэлектрические свой-
ства пленок, образующихся на алюминии.
Компонентами щелочных растворов являются едкий натр,
углекислый натрий, фосфаты.
Эффект полирования появляется только в присутствии фос-
фатов, образующих вязкие продукты, необходимые для осу-
ществления процесса полирования. При введении в электролит
солей алюминия — фосфатов или сульфатов — улучшается от-
ражательная способность, расширяется диапазон плотностей
тока, применяемых для полирования. Введение едкого натра
повышает электропроводность электролита.
Щелочной электролит для полирования алюминия
и его сплавов (г/л)
Углекислый натрий безводный............... 200—250
Тринатрийфосфат...........................100—120
Алюмокалиевые квасцы....................... 15—18
Режим полирования: температура электролита
80—90" С, анодная плотность тока 3—5 а/дм?, продолжитель-
ность полирования 6—8 мин.
Электролит работает без корректирования 200—250 а-ч/л.
Приведенный выше электролит широко применяется в про-
мышленности. Недостатками его являются значительная кон-
центрация солей, вязкость раствора и затруднения при отмывке
деталей. Карбонаты при электрополировании образуют на де-
талях довольно компактную белую пленку, которая трудно сни-
мается с поверхности.
На предприятиях Москвы широко используется электролит,
который дает лучшие результаты при полировании алюминия.
Электролит для полир ования алюминия (г/л)
Тринатрийфосфат........................... 150—200
Алюмокалиевые квасцы..................... 40—50
Едкий натр................................ 15—20
Режим полирования: температура электролита
70—100° С, анодная плотность тока 2—4 а/дм?, продолжитель-
ность полирования 10—12 мин, катоды из нержавеющей стали,
Sa : SK = 3 : 1.
Приготовление электролита. В теплой воде отдельно рас-
творяют тринатрийфосфат и алюмокалиевые квасцы. Затем при
помешивании в раствор тринатрийфосфата вводят раствор
квасцов. Необходимое количество щелочи растворяют в горячей
воде, и в нагретый до 70—80°С электролит добавляют поло-
вину раствора щелочи. Затем электролит прорабатывают то-
ком 2—3 ч, после чего вводят оставшееся количество щелочи.
75
Корректирование электролита. Электролит быстро упарива-
ется, поэтому в него добавляют горячую воду до рабочего
уровня. При падении плотности тока в раствор добавляют
1—2 г/л едкого натра. Ванну корректируют после полирования
50—60 дм2/л. Один раз в месяц электролит отстаивают, декан-
тируют. Осадок, составляющий примерно */з объема, выливают
и добавляют свежий электролит до рабочего уровня.
Неполадки при полировании алюминия в щелочном электро-
лите. Если на поверхности деталей выкристаллизовываются
соли, а поверхность под солями подтравливается, то объяснить
это можно тем, что электролит не был достаточно прогрет и
проработан. Появление цветов побежалости на поверхности алю-
миния указывает на недостаточную плотность тока или накопле-
ние в электролите карбонатов. Дефект этот можно устранить,
погрузив детали после электрополирования и промывки в 10—
30%-ный раствор азотной кислоты.
Недостаточный блеск алюминия может быть обусловлен низ-
кой плотностью тока и низкой температурой электролита,
а также истощенностью раствора. Более высокое качество поли-
руемой поверхности можно получить в щелочном электролите
на основе гексаметафосфата натрия.
Электролит иа основе гексаметафосфата натрия
для полирования алюминия (г/л)
Гексаметафосфат натрия......................... 50
Пирофосфат натрия..............................100
Едкий натр.................................... 30
Трилон-Б .................................... 1
Режим полирования: температура электролита
40° С, анодная плотность тока 15—20 а/дм2, продолжительность
полирования 5—6 мин.
Для приготовления электролита каждый компонент от-
дельно растворяют в теплой воде, затем растворенные компо-
ненты соединяют в рабочей ванне.
Исследования последних двух растворов щелочного полиро-
вания, проведенные автором данной работы и А. М. Гинбергом,
показали, что коэффициент зеркального отражения на техни-
чески чистом алюминии в электролите на основе тринатрийфос-
фата и квасцов составляет 65—72%, а в электролите на основе
гексаметафосфата и пирофосфата натрия 80—82% • Съем ме-
талла за оптимальное время полирования в первом электролите
в 15 раз больше, чем во втором. Преимуществом электролита
на основе гексаметафосфата является также более низкая рабо-
чая температура процесса. Однако экономически первый элек-
тролит намного выгоднее электролита на основе гексамета-
фосфата.
Работоспособность раствора, содержащего тринатрийфос-
фат, квасцы и едкий натр, 100 дм2/'л, работоспособность рас-
твора на основе гексаметафосфата — 80 дм2/л.
76
Глава III
НАНЕСЕНИЕ
ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ
ПОКРЫТИЙ
ЦИНКОВАНИЕ
Цинк — металл серебристо-белого цвета. Атомный вес цинка
65,38, удельный вес 7,14 г!см\ температура плавления 419° С,
электрохимический эквивалент 1,22 г!а-ч, нормальный потен-
циал 0,76 в.
По своим химическим свойствам цинк — амфотерный ме-
талл, легко реагирующий с неорганическими кислотами и ще-
лочами. Сернистые соединения действуют на цинк разруша-
юще. В паре с железом цинк является анодом и защищает его,
растворяясь сам. Скорость коррозии цинковых покрытий от 0,2
до 19 мк/год, в зависимости от степени загрязнения и влажно-
сти атмосферы.
Цинкование нашло широкое применение для защиты ме-
талла от атмосферной коррозии и в пресной воде. Анодный ха-
рактер цинка проявляется при температуре воды до 60° С. При
более высокой температуре потенциал цинка сдвигается, и цинк
становится катодом по отношению к железу.
В закрытых приборах или упаковке, пропитанной лаками,
цинк взаимодействует с имеющимися в лаковых пленках орга-
ническими кислотами и разрушается. В морской воде защитные
свойства цинка низки, и цинкование в этих случаях не при-
меняют.
До последнего времени цинкование в качестве декоратив-
ного покрытия не применялось, так как продукты коррозии
цинка портили внешний вид покрытия. В настоящее время раз-
работан ряд электролитов, позволяющих получать блестящие
Цинковые покрытия непосредственно из электролитов. Предло-
жены также растворы для химического полирования и пассива-
ции цинковых покрытий с целью сохранения их декоративных
свойств в процессе эксплуатации. Все это расширило область
применения цинковых покрытий, и в ряде случаев они с успе-
хом заменили никелевые в производстве предметов бытового
назначения.
77
Основным способом повышения коррозионной стойкости
цинковых покрытий и сохранения их внешнего вида является
хроматная пассивация.
Для особо жестких условий эксплуатации цинковые покры-
тия фосфатируют и окрашивают.
Цинковые покрытия используют также для отделки изде-
лий из закаленной и высокоуглеродистой стали, так как нане-
сение других видов покрытия на эти материалы весьма затруд-
нительно. Для отделки указанных изделий применяют составы
электролитов и режимы работы, при которых образуется наи-
меньшее количество водорода.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА
ЭЛЕКТРОЛИТОВ ЦИНКОВАНИЯ
Цинкование проводят в кислых и щелочных электролитах.
Сернокислые электролиты просты по составу, дешевы, ста-
бильны в работе, позволяют применять сравнительно высокие
плотности тока. Выход по току в них близок к 100%, однако
рассеивающая способность их чрезвычайно низка. Осадки из
кислых электролитов обладают известной пластичностью, хоро-
шей адгезией. Структура их крупнокристаллическая, цвет
темный.
Цианистые электролиты обладают высокой рассеивающей
способностью. Осадки, полученные из этих электролитов, отли-
чаются мелкокристаллической структурой. Недостатком циани-
стых электролитов является высокая токсичность, низкий вы-
ход по току (около 75%) и нестабильность состава-..вследствие
разложения цианистых соединений.
Щелочные цинкатные электролиты просты по составу, ста-
бильнее в работе, чем цианистые, однако осадки в них крупно-
зернистые, склонны к образованию губки. Работа с этими элек-
тролитами ведется при подогреве и небольших плотностях тока.
Аммиакатные электролиты обладают лучшей рассеивающей
способностью, чем сернокислые и цинкатные. Осадки в них по-
лучаются светлые, мелкокристаллические; выход по току бли-
зок к 100%. Преимуществом является их нетоксичность. Эти
электролиты в настоящее время получили широкое распростра-
нение в промышленности.
Борфтористоводородные электролиты более сложны по со-
ставу и приготовлению, чем сернокислые Стоимость их зна-
чительно выше. Преимуществами этих электролитов являются
более высокая рассеивающая способность, чем в сернокислых,
и получение мелкокристаллических светлых осадков, а также
возможность применения высоких плотностей тока. Выход по
току около 100%.
78
Кремнефтористоводородные электролиты получили некото-
рое применение в промышленности в последние годы. Выход
по току в них и рассеивающая способность примерно такие же,
как в сернокислых, однако осадки получаются мелкокристал-
лические и светлые.
СЕРНОКИСЛЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Основным компонентом сернокислых электролитов является
сернокислый цинк, обладающий высокой растворимостью (при
25°С — 36,3%)- Потенциал цинка более отрицателен, чем по-
тенциал водорода, однако перенапряжение водорода на цинке
высоко, и поэтому цинк можно осаждать даже из очень кислых
растворов простых солей, хотя при этом получаются крупно-
кристаллические, иногда губчатые темные осадки. Так как элек-
тропроводность растворов сернокислого цинка довольно низка,
в электролит вводят добавки, повышающие его электропровод-
ность и улучшающие качество покрытий.
Для повышения электропроводности вводят сернокислый
натрий. Алюмокалиевые квасцы или сернокислый алюминий
также повышают электропроводность раствора. Кроме того, они
улучшают качество осадков и поддерживают определенное зна-
чение pH в электролите.
Качественные цинковые покрытия получаются в интервале
значений pH от 3,5 до 4,2. При более высокой кислотности наб-
людается повышенное растворение анодов4 и накопление цинка
в электролите, при более низкой — выпадение гидроокиси цинка
и образование грубого катодного осадка. Алюмокалиевые
квасцы и сернокислый алюминий, гидролиз которых начина-
ется при pH 4,0—4,5, обладают хорошим буферным действием.
Введение органических добавок — декстрина, дисульфонаф-
талиновой кислоты и других — способствует повышению катод-
ной поляризации, улучшению структуры осадков и увеличению
рассеивающей способности электролита.
Цинковые аноды, которые растворяются с высоким выхо-
дом по току, не пассивируются, и в этом случае нет необходи-
мости вводить в электролит хлориды.
Значительную роль в получении качественных осадков иг-
рает режим электролиза: повышение температуры оказывает
положительное влияние на процесс.
В приводимом ниже составе электролита существует опти-
мальное соотношение между кислотностью электролита и при-
меняемой катодной плотностью тока: при повышенной кислот-
ности значения Дн выше. Перемешивание электролита дает
возможность работать на повышенных плотностях тока: в стацио-
нарных ваннах допустимая плотность тока 1,0—2,5 а!дм2, при
перемешивании 5—10 а!дм2.
79
Примеси тяжелых металлов — железа, меди, никеля — зна-
чительно уменьшают выход по току, в результате чего осажда-
емое покрытие получается темным и губчатым. Допустимое ко-
личество примесей: железа — 0,05 г/л, меди — 0,2 г л.
Наиболее вредной примесью является мышьяк, его присут-
ствие в электролите недопустимо.
Сернокислый электролит для цинкования стали и чугуна
в стационарных ваннах и барабанах (г/л)
Сернокислый цинк .......................... 200—250
Сернокислый натрий.......................... 60—80
Сернокислый алюминий или алюмокалиевые квасцы 50—60
Декстрин................................... 2—6
Режим цинкования: pH электролита 3,8—4,2, тем-
пература 18—25е С, катодная плотность тока без перемешива-
ния 1—2 а/дм*, с перемешиванием 3—5 а/дм*.
Приготовление электролита. Все соли растворяют отдельно
в теплой воде и фильтруют в рабочую ванну.
Декстрин замачивают в холодной воде, затем смесь подо-
гревают и фильтруют в рабочую ванну.
В приготовленном электролите определяют значение pH,
и если оно выше технологически допустимого (что обычно и бы-
вает), электролит подкисляют химически чистой серной кисло-
той и прорабатывают 2—3 ч на случайных катодах.
Корректирование электролита. Ежедневно определяют зна-
чение pH. Обычно оно выше нормы, и электролит подкисляют
серной кислотой марки х/ч. При низком значении pH в электро-
лит добавляют слабый раствор едкого натра.
Содержание сернокислого цинка в электролите практически
не изменяется, чаще оно повышается благодаря интенсивному
растворению анодов.
Регулярно (раз в 10 дней) производят анализ электролита
и корректирование добавлением необходимого количества ком-
понентов по данным анализа.
Декстрин вводят небольшими порциями, определяя необхо-
димость добавок по внешнему виду осадков. Так как качество
декстрина оказывает большое влияние на работу ванн, реко-
мендуется каждую новую партию проверять в опытной ван-
ночке.
Для удаления примесей тяжелых металлов электролит под-
щелачивают до pH 5,5, добавляют цинковую пыль (0,8 г/л),
перемешивают раствор и прорабатывают при напряжении 1 —
1,2 в на случайных катодах.
Накопившиеся органические примеси можно удалить фильт-
рацией электролита через активированный уголь или добавле-
нием 30%-ной перекиси водорода из расчета 0,5—1 г/л и про-
работкой при высокой плотности тока.
80
Неполадки в работе сернокислого электролита цинкования.
Получение темных губчатых осадков свидетельствует о накоп-
лении в ванне железа, меди, мышьяка или органических при-
месей.
Черные пятна на деталях обычно указывают на применение
декстрина низкого качества. В присутствии декстрина при по-
вышенной кислотности электролита получаются крупнокристал-
лические осадки.
Подгар и наросты цинка на кромках вызываются примене-
нием высоких плотностей тока в ваннах без перемешивания
электролита и с низким содержанием солей цинка.
Темные крупнокристаллические осадки получаются при по-
ниженной кислотности электролита.
Применение реверса. Периодическое изменение направления
постоянного тока (реверса) при цинковании позволяет значи-
тельно интенсифицировать процесс. Скорость осаждения цинка
возрастает в 2—3 раза. При этом получаются более светлые
мелкокристаллические осадки.
Можно пользоваться электролитом указанного выше со-
става при следующем режиме осаждения: pH электролита
3,0—3,5, температура 18—20° С, катодная плотность тока
5—8 а]дм2, ZK:Za=3:l, анодный период 1 сек.
Применение реверса позволяет использовать более кислые
электролиты, чем при работе с постоянным током. При повы-
шении значения pH качество покрытия ухудшается.
При плотности тока выше указанной образуются подгары
и наросты цинка, а снижение плотности тока (ниже 4 а/дм2}
приводит к получению крупнокристаллических осадков.
Скорость осаждения цинка 1 мк)мин.
ЭЛЕКТРОЛИТЫ
С БЛЕСКООБРАЗУЮЩИМИ
ДОБАВКАМИ
Разработка блестящих цинковых покрытий позволяет рас-
ширить область их применения, в частности, использовать бле-
стящие цинковые покрытия взамен никелевых при изготов-
лении предметов бытового назначения.
Блескообразующие добавки не должны вызывать хрупкость
осадков, ухудшать их качество и адгезию с основным металлом.
Положительное влияние блескообразователей в сернокис-
лых электролитах сказывается только при определенной их кон-
центрации.
Сернокислый электролит для получения блестящих цинко-
вых покрытий с дисульфонафталиновой кислотой (НДСК).
Предложен электролит Н. Т. Кудрявцевым и А. А. Никифо-
ровой.
4
М. П. Грачева
81
Сернокислый электролит для цинкования
с дисульфоиафталииовой кислотой (г/л)
Сернокислый цинк................................ 200—300
Сернокислый алюминий............................ 25—35
Сернокислый натрий...................... 50—100
2,6—2,7-нафталиндисульфокислота (НДСК).......... 2—4
Режим цинкования: pH электролита 3,8—4,4, тем-
пература 18—25° С, катодная плотность тока 3—8 а/дм?.
Электролит перемешивают сжатым воздухом и периодически
фильтруют.
Скорость осаждения цинка при Дк=5 а/дл? составляет
80 мк)ч.
Избыток блескообразователя, повышенная температура
электролита, повышение pH отрицательно сказываются на бле-
ске цинкового покрытия.
Приготовление электролита. Каждый из компонентов рас-
творяют в теплой воде в отдельной емкости и фильтруют
в рабочую ванну. Дисульфонафталиновую кислоту растворяют
в небольшом объеме воды, затем нейтрализуют углекислым
цинком или 5%-ным раствором щелочи до pH 3,8—4,4 и фильт-
руют в рабочую ванну. После добавления всех компонентов
электролит прорабатывают при плотности тока 5 а!дм2 в тече-
ние 2—3 суток, так как свежеприготовленный электролит не
дает высококачественных осадков.
Для улучшения внешнего вида и повышения стойкости по-
крытия его осветляют в 3%-ной азотной кислоте и пассиви-
руют в хромовом растворе.
Неполадки в работе электролита блестящего цинкования
с НДСК. Причиной образования дефектов могут быть колеба-
ния значений pH, плотности тока и температуры.
Темная матовая поверхность деталей может получаться при
недостатке блескообразователя (в этом случае необходимо до-
бавить 1 г/л НДСК) или накоплении в электролите большого
количества органических примесей. В последнем случае элек-
тролит фильтруют через активированный уголь или прораба-
тывают после добавления 30 %-ной перекиси водорода, а затем
вновь вводят блескообразователь.
Сернокислые электролиты с блескообразователями ДЦУ
и У2. Д. Н. Циколь, автором данной работы и др. предложен
электролит с блескообразователями ДЦУ и У2, применяемыми
в текстильной промышленности в качестве закрепителей.
Закрепитель ДЦУ (ГОСТ 6858—54) является уксуснокис-
лой солью продукта конденсации дициандиамида с формаль-
дегидом. Технический продукт представляет собой сиропооб-
разную жидкость от желтого до коричневого цвета, хорошо ра-
створяющуюся в горячей воде и стабильную при длительном
хранении (до 2 лет).
82
Закрепитель У2 (ТУ 4250—52) — продукт конденсации дици-
андиамида с формальдегидом и уротропином в уксуснокислой
среде. Технический продукт представляет собой сиропообраз-
ную мутную жидкость. Срок хранения 6 месяцев.
Обе добавки выпускаются Заволжским химическим комби-
натом, они дешевы и недефицитны.
При совместном введении ДЦУ к У2 в сернокислый электро-
лит получаются осадки цинка с хорошей адгезией и зеркальным
блеском. Увеличение концентрации каждой добавки, особенно
ДЦУ, повышает внутренние напряжения осадка.
Оптимальные результаты получаются при толщине осадка
10—12 мк. В более толстых осадках уменьшается блеск и уве-
личивается хрупкость.
Сернокислый электролит для цинкования
с блескообразователями ДЦУ и У2 (г/л)
Сернокислый цинк........................ 200—250
Сернокислый натрий. . . . 70—80
Алюмокалиевые квасцы . 55—60
Декстрин................... . 1—2
Блескообразующая добавка:
ДЦУ - . ......................1.5-2,0
У2 ...................................1,5-2,0
Режим цинкования: pH электролита 4,0—4,2,
температура 18—25° С, катодная плотность тока 2,0—
2,5 а/дм? (с качанием штанг 3,0—3,5 а/дм2).
Изделия после покрытия обрабатывают в осветляющем и
пассивирующем растворах.
Приготовление электролита. Каждый из компонентов (кроме
блескообразователя) растворяют в небольшом объеме теплой
воды и фильтруют в рабочую ванну. Декстрин замачивают на
5—6 ч в холодной воде, затем подогревают и раствор фильт-
руют в рабочую ванну. В свежеприготовленный электролит
вводят 0,1— 0,2 г/л серной кислоты марки х/ч и затем прораба-
тывают при плотности тока 0,7—1,0 а/дм2 до получения каче-
ственных матовых осадков цинка. После проработки в электро-
лит вводят блескообразующие добавки: У2 вводят непосредст-
венно в электролит при помешивании, ДЦУ разбавляют водой
в соотношении 1 : 10 и добавляют в электролит небольшими
порциями при помешивании. Затем электролит прорабатывают
еще 10—12 ч.
Корректирование электролита (проводят по данным ана-
лиза). Блескообразующие добавки вводят при уменьшении блес-
ка покрытий. Практически установлено, что при двухсменной
работе ванны блескообразующую добавку У2 вводят один раз
в неделю из расчета 1 г/л, ДЦУ — по 0,3—0,5 г/л только при
снижении блеска покрытия.
4*
83
Указанный электролит используют на ряде заводов Москвы
для отделки скобяных изделий, изготовленных из сплава ЦА,
для отделки деталей сейфов, ранее покрытых никелем, деталей
электроарматуры и для отделки предметов бытового назначе-
ния— посудосушителей, вешалок и т. п.
ЦИАНИСТЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
В цианистых электролитах цинк находится в виде двух со-
единений— цинката и комплексного цианида.
Комплексный анион цианида обладает высокой прочностью,
поэтому активность ионов цинка мала и потенциал выделения
цинка сдвинут в сторону отрицательных значений.
Щелочь, которую вводят в электролит, образует хорошо рас-
творимые цинкаты и позволяет сократить расход цианидов.
Содержание цинка в электролите влияет на катодный вы-
ход по току: небольшие концентрации цинка снижают катодный
выход по току, особенно при больших плотностях тока; повы-
шение концентрации цинка увеличивает катодный выход по току.
Повышение концентрации цианида увеличивает поляриза-
цию, покрытие при этом получается мелкокристаллическим, а
катодный выход по току уменьшается.
Увеличение концентрации щелочи повышает катодный выход
по току и ухудшает качество покрытия.
При работе электролита цианид разлагается углекислым
газом, находящимся в воздухе, с образованием карбоната, по-
этому электролит необходимо постоянно корректировать введе-
нием цианистого натрия.
Накапливающийся в электролите карбонат до определен-
ного предела оказывает такое же влияние, как щелочь, повы-
шая выход по току и ухудшая качество осадка. Предельно до-
пустимая концентрация карбонатов 60 г/л.
Для улучшения внешнего вида осадков в электролит добав-
ляют различные вещества — сульфиды, глицерин и др.
Аноды в циаристых электролитах проявляют склонность к
пассивации, увеличивающейся с уменьшением содержания циа-
нидов. Высокое содержание щелочи в электролите вызывает
разъедание анодов.
В большинстве электролитов высококачественные осадки
получаются в определенном интервале плотностей тока.
Цианистые электролиты более чувствительны к загрязнени-
ям, чем сернокислые: примеси железа и меди ухудшают катод-
ный выход по току.
Оптимальные результаты получаются при определенном со-
отношении концентраций цинка и цианида, цинка и гидроксиль-
ного иона (в первом случае соотношение равно 1,37: 1,57, во
втором — 0,8 : 1,07).
84
Цианистый электролит для цинкования в стационарных ван-
нах и в колоколах. Состав этого электролита наиболее отве-
чает приведенным выше требованиям.
Цианистый электролит для цинкования в стационарных
ваннах и в колоколах (г/л)
Окись цинка...............................40—46
Цианистый натрий (общий)..................80—85
Едкий натр................................40—60
Режим цинкования; температура электролита
18—25° С, катодная плотность тока 1,5—2 а/дм2, выход
по току 70—85%.
Приготовление электролита. Для приготовления цианистых
электролитов используют окись цинка или свежеосажденную
гидроокись цинка.
Если электролит готовят из окиси цинка, то сначала состав-
ляют раствор цианистого натрия (с соблюдением всех правил
техники безопасности), к нему добавляют раствор едкого натра
и в полученный подогретый раствор вводят при непрерывном
помешивании окись цинка. При этом образуются комплексные
соли цинка. Затем раствор фильтруют в ванну и прорабатыва-
ют 2—3 ч под током на случайных катодах.
Для приготовления электролита из свежеосажденной гидро-
окиси цинка исходными материалами служат сернокислый цинк
и едкий натр. В этом случае также готовят растворы циани-
стого натрия и едкого натра с концентрацией, соответствующей
принятому составу электролита. Отдельно растворяют серно-
кислый цинк и к нему добавляют раствор едкого натра. Для по-
лучения в электролите 40 г/л окиси цинка концентрация серно-
кислого цинка должна быть 80 г/л, а концентрация раствора
едкого натра для образования гидроокиси цинка 25 г/л. Гидро-
окись цинка выпадает в осадок. Раствор проверяют на полноту
осаждения, дают отстояться, декантируют, осадок промывают
горячей водой и вводят в приготовленный раствор цианида и
щелочи.
Корректирование электролита. Анодный выход по току в циа-
нистых электролитах выше катодного, цинк накапливается
в электролите и добавлять его практически не приходится. По-
этому иногда работают на смешанных анодах — цинковых
и стальных. В этом случае необходимо следить за правильным
соотношением площадей растворимых и нерастворимых анодов.
Корректирование электролита цианистой солью и щелочью
производят регулярно по данным анализа.
Неполадки в работе цианистого электролита цинкования.
При загрязнении электролита солями более электроположи-
тельных металлов получаются темные покрытия.
Накопление в электролите органических примесей вызывает
хрупкость цинковых осадков.
85
Грубые шероховатые осадки образуются при повышенных
плотностях тока и при накоплении в электролите механических
примесей (анодного шлама и т. п.)
Причиной уменьшения рассеивающей способности электро-
лита и появления соответственно непрокрытых мест на деталях
сложного профиля может быть несоответствие между концент-
рацией цинка с одной стороны (избыток) и цианида и щелочи
(недостаток) — с другой.
При избытке цианида и щелочи и недостатке цинка в элек-
тролите рост покрытия замедляется, на катодах наблюдается
сильное газовыделение. При этом возможно появление на по-
крытии вздутий, образующихся вокруг не удаленных с поверх-
ности пузырьков водорода.
Примеси тяжелых металлов, загрязняющих электролит,
осаждают добавлением сернистого натрия и проработкой элек-
тролита на случайных катодах при плотности тока 0,1—О^а/дм2.
Органические примеси удаляют фильтрацией электролита
через активированный уголь и проработкой под током.
Обезвреживание цианистого электролита. Отработанный циа-
нистый электролит перед спуском в канализацию должен быть
обезврежен. Для этой цели приготовляют раствор, содержащий
100 г/л сернокислого железа и 50 г/л гашеной извести. Этот
раствор вводят в отработанный цианистый электролит из рас-
чета 25 мл на 1 г/л свободного цианистого натрия, присутствую-
щего в электролите. Всю работу производят под тягой. Раствор
перемешивают, дают ему отстояться в течение нескольких ча-
сов, после чего максимально разбавляют водой и сливают.
Применение реверса. Реверс позволяет интенсифицировать
процесс и улучшить качество осадка. В этом случае может быть
использован обычный электролит для цианистого цинкования
с несколько увеличенным (до 90 г/л) содержанием щелочи.
Температура электролита 18—20°С, плотность тока 3 а/дм2, от-*
ношение tK: ta — 10:1.
Цианистые электролиты с блескообразующими добавками.
Для получения блестящих осадков в цианистый электролит
вводят сернистый натрий и глицерин. Осаждение цинковых по-
крытий в этих электролитах происходит при значительной
катодной поляризации, что обеспечивает получение мелко-
кристаллических осадков. Однако механические свойства и ан-
тикоррозионная стойкость блестящих покрытий хуже, чем у ма-
товых.
Цианистый электролит для цинкования
с блескообразующими добавками (г/л)
Окись цинка.......................... 40—45
Цианистый натрий (общ.) . . 75—85
Едкий натр (общ.) 70—85
86
Глицерин ............ .................... 3—5
Сернистый натрий..........................0,5—5
Режим цинкования: температура электролита
18—25° С, катодная плотность тока 2—5 а/дм2.
Сернистый натрий можно заменить гипосульфитом (3—
5 г/л). В указанном электролите можно применить реверс с со-
отношением tK: ta—10: 1
Осадки цинка имеют желтоватый цвет. Нормальный цвет и
блеск они приобретают после осветления в 3%-ном растворе
азотной кислоты. Для улучшения блеска рекомендуется на
1—2 мин до выгрузки увеличить плотность тока.
Осветленные цинковые покрытия пассивируют в хроматных
растворах.
Приготовление электролита. Готовят электролит по той же
методике, что и обычный цианистый электролит. Блескообразо-
ватели добавляют в готовый электролит.
Корректирование электролита (осуществляют так же, как
и корректирование обычного цианистого раствора). Необходи-
мость добавок блескообразователей определяют по внешнему
виду осадка и способности его к осветлению.
На Московском тормозном заводе блескообразователь —
сернистый натрий — вводят в электролит не в виде сухой соли,
что не всегда дает хорошие результаты, а в виде раствора, при-
готовленного следующим образом. В отдельной емкости раство-
ряют 100 г/л цианистого натрия, 70 г/л едкого натра и 50 г/л
окиси цинка. В смесь этих растворов добавляют сернистый нат-
рий из расчета 5 кг на 1000 л электролита. После тщательного
перемешивания раствор фильтруют и используют для ежеднев-
ного добавления в ванну в качестве корректирующего рас-
твора— по 2 л на 100 л рабочего электролита.
Неполадки в работе цианистого электролита цинкования
с блескообразователями. Детали не имеют желтоватого цвета
и плохо осветляются при недостатке цианида в ванне или нали-
чии солей тяжелых металлов в электролите, а также при низкой
концентрации блескообразователя.
АММИАКАТНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Широкое применение в промышленности нашли аммиакат-
ные электролиты цинкования, в которых цинк содержится в ви-
де комплексной соли, диссоциирующей по следующей схеме:
[Zn (NH3) n] С1а [Zn (NH3) n]2+ + 2C1
[Zn (NH3) n]2+ nH2O Zn2+ + nNH4+ + nOH'.
87
Аммиакатные электролиты имеют широкий интервал рабо-
чих плотностей тока, в пределах которых выход по току близок
к 100%.
Рассеивающая способность аммиакатных электролитов зна-
чительно выше, чем кислых и цинкатных, и приближается к рас-
сеивающей способности цианистого электролита. В них обычно
содержится избыток аммиачных ионов, что способствует повы-
шению прочности комплексных ионов цинка и соответственно
приводит к росту катодной поляризации. При этом улучшается
структура осадков и повышается рассеивающая способность
электролитов.
Осадки из аммиакатных электролитов светлые мелкозерни-
стые, хорошо осветляются и пассивируются. Производитель-
ность аммиакатных электролитов выше кислых благодаря луч-
шей электропроводности и возможности работать при более
высоких плотностях тока.
Аммиакатные электролиты цинкования в настоящее время
успешно заменяют цианистые на многих предприятиях.
Н. Т. Кудрявцевым с сотрудниками предложен новый состав
аммиакатного электролита.
Аммиакатный электролит для цинкования (г/л)
Окись цинка............................... 12—15
Хлористый аммоний......................... 240—260
Борная кислота............................ 20—25
Столярный клей............................ 1—2
Режим цинкования: pH электролита 5,8—7,5,
температура 20—30“ С, катодная плотность тока 0,5—
1,5 а/дм?.
Приготовление электролита. В теплой воде растворяют хло-
ристый аммоний и к нему добавляют кашицу окиси цинка и бор-
ную кислоту, растворенную в воде. При этом раствор сильно
охлаждается, его необходимо подогреть до 70—80° С. Горячий
раствор фильтруют в ванну и добавляют столярный клей. Рас-
твор столярного клея готовят, замачивая клей предварительно
на двое суток в холодной воде до полного набухания, затем по-
догревают при помешивании и вводят в рабочую ванну. Гото-
вый электролит прорабатывают при плотности тока 0,3 а/дм2
из расчета 3—5 а-ч/л до получения светлых мелкокристалли-
ческих осадков цинка.
Корректирование электролита. В электролите должен посто-
янно содержаться избыток аммиачных солей, поэтому ежеднев-
но проверяют и корректируют pH электролита.
При загрязнении электролита солями тяжелых металлов
в него добавляют цинковую пыль и энергично перемешивают.
Тяжелые металлы контактно осаждаются на цинковой пыли,
затем электролит фильтруют и прорабатывают при плотности
тока 0,3 а/дм2.
88
Неполадки в работе аммиакатного электролита цинкования.
Осадки цинка имеют темный цвет при загрязнении электролита
солями тяжелых металлов и недостаточном содержании сто-
лярного клея. Недостаток в электролите хлористого аммония
и борной кислоты снижает рассеивающую способность электро-
лита и приводит к осаждению грубых шероховатых осадков.
Подгар на кромках деталей получается при повышенной
плотности тока и низкой температуре электролита.
В Казанском химико-технологическом институте имени Ки-
рова разработан аквоаммиакатный электролит, отличающийся
стабильностью в работе и хорошей рассеивающей способностью.
Аквоаммиакатный электролит для цинкования (г/л)
Окись цинка.................................. 20
Хлористый аммоний................. ... . 250
Роданистый аммоний........................... 20
Столярный клей...........................1,5—2,5
Режим цинкования: pH электролита 6,8—7,5,
температура 20—40е С, катодная плотность тока 1,5—
3,5 а/дм2.
Электролит работает при качании штанг и допускает при-
менение реверса (/к:£а=10:1, /к=6—8 сек, /а=0,6—0,8 сек).
При составлении электролита сначала готовят раствор хло-
ристого аммония, в который небольшими порциями добавляют
кашицу окиси цинка, перемешивая все до полного растворения
окиси цинка. Если окись цинка не растворяется, электролит по-
догревают до 40—50° С. Роданистый аммоний растворяют в от-
дельной емкости и фильтруют в рабочую ванну. Раствор сто-
лярного клея готовят, как указано выше, и вводят в ванну. Го-
товый электролит прорабатывают током из расчета 0,8—
1,0 а-ч]л.
Полученные осадки хорошо осветляются и пассивируются.
Сульфатнохлористоаммонийный электролит. Цинкование
в этом электролите дает хорошие результаты.
Сульфатнохлористоаммонийный электролит
для цинкования (г/л)
Сернокислый цинк........................ 50—100
Хлористый аммоний........................ 150—200
Уксуснокислый натрий.................... 25—30
Желатин пищевой.........................0,5—1,0
Режим
температура
2,5 а/дм2.
цинкования: pH электролита 5,5—6.5,
18—30е С, катодная плотность тока 0,5—
Уксуснокислый натрий в приведенном электролите может
"Ыть заменен следующими компонентами: уксусная кислота
(Ю—15 г/л) и желатин пищевой (0,5—1,0 г/л).
89
Из этого электролита получаются светлые мелкокристалли-
ческие осадки.
Приготовление электролита. В раствор хлористого аммония
добавляют раствор сернокислого цинка и уксуснокислого нат-
рия. Желатин пищевой замачивают в холодной воде до набуха-
ния, затем нагревают до полного растворения и вводят в ра-
бочую ванну.
Электролит корректируют по значению pH и прорабатывают
при плотности тока 0,3 а/дм2 из расчета 3—5 а-ч!л.
Неполадки в работе сульфатнохлористоаммонийного элек-
тролита цинкования. Темные губчатые осадки цинка образуются
при загрязнении электролита солями тяжелых металлов.
Серые осадки цинка указывают на недостаток в электро-
лите желатина.
Грубые шероховатые осадки, особенно на внутренних по-
верхностях изделий, свидетельствуют о недостатке в электро-
лите хлористого аммония.
Электролит для блестящего цинкования на основе гекса-
аминоцинксульфата. Гексааминоцинксульфатный электролит,
предложенный Л. И. Лещевым и внедренный на заводах
г. Горького, нетоксичен и позволяет получать блестящие осадки
цинка при высокой плотности тока. Электролит отличается вы-
сокой рассеивающей способностью.
Основой его является комплексная соль — гексааминоцинк-
сульфат, образующаяся в результате следующих реакций:
ZnO + 6NH4OH [Zn (NHS)6] (ОН)2 + 5НгО
[Zn (NH3)6] (ОН)2 + H2SO4 - [Zn (NHs)e] SO4 + 2Н2О.
Комплексная соль весьма устойчива. Исходными материа-
лами для ее получения могут быть окись цинка, сернокислый
цинк или хлористый цинк и аммиак. В электролите должно со-
держаться не менее 25 г/л цинка.
Электролит для блестящего цинкования на основе
гексаамнноцинксульфата (г/л)
Гексааминоцинксульфат 200—250
Сернокислый аммоний . 50—100
Сернокислый натрий 40—70
Борная кислота . 10—15
Декстрин . 5—10
Режим цинкования: pH электролита 3,5—4,8,
температура 16—30: С, катодная плотность тока при
16—30е С и перемешивании 1,5—1,8 а/дм2, при 40—50е С
и перемешивании 4,0—5,0 а/дм2.
Исходными материалами для приготовления электролита
являются: 25%-ный аммиак (600 мл/л), сернокислый цинк
(146 г/л) и серная кислота (66 г/л).
90
В раствор сернокислого цинка вводят аммиак, при этом вы-
падает гексааминоцинкгидрат. Затем осторожно при помеши-
вании небольшими порциями добавляют серную кислоту до
полного растворения гексааминоцинкгидрата и получения про-
зрачного раствора. Борную кислоту растворяют в горячей воде
и вводят в электролит. Декстрин замачивают в холодной воде
и размешивают до исчезновения комочков, затем фильтруют
в ванну.
Величину pH регулируют добавлением в электролит разве-
денной серной кислоты.
ЦИНКАТНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
В цинкатных электролитах цинк находится в комплексном
анионе ZnO22 , прочность которого значительно меньше, чем
цианистого. Катодная поляризация в цинкатных электролитах
относительно невелика. Осадки получаются светлые, мелкокри-
сталлические, имеющие склонность к образованию губки. Для
уменьшения этого явления Н. Т. Кудрявцев предложил вводить
в цинкатные электролиты в небольших количествах соли свинца
пли олова.
i Цинкатный электролит (г/л)
Окись цинка........................... 4—8
Едкий натр . . ...................... 65—80
Станнат натрия............... ...........0,2—0,5
Режим цинкования: температура электролита
45—55° С, катодная плотность тока 0,5—1,2 а/дм2.
Вместо олова в электролит можно вводить уксусно-
кислый свинец (0,05 г/л).
Приготовление электролита. В горячей воде растворяют не-
обходимое количество щелочи и при непрерывном помешива-
нии вводят в раствор небольшими порциями окись цинка.
Далее раствор фильтруют в рабочую ванну. В небольшом ко-
личестве электролита растворяют соль олова и вводят в ванну.
Затем электролит прорабатывают до получения высококачест-
венных покрытий.
Корректирование электролита. По данным анализа электро-
литы пополняют цинком, щелочью и солями олова.
При загрязнении гидроокисью железа электролиту дают
отстояться, затем его декантируют и прорабатывают током.
Карбонаты удаляют осаждением гидроокисью бария.
При попадании азотной кислоты в электролит его необхо-
димо заменить.
Неполадки в работе цинкатного электролита цинкования.
Цинкатные электролиты весьма чувствительны к примесям же-
леза, которые вызывают образование темных губчатых осадков.
91
Темные покрытия могут осаждаться и при несоответствии
плотности тока и температуры, низком содержании цинка, не-
достатке или избытке олова.
Вредными примесями являются также карбонаты и органи-
ческие вещества: в их присутствии осадки цинка получаются
недоброкачественными.
Недостаток щелочи в электролите вызывает пассивацию
анодов.
БОРФТОРИСТОВОДОРОДНЫЕ
И КРЕМНЕФТОРИСТОВОДОРОДНЫЕ
ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Борфтористоводородные и кремнефтористоводородные элек-
тролиты применяют для цинкования в специальных целях. Бор-
фтористоводородные электролиты используют, в частности, для
цинкования чугуна. Так как анодный и катодный выход потоку
в этих электролитах равны 100%, допустимо применение высо-
ких плотностей тока, что в свою очередь позволяет использо-
вать борфтористоводородные электроды также для непрерыв-
ного цинкования проволоки и ленты.
Борфтористоводородный электролит. Основным компонен-
том этого электролита является борфтористоводородный цинк,
обладающий значительно большей растворимостью, чем серно-
кислый. В электролит вводят борфтористоводородный аммоний,
улучшающий рассеивающую способность электролита и струк-
туру осадка, и хлористый аммоний, повышающий электропро-
водность. Добавки солодкового корня также способствуют улуч-
шению структуры покрытий. Значение pH электролита поддер-
живается наличием свободной борфтористоводородной кислоты.
Борфтористоводородный электролит для цинкования (г/л)
Для стацио- нарных ванн Для КОЛОКО- ЛОВ и бара- банов Для покры- тия ленты и проволоки
Борфтористоводородный цинк . 220-250 200 300
Хлористый аммоний . . 25—30 55 27
Борфтористоводородный аммоний 25—30 35 35
Солодковый корень . . . 1,0 1,0 1,0
Б орфтор истоводородна я кислота до pH .... . 1,0—3,0 5,0—5,4 3,5—4,0
Режим цинкования: температура электролита для
стационарных ванн 18—25° С, для колоколов и барабанов 20—
30'С, для покрытий ленты и проволоки 25—35° С; катодная
плотность тока — соответственно 4—8, 4,5—10 и 2,5—80 а/дм?.
Приготовление электролита. В рабочую ванну заливают не-
обходимое количество плавиковой кислоты, в которую посте-
92
пенно при помешивании вводят борную кислоту. При этом об-
разуется борфтористоводородная кислота. В нее добавляют
небольшими порциями необходимое количество окиси цинка и
аммиака. Хлористый аммоний растворяют в воде и вводят в рас-
твор борфтористоводородных солей. Солодковый корень пред-
варительно размалывают и замачивают на двое суток, после
чего фильтруют в электролит.
Корректирование электролита. Проверяют значение pH и
анализируют содержание цинка, борфтористого аммония и хло-
ристого аммония.
Неполадки в работе борфтористоводородного электролита
цинкования. Темные осадки получаются при большом содержа-
нии в электролите хлористого аммония.
Кремнефтористоводородные электролиты. Преимущество
кремнефтористоводородных электролитов перед борфтористово-
дородными заключается в дешевизне кремнефтористоводород-
ной кислоты, являющейся готовым продуктом и представляю-
щей собой побочный продукт суперфосфатного производства.
Кремнефтористоводородный электролит
для цинкования (г/л)
Кремнефтористый цинк.......................300
Хлористый аммоний.......................... 45
Режим цинкования: pH электролита 4,6—5,4,
температура 18—25° С, катодная плотность тока 8- Wa/дм2.
Приготовление электролита. Кремнефтористоводородная ки-
слота при поставке содержит 120 г/л H2SiF6, поэтому ее упари-
вают в ванне, футерованной свинцом. Затем в нее вводят окись
цинка. В приготовленный раствор кремнефтористого цинка до-
бавляют раствор хлористого аммония. В полученном растворе
проверяют и корректируют pH и прорабатывают электролит под
током.
Корректирование электролита. В электролите поддерживают
необходимое значение pH и концентрацию кремнефтористово-
дородной кислоты и хлористого аммония. Концентрация цинка
в электролите практически не уменьшается.
ЭЛЕКТРОЛИТЫ НА ОСНОВЕ
ШИНОПРОИЗВОДНЫХ
В последние годы разработан ряд электролитов на основе
аминов. К ним относятся этаноламиновый и полиэтиленполи-
аминовый электролиты цинкования, в которых цинк находится
в виде комплексного соединения с аминами. Рассеивающая спо-
собность таких электролитов достаточно высокая, осадки полу-
чаются мелкокристаллические, а из полиэтиленполиаминового
93
электролита блестящие. Эти свойства делают данные электро-
литы весьма перспективными.
Электролиты на основе аминов рекомендуются взамен ток-
сичного цианистого электролита. Однако следует иметь в виду,
что амины вредны для человеческого организма, поэтому гото-
вить комплексы следует в специально оборудованных помеще-
ниях, снабженных мощной вентиляцией, а сам процесс цинко-
вания вести при включенной вентиляции.
Моноэтаноламиновый электролит. Разработан в Казанском
химико-технологическом институте имени Кирова.
Моноэтаноламиновый электролит для цинкования (г/л)
Окись цинка......... ........ .130
Хлористый аммоний...................180
Моноэтаноламин (40%-ный) . ....... 150 (мл/л)
Клей столярный............... 1—1,5
Режим цинкования: pH электролита 8—9,
температура 18—22е С, катодная плотность тока 1,5—
2 а/дм2.
Для приготовления электролита в теплой воде растворяют
хлористый аммоний и в него при помешивании вводят кашицу
окиби цинка. После охлаждения раствора до 35—40° С к нему
добавляют моноэтаноламин (СТУ 12№10—127—61). Приготов-
ленный электролит имеет светло-коричневый цвет, pH 9—9,5.
Процесс комплексообразования длится 1—1,5 ч, и раствор ста-
новится бесцветным и прозрачным. В неостывший раствор при-
ливают заранее приготовленный раствор столярного клея, за-
тем электролит прорабатывают током из расчета 7 а-ч!л.
Полиэтиленполиаминовый электролит. Разработан А. В. Ряб-
ченковым и Н. Р. Кокаревым. Полиэтиленполиамин является
смесью гомологов-аминов, в которой 90% составляет триэтилен-
тетрамин, остальное этилендиамин, диэтилентриамин и амины
с большим молекулярным весом.
В воде амины образуют гидроокись, растворы полиэтилен-
полиамина приобретают щелочную реакцию. Степень диссоци-
ации аминов невелика, молекулы их большие, с малой подвиж-
ностью, электропроводность растворов низкая.
Электроосаждение цинка из водного раствора его комплек-
сов с полиэтиленполиамином сопровождается повышенной ка-
тодной поляризацией, осадки цинка получаются мелкокристал-
лические и при определенном составе электролитов блестящие.
Для повышения электропроводности в полиэтиленполиами-
новые электролиты добавляют соли аммония.
В растворах с солями аммония (хлористых или сернокис-
лых) можно цинковать сложнопрофилированные детали. При
введении солей аммония снижается выход по току, но осадки
получаются более светлые и блестящие.
94
Полиэтилен полиаминовые электролиты
для цинкования (г/л)
1. Сернокислый цинк ....................... 72
Полиэтилен полиамин 75—85
Хлористый аммоний 100
Режим цинкования: pH электролита 8—9,5,
температура 18—25° С, катодная плотность тока 1—4 а/дм2,
скорость осаждения цинка 35—40 мк[ч.
И. Сернокислый цинк . . , . . ...... 145
Полиэтиленполиамин . 150—160
Хлористый аммоний ...................... 150
Сернокислый аммоний . . . 50
Режим цинкования: pH электролита 8—9,5,
температура 18—25° С, катодная плотность тока 2—6а/длг,
скорость осаждения цинка 60 мк/ч.
Осадки хорошо осветляются и пассивируются.
Для приготовления электролита в воде растворяют серно-
кислый цинк и в раствор добавляют полиэтиленполиамин. Пос-
ле охлаждения в электролит вводят раствор солей аммония.
ПОЛУЧЕНИЕ
ЦИНКФОСФОРНЫХ покрытии
В ЦНИИТМаш был разработан электролит, позволяющий
получать цинкфосфорные покрытия. В осадке из этих электро-
литов содержится от 0,06 до 2,5% фосфора. Установлено, что
цинкфосфорные покрытия обладают большей стойкостью в ат-
мосфере промышленных районов, чем цинковые.
Осадки из предложенного электролита получаются светлые,
мелкокристаллические и хорошо осветляются и пассивируются
в растворе хромового ангидрида с серной кислотой.
Электролит для получения цинкфосфорных покрытий (г/л)
Окись цинка ...................... 30—50
Ортофосфорная кислота (d = 1,75) . 200—300
Сернокислый аммоний..........- 20
Режим работы: температура электролита 20—
22е С, катодная плотность тока 6—15 а/дм2, напряжение
10—12 в, скорость осаждения покрытия I мк/мин.
Электролиз ведется при перемешивании электролита сжа-
тым воздухом. Корректируется электролит окисью цинка.
ПАССИВАЦИЯ И ОСВЕТЛЕНИЕ
цинковых ПОКРЫТИЙ
Пассивацию с целью повышения коррозионной стойкости
и улучшения декоративных качеств цинковых покрытий прово-
дят в растворах, содержащих различные хромовые соединения,
95
с добавлением кислот. Образующиеся пленки имеют толщину
около 0,25 мк и состоят из гидратированного хромата хрома
и незначительного количества хроматов цинка. В составе плен-
ки имеются шестивалентные и трехвалентные ионы хрома, со-
общающие ей желто-зеленую окраску. Кроме того, покрытие
окрашено за счет интерференции света, происходящей в тонких
пленках.
В хроматных растворах, не подкисленных серной кислотой,
видимые пленки не образуются, цинк растворяется весьма мед-
ленно. При подкислении хроматных растворов могут образо-
ваться защитные пленки. Оптимальная концентрация серной
кислоты 7—10 мл!л. При повышенной концентрации серной кис-
лоты образуется рыхлая, плохо сцепленная с металлом пленка,
при дальнейшем повышении концентрации кислоты растворя-
ется лишь цинк.
Большое значение для пассивации имеет температура пас-
сивирующего раствора. При повышении температуры пленки
становятся рыхлыми, пористыми, сползают, поэтому свежеполу-
ченные хроматные пленки нельзя промывать в горячей воде.
Время обработки цинковых покрытий в пассивирующих рас-
творах 3—10 сек. При меньшем времени обработки пленки по-
лучаются тонкими, при увеличении времени выдержки — рых-
лыми и не имеющими адгезии с металлом покрытия.
Раствор для пассивации цинковых покрытий (г/л)
Двухромовокислый аммоний или натрий .... 200
Серная кислота.........................\0(мл/л)
Режим пассивации: температура раствора 18—
25° С, продолжительность пассивации 3—10 сек.
Для пассивации применяется также раствор, в состав кото-
рого входит азотная кислота и сернокислый натрий. По литера-
турным данным, пленки, полученные в этом растворе, обладают
повышенной механической стойкостью и термостойкостью.
Раствор с азотной кислотой и сернокислым натрием
для пассивации цинковых покрытий (г/л)
Хромовый ангидрид . ................... 8—25
Сернокислый натрий (безводный).............6—10
Азотная кислота (d = 1,4)................2,5—4
Режим пассивации: температура раствора
18—25° С, продолжительность пассивации 3—5 сек.
Перед хроматной обработкой цинковых покрытий, получен-
ных из цианистых электролитов с сульфидом натрия или гипо-
сульфитом, их сначала осветляют в 3%-ном растворе азотной
кислоты.
46
Раствор для пассивации цинковых покрытий,
полученных из кислых электролитов (мл)
Хромовый ангидрид.........................150 (г/л)
Серная кислота (d = 1,84)................ 7,5
Азотная кислота (d=l,4).................. 75
Режим пассивации: температура раствора 15—
20° С, продолжительность пассивации 5—10 сек.
Ниже приводится состав раствора, который дает наиболее
стойкую хроматную пленку.
Раствор для пассивации, содержащий муравьиную
кислоту (г/л)
Хромовый ангидрид............................10
Серная кислота (d = 1,84).................... 0,9
Муравьиная кислота (d = 1,3—1,4).............24
Режим пассивации аналогичен предыдущему.
Хроматная пленка, полученная при пассивации в приведен-
ном выше растворе, получается радужной, синевато-золотисто-
коричневых тонов.
Автором данной работы, Е. С. Иосипян и Д. Н. Циколь
были проведены коррозионные испытания цинковых покрытий,
подвергшихся пассивации в трех последних растворах. Испыта-
ния производили в камере влажности. Пассивная пленка, полу-
ченная при обработке цинковых покрытий в растворе с муравь-
иной кислотой, за 56 суток испытаний в камере влажности не
изменилась, тогда как пленки, полученные в растворе с серно-
кислым натрием, потемнели через 7 суток. Поэтому для жестких
условий эксплуатации цинковые покрытия следует пассивиро-
вать в растворе с муравьиной кислотой.
ФОСФАТИРОВАНИЕ
ЦИНКОВЫХ ПОКРЫТИЙ
Повышение коррозионной стойкости цинковых покрытий до-
стигается фосфатированием.
Для фосфатирования применяют растворы на основе соли
«Мажеф» или окиси цинка и фосфорной кислоты,
После цинкования детали тщательно промывают и обраба-
тывают в одном из приведенных ниже растворов.
Растворы для фосфатирования цинковых покрытий (г/л)
I. Соль «Мажеф» . . ..................30—35
Азотнокислый цинк..................... 50—60
Режим фосфатирования: общая кислотность
раствора 40—50 точек, свободная кислотность раствора
3—6 точек, температура раствора 75—85°С, продолжи-
тельность фосфатирования 5—10 мин.
97
[I. Окись цинка........................ 20—30
Ортофосфорная кислота (d = 1,75) 15—25
Азотная кислота (d = 1,4) 20—30
Азотистокислый натрий 1,5—2,0
Режим фосфатирования: общая кислотность
55—60 точек, свободная кислотность 3—6 точек, темпера-
тура раствора 28—32° С, продолжительность фосфатиро-
вания 30 мин.
После фосфатирования детали обрабатывают в растворе, со-
держащем 25—30 г/л двухромовокислого калия при 70—80е С
в течение 0,5—1 мин, промывают и сушат.
АНОДЫ ПРИ ЦИНКОВАНИИ
Обычно при цинковании применяют прокатные цинковые
аноды марки ЦО или Ц1, которые образуют на поверхности
щелочных электролитов много шлама, загрязняющего раствор
и вызывающего шероховатость покрытия. Цинковые аноды бы-
стро растворяются в щелочных электролитах даже без тока,
что вызывает накопление цинка в электролите. Поэтому для
щелочных электролитов выгодно применять аноды, легирован-
ные алюминием (0,04—0,5%) и магнием (0,3%), а для кислых —
магнием и кальцием (0,05—0,2% Mg, 0,25—1% Са).
Эти аноды уменьшают анодный выход по току, положи-
тельно действуют на устойчивость электролита и дают значи-
тельно меньше шлама.
СНЯТИЕ НЕДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ
ПОКРЫТИЙ
Недоброкачественные цинковые покрытия удаляют в 5—
10%-ном растворе серной или соляной кислоты. Подвесками
служит медная проволока.
КАДМИРОВАНИЕ
Кадмий — металл серебристо-белого цвета. Атомный вес,
кадмия 112,4, удельный вес 8,64 г/см3, температура плавления
321° С, электрохимический эквивалент 2,097 г/а-ч, нормальный
потенциал 0,40 в.
Кадмий растворяется в большинстве неорганических и низ-
ших жирных кислот, однако стойкость его в этих средах выше,
чем у цинка. В отличие от цинка кадмий не растворяется в ще-
лочах.
Стойкость кадмиевых покрытий к воздействию атмосферы
в промышленных районах ниже стойкости цинковых. Кадмие-
98
вые покрытия не выдерживают контакта с каучуком и некото-
рыми синтетическими смолами. Зато защитное действие кадмие-
вых покрытий в морской атмосфере значительно выше, чем
у цинковых.
Кадмиевые покрытия обладают высокой пластичностью,
вследствие чего их обычно применяют для защиты резьбовых де-
талей и узлов. Кадмий легче паяется, чем цинк, обладает низким
контактным сопротивлением, металлический блеск его устойчи-
вее. При кадмировании сталь меньше наводораживается. Од-
нако кадмиевые покрытия значительно дороже цинковых, что
ограничивает их применение. Тем не менее в последние годы
кадмирование применяется для отделки деталей многих бытовых
приборов, особенно поставляемых в страны с тропическим кли-
матом.
Кадмиевые покрытия, так же как и цинковые, хроматируют
или фосфатируют для повышения коррозионной стойкости и со-
хранения внешнего вида.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА
ЭЛЕКТРОЛИТОВ КАДМИРОВАНИЯ
Для кадмирования деталей применяют кислые и щелочные
электролиты.
Кислые электролиты кадмирования позволяют осаждать кад-
мий только при небольших плотностях тока. Они обладают низ-
кой рассеивающей способностью, осадки получаются крупно-
кристаллическими, с достаточной адгезией к основному металлу.
При определенном составе электролита можно получить блестя-
щие кадмиевые осадки с хорошей структурой.
Цианистые электролиты отличаются высокой рассеивающей
способностью. Покрытия, получаемые в этих электролитах, мел-
кокристаллические и блестящие (без введения специальных до-
бавок). Пределы концентрации компонентов, при которых полу-
чаются осадки хорошего качества, достаточно широки. Недо-
статком цианистых электролитов является их токсичность
и нестабильность состава.
Аммиакатные электролиты обладают более высокой рассеи-
вающей способностью, чем кислые, и позволяют получать мелко-
кристаллические осадки. Их широко применяют в промышлен-
ности взамен цианистых.
Электролиты на основе аминопроизводных также обладают
высокой рассеивающей способностью. Покрытия из этих элект-
ролитов получаются мелкокристаллические, при определенных
условиях блестящие. Электролиты на основе аминопроизводных
употребляются для замены цианистых, однако при работе с ними
также необходима мощная вентиляция.
99
Борфтористоводородные электролиты позволяют осаждать
кадмий при высоких плотностях тока. Осадки из этих электроли-
тов получаются мелкокристаллические, а при определенном со-
ставе электролита — блестящие. Рассеивающая способность бор-
фтористоводородных электролитов несколько выше, чем серно-
кислых.
Электролиты кадмирования достаточно чувствительны
к загрязнениям. Наличие в электролите примесей олова, свинца,
мышьяка, сурьмы приводит к образованию темных, шерохова-
тых осадков. Предельно допустимые концентрации олова
О, 06 г/л, сурьмы и мышьяка — 0,006 г/л. Наличие железа в элект-
ролите практически не сказывается на качестве осадка. Никель
и кобальт используют в качестве блескообразователей, так как
они оказывают положительное влияние на структуру осадка.
СЕРНОКИСЛЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Основным компонентом сернокислых электролитов является
сернокислый кадмий.
Ниже приведен состав электролита, получившего наибольшее
распространение.
Сернокислый электролит для кадмирования (г/л)
Сернокислый кадмий.......................... 60—65
Сернокислый аммоний....................... 30—35
Сернокислый алюминий...................... 25—30
Желатина или клей столярный..............0,5—0,7
Режим кадмирования: pH электролита 3,5—
5,5, температура 18—25° С, катодная плотность тока
0,5—1,0 а/дм2, выход по току 90%.
Качественные мелкокристаллические осадки, обладающие вы-
сокой адгезией с основным металлом, получают из кадмиевого
электролита со специальными добавками. Рассеивающая спо-
собность электролита достаточно высока.
Сернокислый электролит кадмирования
со специальными добавками (г/л)
Сернокислый кадмий........................... 50
Серная кислота.................................50
Желатина.......................................10
Сульфированный нафталин ......................... 5
Режим кадмирования: температура электро-
лита 18—25° С, катодная плотность тока 1,5—2,0 а/дм2.
Полученные кадмиевые покрытия осветляют и пассивируют.
Раствор для осветления кадмиевых покрытий (г/л)
Хромовый ангидрид ........................ 250
Азотная кислота (d = 1,4)..................170
Серная кислота (d = 1,84).................. 30
Режим осветления: температура раствора
18—25° С, продолжительность осветления 3—5 сек.
100
Раствор для пассивации кадмиевых покрытий (г/л)
Бихромат натрия........................ 200
Серная кислота (d = 1,84).............10(лл/л)
Режим пассивации: температура раствора
18—25° С, продолжительность пассивации 5— 10 сек.
Сульфатный электролит. В НИИТЭлектропром (г. Харьков)
разработан сульфатный электролит с добавками желатины и па-
рафенилендиамина. Указанный электролит обладает хорошей
рассеивающей способностью. Недостатком его является быстрое
насыщение электролита кадмием.
При содержании в электролите 90 г/л сернокислого кадмия
качество кадмиевого осадка ухудшается. С уменьшением содер-
жания кадмия до 15—20 г/л скорость наращивания покрытия
снижается. Поэтому рекомендуется при работе с сульфатным
электролитом чередовать растворимые и нерастворимые аноды:
кадмиевые аноды —4 смены, свинцовые —3 смены (на 1000 л
объема электролита).
Сернокислый электролит кадмирования с добавками
желатины и парафенилендиамина (г/л)
Сернокислый кадмий........................50—70
Сернокислый натрий.........................40—60
Серная кислота (d — 1,84).................... 40
Желатина..................................... 5
Парафенилендиамин ............................ 2
Режим кадмирования: температура электро-
лита 18—25'С, напряжение 6—9 в, катодная плотность
2—4 а/дм2.
ЭЛЕКТРОЛИТ для блестящего
КАДМИРОВАНИЯ
С ДОБАВКОЙ ДЦУ
На некоторых заводах измерительных приборов внедрен
и дал хорошие результаты сернокислый электролит для блестя-
щего кадмирования с добавкой ДЦУ.
Сернокислый электролит для блестящего
кадмирования (г/л)
Сернокислый кадмий........................32—64
Серная кислота ..........................50—100
ДНУ.............." ..................... 10
Режим кадмирования: температура электро-
лита 18—25° С, катодная плотность тока 4—5 а/дм2.
При работе с указанным электролитом применяется ревер-
сирование тока при соотношении катодного и анодного периодов
: ^а= 10 : 1. Так как в электролите происходит интенсивное
растворение анодов, то поддерживается следующее соотношение
площадей: SK:Sa = 2: 1 или 3:1.
101
Приготовление и корректирование кислых электролитов кад-
мирования, а также устранение неполадок при работе с ними
осуществляют так же, как при описании соответствующих кис-
лых электролитов цинкования.
БОРФТОРИСТОВОДОРОДНЫЕ
ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Лучшие результаты среди кислых электролитов кадмирова-
ния дает электролит на основе борфтористоводородной кислоты,
так как он наиболее удобен для введения органических регуля-
торов катодных отложений. Гидролиз борфтористоводородной
соли почти полностью подавляется при наличии свободной кис-
лоты, которую обязательно вводят в состав электролита. Вве-
дение борфтористоводородного аммония улучшает качество
осадков.
Борфтористоводородный электролит
для кадмирования (г/л)
Борфтористоводородный кадмий . 200—220
Борфтористоводородный аммоний 25—40
Борфтористоводородная кислота . . . 40—43
2,6—2,7-нафталиндисульфокислота . 1—2
Режим кадмирования: pH электролита 3,2—
3,6, температура 18—25е С, катодная плотность тока
3—7 а/дм*.
Электролит приготовляют так же, как аналогичный цинко-
вый.
Блескообразующими добавками могут служить препараты
ОП-10 и ДЦУ. Из электролита, содержащего 2 г/л ДЦУ, при
Дк = 4 а!дм2 получаются зеркально блестящие осадки.
ЦИАНИСТЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
В цианистых электролитах кадмий находится в виде комп-
лексной соли. Для устойчивой работы ванны важно выдержать
соотношение концентраций цианистого натрия и кадмия (оно
должно быть равным 3,75).
Составлять электролит можно на основе окиси, гидроокиси
или сернокислой соли кадмия.
Увеличение концентрации кадмия в электролите увеличивает
катодный выход по току, но зато уменьшает рассеивающую спо-
собность электролита, и осадки получаются крупнокристалли-
ческими. Поэтому обычно применяют электролиты с невысокой
концентрацией кадмиевых солей, в которых осаждаются мелко-
кристаллические осадки, а при введении определенных доба-
вок — блестящие.
102
Особое значение для нормальной работы ванны имеет содер-
жание цианистого натрия. При недостатке его аноды покрыва-
ются труднорастворимой пассивной пленкой, избыток цианистого
натрия увеличивает выделение водорода, но в то же время спо-
собствует образованию мелкокристаллических осадков, повы-
шает рассеивающую способность электролита и увеличивает пре-
делы плотностей тока, при которых получаются качественные
осадки. Поэтому, как уже указывалось, весовое отношение циа-
нистого натрия и кадмия должно быть равно 3,75.
Цианистые электролиты содержат некоторое количество ще-
лочи, выделяющейся при гидролизе и образовании цианидов:
Cd (ОН)2 + 4NaCN = Na2 [Cd (CN)J + 2NaOH.
Увеличение содержания в электролите свободной щелочи по-
вышает выход по току и благоприятно сказывается на качестве
кадмиевых покрытий, поэтому в свежесоставленные электролиты
вводят до 20 г/л NaOH.
Превышение нормы содержания карбоната натрия, который
накапливается в электролите в процессе работы, ухудшает каче-
ство осадков. Предельно допустимая концентрация карбоната
натрия 70—80 г/л.
Для улучшения качества покрытий и получения блестящих
покрытий непосредственно из электролита, вводят специальные
добавки неорганического и органического происхождения. К пер-
вым относятся никелевые и кобальтовые соединения, ко вто-
рым— сульфокислоты, сульфитный щелок, производные фурфу-
рола и др.
Цианистый электролит для получения блестящих
кадмиевых покрытий (г/л)
Окись кадмия ... . 40—45
Цианистый натрий ... . 90—120
Сернокислый натрий . 40—60
Сернокислый никель 1,0—1,5
Сульфированное касторовое масло 8—12
Режим кадмирования: температура электро-
лита 18—25 С, катодная плотность тока 1—1,5 а/дм2.
Приготовление электролита. Цианистый электролит приготов-
ляют так же, как цианистый электролит цинкования. В послед-
нюю очередь добавляют раствор сернокислого никеля и при не-
прерывном помешивании раствор сульфированного касторового
масла, затем электролит прорабатывают под током 2—3 ч.
Для приготовления сульфированного касторового масла
к 4 вес. ч. касторового масла при непрерывном помешивании не-
большими порциями добавляют 1 вес. ч. серной кислоты (с? =
1,84) до прекращения газовыделения. Полученный раствор пе-
ремешивают, отстаивают в течение 10—12 ч, затем вводят 30%-
ный раствор едкого натра до щелочной реакции. Нейтрализован-
103'
ный щелочью раствор сульфированного касторового масла при-
годен к употреблению.
Корректирование электролита. Цианистый электролит кор-
ректируют, поддерживая необходимое соотношение концентра-
ций металла и цианида, а также свободной щелочи.
Блескообразователи добавляют, когда осадки становятся ма-
товыми: по 0,3—0,5 г/л сернокислого никеля и 3—4 г/л сульфиро-
ванного касторового масла.
Накопившиеся вредные примеси олова, сурьмы и мышьяка
удаляют, вводя в электролит порошкообразный кадмий (1 г/л)
и прорабатывая электролит при небольшой плотности тока.
Органические примеси удаляют фильтрацией электролита че-
рез активированный уголь.
Применение реверса при работе с данным электролитом не-
сколько улучшает рассеивающую способность электролита и ка-
чество осадков. Полный период реверсирования составляет
11 сек, tK: ta—10 : 1.
Неполадки в работе цианистого электролита кадмирования.
Темные шероховатые осадки кадмия получаются при наличии
в растворе примесей олова, сурьмы и мышьяка. Вздутие и пузы-
рение покрытий может вызываться несоответствием концентра-
ции кадмия и цианида и несоответствием плотности тока и тем-
пературы.
Внешним признаком недостатка цианидов служит почерне-
ние анодов и помутнение электролита. Почернение анодов может
вызываться также повышенной анодной плотностью тока. Для
устранения этого недостатка следует увеличить площадь анодов.
Высококачественные осадки кадмия получают, используя
электролит, содержащий сульфитный щелок.
Цианистый электролит для кадмирования,
содержащий сульфитный щелок (г/л)
Окись кадмия........................... 40—45
Цианистый натрий.......................150—175
Сернокислый натрий...................... 40—50
Сернокислый никель..................... 1—1,5
Едкий натр............................. 15—20
Сульфитный щелок....................... 8—10
Режим кадмирования: температура электро-
лита 18-25°С, катодная плотность тока 2—4 а/дя?, вы-
ход по току 95%.
Указанный электролит экономичнее электролита с сульфиро-
ванным касторовым маслом.
В Институте химии и химической технологии Литовской Ака-
демии наук разработан электролит для блестящего кадмирова-
ния, в котором блескообразователем является сернокислый
а-нафтиламин, способствующий торможению катодного процесса
при самых малых плотностях тока. Исследования показали, что
104
интервал плотностей тока, при которых осаждаются блестящие
покрытия, зависит от концентрации добавки. Наиболее эффек-
тивным является насыщенный раствор, в котором блестящие
осадки кадмия можно получить в пределах плотностей тока
1,5—3,0 а/дм2. Применение реверсивного тока расширяет этот
интервал до 3,5 а]дм2.
Цианистый электролит для блестящего кадмирования,
включающий в качестве блескообразователя
а-нафтиламин (г/л)
Окись кадмия.......................... 30
Цианистый калий...................... 106
Углекислый калий...................... 14
Едкий калий........................... 10
Сернокислый а-нафтиламин............До насыщения
Моющее средство «Прогресс»....... 2,5 (мл/л)
Режим кадмирования: температура электро-
лита 18—20° С, /к = 15 сек, te = 3 сек, = 5, катодная
плотность тока 1,8—3,5 а/дм2.
Электролит для блестящего кадмирования приготовляют
обычным способом. Сернокислый а-нафтиламин (0,6 г/л) вводят
при постоянном помешивании в электролит, подогретый до 50° С.
При охлаждении из раствора выпадает некоторое количество
кристаллов, не мешающих течению процесса. Свежеприготовлен-
ный электролит прорабатывают током до окрашивания его
в красный цвет.
Отработанный электролит регенерируют фильтрацией через
активированный уголь и корректируют добавлением сернокис-
лого а-нафтиламина, приготовленного указанным выше спосо-
бом. Использование насыщенного раствора добавки значительно
облегчает работу с электролитом, так как не требуется коррек-
тировки и анализа.
АММИАКАТНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Аммиакатные электролиты кадмирования находят все боль-
шее применение в промышленности, так как они обладают до-
статочной рассеивающей способностью, позволяют осаждать вы-
сококачественные покрытия толщиной 20—25 мк и нетоксичны.
Их с успехом применяют вместо цианистых.
Ниже приведен состав хлористо-аммонийного электролита,
дающего блестящие мелкокристаллические осадки и получив-
шего наибольшее распространение в промышленности.
Хлористо-аммонийный электролит для кадмирования (г/л)
Хлористый кадмий.......................... 40—50
Хлористый аммоний...................... 200—250
Хлористый натрий ......................... 30—40
105
Клей столярный......... 1—2
Тиомочевина................................0,5—1,5
Режим кадмирования: pH электролита 5,5—
6,0, температура 20—40° С, катодная плотность тока
0,8—2 а/дм?, выход по току 96—98%, скорость осаждения
кадмия 15—20 мк/ч.
Хлористо-аммонийный электролит кадмирования приготов-
ляют так же, как аналогичный электролит цинкования. Свеже-
приготовленный электролит прорабатывают 5—7 ч при плотности
тока 0,2—0,3 а/дм2.
При изменении pH электролита осаждаются темные губчатые
осадки кадмия. Корректируют pH 25%-ным аммиаком.
В последнее время все чаще для покрытия деталей средней
сложности вместо цианистых применяют аммиакатные электро-
литы.
Аммиакатный электролит для кадмирования деталей
средней сложности (г/л)
Окись кадмия................................ . 30—40
Сернокислый аммоний . ........................ 300
Борная кислота 20
Клей столярный . . ............. . 2
Режим кадмирования: температура электро-
лита 18 — 25° С, катодная плотность тока 0,7—l,0a/cUi2.
Приготовляют аммиакатный электролит так же, как и цин-
ковый.
ЭЛЕКТРОЛИТЫ НА ОСНОВЕ
АМИНОПРОИЗВОДНЫХ
Электролиты на основе аминопроизводных обладают высокой
рассеивающей способностью и дают осадки хорошего качества,
а при определенном составе электролита — блестящие. Недо-
статком их является известная токсичность и склонность анодов
к пассивации (через 6—8 ч непрерывной работы аноды необхо-
димо зачищать).
Н. Т. Кудрявцевым с сотрудниками предложен электролит
на основе моноэтаноламина.
Электролит кадмирования на основе моноэтаноламина
(г/л)
Хлористый кадмий............................. 80
Хлористый аммоний . . . 180
Моноэтаноламин.............................. . 400
Клей столярный.............................. 1
Режим кадмирования: pH электролита 8 — 9,
температура 18 — 25° С, катодная плотность тока 1 а/дм2.
106
В Казанском химико-технологическом институте разработан
этилендиаминовый электролит кадмирования.
Этилендиаминовый электролит для кадмирования (г/л)
Сернокислый кадмий ... . . . . 128
Сернокислый аммоний.................. 38
Этилендиамин 20%-ный . . 375 (мл/л)
Клей столярный .... 1—1,5
Режим кадмирования: pH электролита 8 —
9, температура 18 —25° С, катодная плотность тока 1 —
1,5 а/дм?, скорость осаждения кадмия 14 — 20 мк/мин.
Электролит устойчив в работе, однако требует постоянного
наблюдения за pH. Кислотность электролита корректируют эти-
лендиамином или серной кислотой.
Производственную проверку прошел электролит кадмирова-
ния на основе полиэтиленполиамина, разработанный В. А. Попо-
вым и Н. Р. Кокоревым.
Электролит для кадмирования на основе
полиэтиленполиамииа (г/л)
Сернокислый кадмий................. 100—200
Полиэтиленполиамин...................130—140
Режим кадмирования: температура электро»
лита 18 — 25е С, катодная плотность тока 0,5 а/дм2.
Преимуществом данного электролита является простота со-
става, стабильность в работе, высокая рассеивающая способ-
ность и получение качественных осадков, принимающих после
осветления и пассивации полублестящий вид.
Электролиты кадмирования на основе аминопроизводных
приготовляют аналогично электролитам цинкования.
ЭЛЕКТРОЛИТЫ НА ОСНОВЕ
ДРУГИХ
КОМПЛЕКСООБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Для замены цианистых электролитов и получения высокока-
чественных осадков при высокой рассеивающей способности
электролита используют ряд комплексообразователей.
На заводах внедрен электролит на основе комплексной соли
с трилоном-Б. Этот электролит нетоксичен, обладает хорошей
рассеивающей способностью, позволяет получать мелкокристал-
лические, плотные, полублестящие осадки. Недостатком его яв-
ляется большая стоимость по сравнению с другими.
Электролит для кадмирования на основе трилона-Б (г/л)
Окись кадмия... . ... . 10—12
Трилон-Б......................... ..... 50—55
Пирофосфорнокислый натрий ... . . 55—60
107
Тетраборат натрия...........................25—30
Хлористый натрий............................15—25
Режим кадмирования: pH электролита 10 —
12, температура 25 — 50° С, катодная плотность тока 1 —
2 а/дм2, анодная плотность тока 0,5 а/дм2, скорость нара-
щивания осадка 30 — 36 мк/ч.
Для приготовления электролита в подогретой воде раство-
ряют трилон-Б. Отдельно приготовляют кашицу окиси кадмия,
которую при помешивании вводят в раствор трилона-Б. Осталь-
ные компоненты растворяют в теплой воде и фильтруют в рабо-
чую ванну. Кислотность электролита корректируют слабым
раствором щелочи. Свежеприготовленный электролит прорабаты-
вают при плотности тока 0,3—0,5 а/дм2 до получения высокока-
чественных осадков.
В настоящее время исследованы электролиты кадмирования
с уротропином, позволяющие при температуре 40° С применять
плотность тока 2,5 а/дм2.
Электролит для кадмирования с уротропином (г/л)
Окись кадмия.................................. 30
Сернокислый аммоний...........................200
Уротропин.....................................100
Хлористый аммоний............................. 10
Режим кадмирования: pH электролита 7 —
7,5, температура 18 — 25° С, катодная плотность тока
1,2—1,6 а/дм2, анодная плотность тока 3 — 4 а/дм2.
ПАССИВАЦИЯ И ОСВЕТЛЕНИЕ
КАДМИЕВЫХ ПОКРЫТИЙ
Для улучшения блеска и повышения коррозионной стойкости
кадмиевые покрытия осветляют и пассивируют. При этом можно
использовать те же растворы, которые используют для обра-
ботки цинковых покрытий. Полученные пленки состоят в основ-
ном из труднорастворимых хроматов хрома. Окраска пленок
на кадмии — от ярко-желтого цвета до коричневого.
Раствор для пассивации кадмиевых покрытий (г/л)
Хромовый ангидрид....................... 100—150
Серная кислота (a — 1,84)............... 2—4
Режим пассивации: температура раствора
18 — 20° С, продолжительность пассивации 3 —8 сек.
Для получения блестящих осадков применяют 1%-ный раст-
вор азотной кислоты или 2%-ный раствор перекиси водорода
в 0,5%-ном растворе серной кислоты. Покрытия из хлористо-
аммонийного электролита осветляют в 3%-ном растворе азотной
кислоты при 18° С в течение 5—7 сек, затем пассивируют.
108
Раствор для пассивации кадмиевых покрытий (г/л)
Хромовый ангидрид.............................17
Сернокислый натрий............................14
Азотная кислота (d = 1,4)....................2,8
Режим пассивации: температура раствора 18—
25° С, продолжительность пассивации 5—7 сек.
После пассивации детали промывают в холодной воде, так
как пассивные пленки чувствительны к высокой температуре и
разрушаются в горячей воде.
АНОДЫ ПРИ КАДМИРОВАНИИ
Для кадмирования применяют аноды с чистотой 99—99,5%
(ГОСТ 1468—53). Допустимое количество примесей (олова,
сурьмы, мышьяка) в анодах — не более 0,005%.
При обычно применяемых плотностях тока (до 2,5 а)дм2)
разница между анодным и катодным выходом по току невелика
и если при простое ванны аноды извлекают из электролита, то
практически кадмий в растворе не накапливается. Для работы
при больших плотностях тока часть кадмиевых анодов заменяют
стальными.
СНЯТИЕ НЕДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ
ПОКРЫТИЙ
Недоброкачественные кадмиевые покрытия можно удалить
растворением в азотнокислом аммонии (концентрация 120 г/л)
при комнатной температуре или в отработанных растворах для
хромирования или осветления покрытий. Материалом для под-
весок служит сталь.
Однако поскольку стоимость кадмия большая, можно уда-
лять кадмиевые покрытия непосредственно в электролите кадми-
рования при анодной обработке деталей.
МЕДНЕНИЕ
Медь — металл ярко-розового цвета. Атомный вес меди 63,7,
удельный вес 8,93 г!смг, температура плавления 1083°С. Медь
в соединениях может быть одновалентной и двухвалентной,
электрохимический эквивалент ее будет соответственно 2,372
11 1,186 zja-ч, нормальный потенциал меди +0,34 в.
Медь легко растворяется в азотной, концентрированной сер-
ной и хромовой кислотах, а в соляной кислоте растворяется
плохо даже при нагревании. В щелочах, за исключением амми-
ака, медь устойчива.
109
На воздухе медь легко окисляется, теряя свой цвет и блеск,,
покрываясь продуктами коррозии — налетом основных углекис-
лых или сернистых соединений.
В электрохимическом ряду напряжения медь стоит в числе
электроположительных металлов и в паре с железом является
катодом, поэтому медные покрытия не используют как коррози-
онно-защитные. Медные покрытия применяют в качестве под-
слоя под другие покрытия. Кроме того, они служат для специ-
альных целей, где необходимы высокая электро- и теплопровод-
ность меди, эластичность, прочность сцепления, хорошая
полируемость.
Для декоративных целей медные покрытия могут быть ис-
пользованы с последующим оксидированием в различные цвета
и защитой оксидных пленок лаками.
Меднение широко применяется также для гальванопластики.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА
ЭЛЕКТРОЛИТОВ МЕДНЕНИЯ
Для получения медных покрытий используют кислые и циа-
нистые электролиты. В промышленности применяют сернокис-
лые, пирофосфорнокислые, цианистые электролиты, а также
электролиты на основе аммиачных растворов и аминопроиз-
водных. Меньшее распространение находят борфтористоводо-
родные, кремнефтористые и щавелевокислые электролиты.
Сернокислые электролиты просты по составу, устойчивы
в работе, позволяют применять высокие плотности тока, но об-
ладают низкой рассеивающей способностью. Основным недо-
статком указанных электролитов является невозможность непос-
редственного осаждения меди на сталь и чугун, так как при
погружении этих металлов в сернокислые растворы меди выде-
ляется контактная медь, обладающая низкой адгезией с основ-
ным металлом. Поэтому стальные изделия приходится предвари-
тельно никелировать.
Борфтористоводородные электролиты обладают несколько
большей рассеивающей способностью, чем сернокислые, и позво-
ляют применять большие плотности тока, поэтому их исполь-
зуют для скоростного получения толстых покрытий. Осадки, по-
лученные из борфтористоводородных электролитов, мелкокри-
сталлические. Однако эти электролиты также невозможно при-
менять для осаждения меди непосредственно на сталь.
Пирофосфорнокислые электролиты по сравнению с борфто-
ристоводородными дают возможность непосредственно осаж-
дать медь на сталь. Их используют также для меднения изде-
лий из цинкового сплава, титана и алюминия. Осадки меди из
этих электролитов обладают мелкокристаллической структурой,
ПО
а в тонких слоях дают полублестящие и блестящие покрытия
без значительных внутренних напряжений. Рассеивающая спо-
собность пирофосфорнокислых электролитов значительно выше,
чем сернокислого, выход металла по току в них составляет
100%- Пирофосфорнокислые электролиты чрезвычайно устой-
чивы в эксплуатации.
Цианистые электролиты обладают высокой рассеивающей
способностью, дают возможность осаждать медь непосредст-
венно на сталь, осадки из этих электролитов обладают хорошей
структурой. К недостаткам цианистых электролитов можно от-
нести токсичность, нестабильность состава, низкий выход по току
и соответственно небольшую скорость наращивания медного
осадка.
Аммиакатные электролиты не токсичны, дешевы, не содержат
дефицитных материалов, обладают лучшей рассеивающей спо-
собностью, чем кислые, позволяют получать мелкокристалличе-
ские осадки, а при соблюдении определенного режима — и полу-
блестящие. Их используют для непосредственного меднения
стали.
Наибольшее распространение при отделке изделий бытового
назначения, в основном электроосветительной арматуры, полу-
чили в настоящее время электролиты на основе аминопроизвод-
ных, в частности этилендиаминовые электролиты.
На ряде предприятий эксплуатируются аммиакатные элек-
тролиты, дешевые и эффективные. При отделке литых сувениров
из сплавов алюминия и цинка используют пирофосфатные элек-
тролиты.
СЕРНОКИСЛЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Сернокислые электролиты, простые по составу, позволяют
применять высокие плотности тока. При необходимости получить
толстые слои меди первый слой в 2—3 мк осаждают в цианистом
электролите, где медь наращивается медленно, а затем детали
переносят в кислый электролит, где получают необходимый слой
меди. Часто подслоем под кислое меднение служит слой никеля
толщиной 2—3 мк.
Основными компонентами сернокислого электролита явля-
ются сернокислая медь и серная кислота.
Медь осаждается на катоде в основном из ионов Си2+, од-
нако вблизи анодов могут образоваться и одновалентные ионы.
Если одновалентных ионов будет много, то в электролите вы-
падает губчатая медь и осаждаются темные покрытия. Однова-
лентные ионы окисляются кислородом воздуха, что уменьшает
кислотность электролита, а в нейтральных растворах протекает
гидролиз сульфата закиси меди, поэтому качественные осадки
можно получать только в кислых растворах.
ш
Введение серной кислоты повышает электропроводность ра-
створа, уменьшает диссоциацию сернокислой меди, способствуя
тем самым образованию мелкокристаллических осадков, исклю-
чает возможность гидролиза и образования основных соединений
меди, обусловливающих получение темных осадков. Раствори-
мость серной кислоты снижается в присутствии сернокислой
меди, поэтому оптимальная концентрация серной кислоты
в сернокислых растворах должна быть в пределах 50—75 г/л.
Сернокислый электролит весьма чувствителен к примесям
мышьяка и сурьмы, вызывающим хрупкость и потемнение осад-
ков меди. Допустимая концентрация примесей в сумме не более
0,01%- Накопление в электролите большого количества железа
(более 20 г/л) снижает катодный выход по току. Никель и цинк
не оказывают вредного влияния на ход процесса, так как потен-
циал выделения меди выше потенциалов выделения этих метал-
лов, вследствие чего они не осаждаются на катоде. Органические
примеси (от добавок и полировочных паст) также снижают ка-
чество медных покрытий.
Для улучшения структуры осадка, получения блестящих по-
крытий и повышения рассеивающей способности сернокислого
электролита в него вводят ряд добавок: этиловый спирт, тиомо-
чевину, дисульфонафталиновую кислоту и др.
Наиболее простым и широко применяемым является серно-
кислый электролит-
Сернокислый электролит для меднения (г/л)
Сернокислая медь...................... 200—250
Серная кислота (d= 1,84).............. 50—70
Режим меднения: температура электролита 18—
25° С, катодная плотность тока без перемешивания 2 —
4 а/дм2, с перемешиванием 5— 10 а/дм2.
Приготовление электролита. В теплой воде растворяют сер-
нокислую медь и фильтруют раствор в рабочую ванну, затем
при помешивании к раствору прибавляют небольшими порциями
серную кислоту.
Корректирование электролита. Так как анодный и катодный
выходы по току в данном электролите почти одинаковы, концент-
рация меди меняется мало.
Неполадки в работе сернокислого электролита меднения.
Темные шероховатые осадки с красным оттенком в углубленных
местах появляются при недостатке серной кислоты в электролите.
Темно-коричневые пятна и полосы свидетельствуют о нали-
чии вредных примесей — мышьяка и сурьмы.
Подгар покрытия вызывается повышенной плотностью тока
при отсутствии подогрева и перемешивания электролита.
Пятнистые покрытия получаются при избытке кислоты и не-
достатке меди в электролите.
112
Шероховатость осадка может быть обусловлена наличием
в электролите значительного количества механических примесей.
Питтинг и муар вызываются органическими примесями.
Применение высоких плотностей тока возможно в сернокис-
том электролите меднения с добавкой этилового спирта.
Сернокислый электролит для меднения с добавкой
этилового спирта (г/л)
Сернокислая медь .
Серная кислота ... ...
Этиловый спирт ... .......
Режим меднения: температура электролита
35 — 40' С, катодная плотность тока 6—12 а/дм*.
230—270
60-75
8—10
Работа производится при непрерывной фильтрации и интен-
сивном перемешивании. Корректирование раствора проводят раз
в неделю (при двухсменной работе ванны) добавлением 0,5—
2 г/л этилового спирта.
Применение реверса. Процесс осаждения меди в кислых элек-
тролитах можно значительно интенсифицировать, изменяя по-
лярность электродов.
Реверс можно применять в сернокислом электролите обыч-
ного состава. Плотность прямого и обратного тока при комнат-
ной температуре 5—6 а/дм2, при повышении температуры до
40—60°С плотность тока увеличивается до 10—12 а/дм2. Ре-
жим реверсирования: /к=10 сек, /а = 2 сек,-^- = 5.
ta
Применение реверса позволяет получать мелкокристалличе-
ские осадки меди. При толщине слоя меди 10 мк покрытия по-
лучаются беспористыми. Реверс при кислом меднении особенно
широко применяется там, где требуется нарастить толстый
слой меди.
ЭЛЕКТРОЛИТЫ
С БЛЕСКООБРАЗУЮЩИМИ
ДОБАВКАМИ
Для получения блестящих покрытий наиболее выгодно при-
менять сернокислые электролиты, так как они экономичнее и
производительнее прочих электролитов и позволяют применять
высокую плотность тока. В качестве блескообразующих добавок
используют тиомочевину, дисульфонафталиновую кислоту и про-
изводные продуктов конденсации дициандиамида с формальде-
гидом — ДЦУ и У2.
Электролит блестящего меднения с тиомочевиной и дисуль-
фонафталиновой кислотой. В качестве блескообразователя наи-
0 М. П. Грачева 113
большее применение нашла тиомочевина. Однако наличие тио-
мочевины в электролитах приводит к получению хрупких осад-
ков, имеющих склонность к отслаиванию. Для повышения пла-
стичности осадка наряду с тиомочевиной в электролит вводят
дисульфонафталиновую кислоту.
При введении тиомочевины и других органических блескооб-
разователей не рекомендуется интенсивно перемешивать элект-
ролит сжатым воздухом, так как блескообразователи окисля-
ются. Высокая температура электролита (более 50°С) и боль-
шая плотность тока (выше 8 а!дм2) также вызывают разложение
тиомочевины.
Сернокислый электролит для блестящего меднения
с тиомочевиной и дисульфонафталнновой кислотой (г/л)
Сернокислая медь ... ......... 180—210
Серная кислота . 50—70
Тиомочевина.............................. 0,02—0,035
2,6—2,7-дисульфонафта.тиновая кислота . . 0,1—0,2
Режим меднения: температура электролита
18 — 25° С, катодная плотность тока 5 — 6 а/дм1-.
Электролит перемешивают с помощью качающихся штанг.
Приготовление электролита- К обычному сернокислому элект-
ролиту добавляют необходимое количество блескообразователей,
предварительно растворенных в теплой воде.
Корректирование электролита. Корректирование заключается
в поддержании необходимой концентрации сернокислой меди,
серной кислоты и блескообразователей. Так как блескообразова-
тели вводят в электролит в небольших количествах и повышение
их концентрации вызывает хрупкость и отслаивание осадков, же-
лательно на ванны устанавливать дозаторы, поддерживающие
концентрацию блескообразователей в заданных пределах. Уста-
новлено, что тиомочевина в процессе работы частично включа-
ется в осадок, а частично разлагается. За 1 а-ч работы ванны
расходуется 0,33 мг тиомочевины.
Неполадки в работе электролита для блестящего меднения.
Отсутствие блеска может вызываться недостатком блескообра-
зователей в электролите или низкой плотностью тока при нор-
мальном составе электролита.
Неравномерность блеска по краям и в середине детали ука-
зывает на применение высокой плотности тока при недостаточ-
ном перемешивании электролита.
Темные осадки получаются при накоплении в электролите
продуктов разложения блескообразующих добавок.
Электролит блестящего меднения с добавками ДЦУ и Уг.
Электролит разработан в Ивановском химико-технологическом
114
институте В. Л. Киселевой и успешно эксплуатируется на ряде
предприятий г. Иваново.
Добавки ДЦУ и У2 оказывают влияние на катодную поляри-
зацию меди в сернокислом электролите, причем образование бле-
стящих покрытий наблюдается в широком интервале концент-
раций добавок: для ДЦУ 1—10 г/л, для У2 8—10 г/л. Поскольку
введение одной добавки значительной концентрации заметно
увеличивает внутренние напряжения покрытия, целесообразно
вводить комбинированные добавки, например 2 г/л У2 и 0,5—1 г/л
ДЦУ. В этом случае получаются блестящие покрытия без высо-
ких внутренних напряжений, не имеющие тенденции к отслаи-
ванию.
Изменение концентрации серной кислоты от 50 до 100 г/л не
сказывается на блеске покрытий и не изменяет интервал плот-
ностей тока, при которых получаются блестящие осадки.
Диапазон плотностей тока, при которых образуются блестя-
щие осадки, снижается с повышением температуры электролита.
Увеличение толщины медных покрытий выше 20 мк со-
провождается уменьшением блеска и повышением хрупкости
осадков.
Введение добавок ДЦУ и У2 повышает также рассеивающую
способность сернокислого электролита меднения.
При введении только ДЦУ анодный выход по току несколько
повышается, а растворение анодов сопровождается значитель-
ным шламообразованием.
В электролите с комбинированной добавкой (ДЦУ и У2)
шламообразование незначительно и выход по току немного пре-
вышает теоретическую величину (103—106% )-
Адгезия покрытий, полученных из электролита с комбиниро-
ванными добавками, хорошая, и они могут служить подслоем
при блестящем никелировании или последующем оксидирова-
нии. Блеск покрытий сохраняется длительное время.
Оптимальный состав сернокислого электролита для
блестящего меднения с добавками ДЦУ и У2 (г/л)
Сернокислая медь . 250
Серная кислота 50
ДЦУ........... 0,5—1
У2 ........................................... .2
Режим меднения: температура электролита
18 — 25° С, катодная плотность тока 3 — 7 а/дмг.
Приготовление электролита. Сернокислый электролит блестя-
щего меднения приготовляют обычным способом, принятым для
сернокислых ванн. Добавки ДЦУ и У2 вводят так же, как
и в аналогичный электролит цинкования. Для приготовления
электролита не рекомендуется применять очень жесткую воду.
Примеси железа в электролите оказывают влияние на блеск
5*
115
покрытий: при значительной концентрации железа осадки стано-
вятся матовыми. Допустимое содержание солей железа — не
более 20 г/л.
Корректирование электролита. После пропускания 80—
85 а-ч]л электролит корректируют, добавляя к раствору */г ко-
личества блескообразователя, указанного в рецептуре.
ЦИАНИСТЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Основными компонентами цианистых электролитов являются
комплексная медноцианистая соль и свободный цианид. Медь
осаждается на катоде из одновалентных ионов, диссоциация
комплекса идет по следующей схеме:
Na [Си (CN)2 ] - Na" + [Си (CN)2]“
[Си (CN)2]~ —> Си++ 2CN“
При прохождении одинакового количества электричества
в цианистых электролитах должно отложиться в 2 раза больше
меди, чем в кислых. Однако выход по току в цианистых ваннах
составляет 50—60% и, следовательно, количество меди, выделя-
ющейся при одинаковых плотностях тока в обоих электролитах,
будет примерно одинаково.
Устойчивость электролита для цианистого меднения так же,
как и других цианистых электролитов, невелика. Цианиды разла-
гаются под действием углекислоты воздуха, от нагрева электро-
лита, в результате анодного окисления-
Присутствие свободного цианида имеет большое значение
для правильного протекания процесса: он обеспечивает устойчи-
вость комплекса и нормальную работу анодов.
Накопление карбонатов в электролите также влияет на ход
меднения. Небольшие количества карбонатов (до 10 г/л) ока-
зывают положительное влияние, при концентрации карбонатов
выше 60 г/л возможно образование губчатых осадков меди.
Щелочь добавляют в электролит для повышения его электро-
проводности. Однако щелочь постепенно переходит в карбонат,
поэтому ее вводят в ванну только при составлении нового элект-
ролита.
Сегнетова соль улучшает растворимость медных анодов и не-
сколько улучшает структуру осадка. Такова же роль роданидов.
Введение в электролит некоторых неорганических и органи-
ческих добавок способствует получению блестящих покрытий.
Вредными примесями в электролите являются значитель-
ные концентрации органических соединений, цинк, олово, сурьма,
свинец.
Ионы железа и никеля не оказывают большого влияния на
качество осадка.
116
Для обычных электролитов меднения pH цианистого раствора
равен 10—11,5.
Цианистый электролит для меднения (г/л)
Медноцианистая комплексная соль . . . 40—50
Цианистый натрий (свободный)..................10—20
Режим меднения: температура электролита
18 — 25е С, катодная плотность тока 0,3—1 а/дм.2.
Цианистый электролит для наращивания толстых
слоев меди, особенно на цинковых сплавах (г/л)
Цианистая медь............. 25—30
Цианистый натрий (свободный)..............5—7
Углекислый натрий...................... . 15—20
Сегнетова соль . . ..........40—60
Едкий натр ... .................15—20
Режим меднения: температура электролита 40—
50'С, катодная плотность тока 1,5 — 2,5 а/дм2.
Приготовление электролита. Обычно электролит составляют
на основе сернокислой меди, из которой готовят либо основную
углекислую медь, либо соль Шевреля.
Для приготовления электролита, содержащего 10 г/л меди,
исходными материалами служат 40 г/л сернокислой меди и 20 г/л
углекислого натрия. Указанные соли растворяют отдельно в теп-
лой воде (40—50°С). Повышение температуры раствора может
привести к выпадению труднорастворимой окиси меди. В раствор
соды вводят при помешивании раствор сернокислой меди, при
этом выпадает зеленоватый осадок основной углекислой меди.
Раствор проверяют на полноту осаждения, осадку дают отсто-
яться, затем его декантируют и 2—3 раза промывают водой.
В отдельной емкости растворяют цианистый натрий (65 г/л) и
сульфит (35 г/л). Сульфит вводят для восстановления меди до
одновалентной, затем вливают раствор цианистого натрия. Оса-
док при этом полностью растворяется. После проверки содержа-
ния в растворе свободного цианида и корректирования электро-
лит готов к употреблению.
Для приготовления электролита из соли Шевреля в отдель-
ных емкостях растворяют (на 10 г/л меди в электролите) серно-
кислую медь (70 г/л) и сульфит натрия (126 г/л). Раствор серно-
кислой меди при постоянном перемешивании вводят в раствор
сульфита. При этом на дно выпадает коричнево-красный осадок
соли Шевреля. Ему дают отстояться, проверяют на полноту осаж-
дения и промывают 2—3 раза теплой водой. Отдельно раство-
ряют цианистый натрий (65 г/л) и соду (25 г/л). Затем в соль
Шевреля добавляют сначала раствор соды, затем раствор циа-
нистого натрия, в результате осадок полностью растворяется.
Корректирование электролита. Цианистые электролиты кор-
ректируют, поддерживая необходимую концентрацию свободного
117
цианида. Соли меди добавляют редко и в основном в виде соли
Шевреля.
Избыток карбонатов удаляют вымораживанием или осажде-
нием гашеной известью (1,5 г гашеной извести на 1 г карбоната).
Вредные органические примеси удаляют введением 1 г/л ак-
тивированного угля и фильтрацией электролита, а накопившиеся
соли металлов — проработкой электролита при малой плотности
тока.
Неполадки в работе цианистого электролита меднения.
Осадки меди темно-красного цвета получаются при недостатке
в растворе свободного цианида. Признаками недостаточности
свободного цианида могут служить также посинение раствора
вблизи анода и образование на анодах налета труднораствори-
мых соединений меди, пассивирующих аноды.
Порошкообразные осадки меди образуются при значитель-
ном избытке цианида. Подгар осадка и вздутие его получаются
при слишком высокой плотности тока. В этом случае на катоде
будет происходить сильное выделение водорода.
Применение реверса. Реверс исключает необходимость введе-
ния в электролит анодных депассиваторов (сегнетовой соли),
стоимость которых довольно высока. Применение реверса при
меднении цинковых сплавов в цианистом электролите позволило
устранить пузырение покрытий, составлявшее до 5,0% площади
поверхности.
Г. Т. Бахваловым предложен состав электролита для работы
с применением реверса.
Цианистый электролит для меднения (г/л)
Цианистая медь............................60—ПО
Цианистый натрий (свободный) ....... 4—6
Едкий натр.............................. 5—10
Кислый фосфорный аммоний . . . 5—10
Углекислый натрий......................... 30
Режим меднения: катодная плотность тока при
30 — 35° С 1 — 3 а/дм?, при 40 — 50° С 2 — 5 а/дл2 и при
/к
70 — 80° С 4 — 7 а/дм2, отношение ~ = 10, tK — 10 сек,
ta = 1 сек.
При меднении из этого электролита получаются мелкокри-
сталлические полублестящие осадки.
Цианистые электролиты с блескообразователями. Блескооб-
разователями в цианистых электролитах могут быть неорганиче-
ские, органические и металлоорганические соединения и смеси
всех названных групп блескообразователей.
Институтом химии и химической технологии Академии наук
Литовской ССР предложен электролит для блестящего медне-
ния, содержащий в качестве добавок фурфуриловый спирт и
роданистый калий. Электролит отличается стабильностью в pa-
ne
боте, позволяет получать гладкие равномерные блестящие по-
крытия значительной толщины при достаточно высоких плотно-
стях тока. Осаждение меди происходит при реверсировании тока
и перемешивании электролита.
Цианистый электролит для блестящего меднения (г/л)
Медь (в пересчете на металл) . . .. 63,5—67
Цианистый калий (общий) . . . 132—142
Цианистый калий (свободный) 5—7
Роданистый калий........................ . 30—40
Фурфуриловый спирт.................... .... 0,3—0,6
Режим меднения: температура электролита 60—
70° С, катодная плотность тока 2 — 4 а/дм1, анодная
плотность тока 9 а/дм2, периоды реверсивного тока —
ZK = 15 сек. ta = 3 сек, —-5— — 5> скорость осаждения меди
‘а
при Дк - 2 а/дм2 0,6 мк/мин, при Дк 4 а/дм2 1 мк/мин.
Приготовление электролита. Цианистый электролит для бле-
стящего меднения приготовляют аналогично составлению медно-
цианистого комплекса. Затем в ванну добавляют активирован-
ный уголь (3 кг на 1000 л электролита) и электролит перемеши-
вают 1,5—2 ч. Раствор, которому дают отстояться в течение су-
ток, фильтруют в рабочую ванну. После этого в раствор добав-
ляют необходимое количество роданистого калия и фурфурило-
вого спирта-
Корректирование электролита. Электролит для блестящего
меднения корректируют, поддерживая необходимую концентра-
цию свободного циана, меди, фурфурилового спирта и рода-
нистого калия. Для определения концентрации указанных ве-
ществ проводят анализы: ежедневно — для свободного цианида,
раз в неделю — для меди и фурфурилового спирта и раз в ме-
сяц— для роданистого калия. Органические примеси из раствора
удаляют при помощи активированного угля (3 г/л). Раствор пе-
ремешивают, дают ему отстояться, затем фильтруют в рабочую
ванну.
Карбонаты удаляют с помощью гидроокиси кальция (1,5 г
на каждый грамм осаждаемого карбоната).
Примеси цинка удаляют проработкой электролита при низ-
кой плотности тока (1 а/дм2).
Неполадки в работе цианистого электролита меднения. Пу-
зырение и отслаивание покрытий наблюдается при содержании
в растворе органических примесей пли значении pH меньше 10,7.
Шероховатые твердые покрытия свидетельствуют о загрязне-
нии электролита взвешенными частицами и органическими при-
месями. Скорость осаждения покрытий снижается при накопле-
нии в электролите карбонатов, занижении плотности тока и вре-
мени выдержки и при значении pH более 12,8.
119
Электролит для блестящего меднения с комбинированной
блескообразующей добавкой. В НИИАвтопром разработан и
внедрен в промышленность электролит для блестящего медне-
ния с комбинированной блескообразующей добавкой. Электро-
лит работает с применением реверса и качающихся штанг.
Цианистый электролит с комбинированной
блескообразующей добавкой (г/л)
Медь (в пересчете на металл) . 40—50
Цианистый натрий (свободный) 12—15
Роданистый аммоний...... ... 10—15
Виннокислый натрий............. 5—10
Едкий натр ......................... 10—20
Сернокислый марганец (растворенный
в винной кислоте и нейтрализован-
ный NaCN)....................... 0,03—0,05 (лл/л)
Режим меднения: температура электролита
50±5°С, катодная плотность тока 2,5—3,0 а/дм2, анод-
ная плотность тока 3,5 — 4,0 а/дм*, время реверсирова-
ния: для слоев до 10 мк (к : t3 = 25 : 3, свыше 10 мк
(к : ta = 40 : 4, скорость осаждения меди 0,5—0,7 мк!мин.
При меднении электролит непрерывно фильтруют через ак-
тивированный уголь и хлориновую ткань.
Приготовление электролита. Сначала составляют медно-циа-
нистый комплекс, затем в него вводят растворы роданистого
аммония и виннокислого натрия. Полученный раствор подогре-
вают, и в него при помешивании небольшими порциями вводят
блескообразователь.
Для приготовления блескообразователя отвешивают 50 г
сернокислого марганца, 40 г винной кислоты и растворяют их
в 1 л дистиллированной воды. Полученный раствор нейтрали-
зуют концентрированным раствором цианистого натрия до пол-
ной прозрачности. Готовый блескообразователь (0,03—0,05 мл/л)
вводят в электролит.
Корректирование электролита. Электролит корректируют,
поддерживая необходимую концентрацию меди, свободного
циана и блескообразующих добавок.
Цианистый электролит с комбинированной блескообразую-
щей добавкой менее эффективен по блеску, чем электролит с до-
бавкой фурфурилового спирта.
АММИАКАТНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Аммиакатные электролиты широко используют в промыш-
ленности. Они нетоксичны, экономичны и позволяют получать
непосредственно на стали высококачественные, а при определен-
ных условиях и полублестящие осадки меди.
Основой электролита является медно-аммиачный комплекс,
для повышения устойчивости которого в электролит вводят из-
120
быток аммиака. Сернокислые натрий и аммоний повышают
электропроводность раствора. Для улучшения структуры осадка
в электролит добавляют сернокислый никель.
Наибольшее промышленное применение нашел электролит,
предложенный Н. А. Марченко с сотрудниками и проверенный
в производстве Р. И. Брук.
Аммиакатный электролит для меднения (г/л)
Сернокислая медь .... 70—80
Сернокислый аммоний 75—85
Сернокислый никель 10—20
Сернокислый на>рий ....... 30—40
Аммиак (25%-иый) . .........140—180 (мл/л)
Режим меднения: pH электролита 9,5—10,
температура 18 — 25‘С, катодная плотность тока 1,2 —
2,0 а/дм2.
С целью улучшения сцепления осадка меди со сталью де-
тали завешивают в ванну под током и в начале процесса дают
на 30—40 сек толчок тока, в 2—3 раза превышающий техноло-
гический.
Для получения качественных осадков следует поддерживать
определенное соотношение между концентрацией сернокислой
меди, pH электролита и плотностью тока. При накоплении
в электролите более 85 г/л сернокислой меди pH раствора дол-
жен быть в пределах 10,1—10,5, а допустимая плотность тока
2 а/дм2.
Применение в процессе работы только растворимых медных
анодов приводит к накапливанию меди в электролите, поэтому
необходимо постоянно следить за ее концентрацией и соотноше-
нием анодной и катодной площадей.
Меднение в аммиачном электролите можно вести с раство-
римыми медными п нерастворимыми никелевыми анодами.
В начале работы электролиз ведут на нерастворимых нике-
левых анодах при соотношении 5a:SK=l: 1,5. Когда концентра-
ция сернокислой меди снизится до 60 г/л, одновременно заве-
шивают медные и никелевые аноды с соотношением 5ник:5Медь =
= 1:1. При концентрации сернокислой меди в электролите 40—
50 г/л соотношение Sник : Sмедь — 1:2.
Приготовление электролита. Соли, входящие в состав элек-
тролита, растворяют в отдельных емкостях в теплой воде и вводят
через хлориновый фильтр в рабочую ванну в следующем по-
рядке: сернокислый аммоний, сернокислая медь, сернокислый
никель, сернокислый натрий. Раствор тщательно перемешивают,
вводят в него необходимое количество аммиака и вновь тща-
тельно перемешивают. Для ванн большого объема (больше
500 л) рекомендуется составлять электролит порциями по 100 л
с добавлением аммиака в каждые 100 л приготовленного рас-
твора.
121
В готовом электролите имеются осадки сернокислых солей,
которые не мешают работе: они постепенно растворяются.
Электролит прорабатывают в течение 30—48 ч на стальных
катодах (используя нерастворимые никелевые аноды) при ка-
тодной плотности тока 1,2—1,5 а!дм2 до получения осадков
удовлетворительного качества. При проработке электролита
также дается толчок тока.
Корректирование электролита. Аммиакатный электролит кор-
ректируют, поддерживая в основном необходимое значение pH.
Нормальное значение pH, равное 9,5—10 в 1000-литровой ванне
поддерживается ежедневным добавлением 3—4 л 25%-ного
аммиака.
Медью электролит пополняется в основном за счет раство-
рения анодов.
Корректирование концентрации остальных солей проводят
по данным химического анализа.
Неполадки в работе аммиакатного электролита меднения.
При недостаточном содержании аммиака в электролите и боль-
шом толчке тока на деталях вместо меди может появиться зе-
леноватый легкостирающийся налет. При низкой плотности тока
(но достаточном содержании сернокислой меди) медь не осаж-
дается. Недостаток аммиака вызывает разложение комплекса
и тогда медь также не осаждается.
Подгар деталей наблюдается в случае применения высокой
плотности тока при недостаточном содержании сернокислой
меди в электролите.
Недостаточное содержание сернокислой меди и значение pH
меньше 8,9 вызывают появление на деталях точечной коррозии.
Если осадки меди получаются шероховатые при нормальной
плотности тока, то это свидетельствует либо о накоплении
в электролите взвешенных частиц, либо об истощении электро-
лита (недостатке меди и аммиака).
Слабый толчок тока и недостаток аммиака могут привести
к появлению питтинга на деталях.
Осыпающееся медное покрытие образуется при избытке сер-
нокислой меди в электролите (больше 85 г/л).
Трудно глянцующиеся осадки меди получаются при истоще-
нии электролита (содержание сернокислой меди меньше 38 г/л).
ЭЛЕКТРОЛИТЫ НА ОСНОВЕ
АМИНОПРОИЗВОДНЫХ
Электролиты на основе аминопроизводных — этилендиамино-
вые, разработанные Н. В. Гудиным и Л. А. Беляковой, принад-
лежат к числу комплексных, позволяющих осаждать медь не-
посредственно на сталь. Этилендиамин является не только комп-
122
лексообразователем, но обладает также поверхностно-активным
тействием, что улучшает качество поверхности.
Отношение концентраций сернокислой меди и этилендиамина
имеет важное значение для нормальной работы ванны и должно
быть равно 1,8 : 2.3.
Кроме сернокислой меди и этилендиамина в электролит
вводят сернокислый аммоний, который стабилизирует процесс.
При недостатке этилендиамина в электролите растворение ано-
дов ухудшается и вблизи анодов на ванне и на самих анодах
появляются кристаллы основных солей меди, что отрицательно
влияет на процесс электролиза, снижает выход по току и элект-
ропроводность раствора. Введение в электролит сернокислого ам-
мония уменьшает скорость выделения основных солей меди.
Осадки меди, полученные из этилендпаминового электролита
меднения, обладают хорошей адгезией с основным металлом,
устойчивым блеском, эластичностью.
Область получения блестящих осадков увеличивается при
повышении pH до 10, выход по токх при этом несколько сни-
жается.
Рассеивающая способность этилендпаминовых электролитов
близка к рассеивающей способности цианистого электролита.
Правила работы с этилендиаминовыми электролитами опи-
саны выше.
Оптимальный состав этнлендиаминового электролита (г/л)
Сернокислая медь.......................... 110—125
Этнленднамнн (основание) 70%-ный . . 60—70
Сернокислый натрий................... 50—60
Сернокислый аммоний ....................... 50—60
Режим меднения: pH электролита 7,8 — 8,35,
температура 18 — 25° С, катодная плотность тока 1,5 —
2,0 а]дм2, анодная плотность тока 1,0—1,5 а/дл2, со-
отношение SK : Sa = 2 : 1, скорость осаждения меди 0,4 —
0,6 мк/мин.
Детали загружают в ванну и выгружают под током. В пер-
вые 40—60 сек дается толчок тока, в 3 раза превышающий тех-
нологический.
Приготовление электролита. В отдельной емкости при 60—
70° С растворяют сернокислую медь и через фильтр сливают
в рабочую ванну. Раствор охлаждают до 30—35° С, затем
к нему добавляют небольшими порциями при постоянном поме-
шивании 70%-ный этилендиамин, разбавленный водой в соот-
ношении 1:1. При этом раствор разогревается и окраска его
становится фиолетовой. Через 30 мин (время, необходимое для
образования этилендиаминового комплекса) в ванну добавляют
при помешивании отдельно приготовленные в теплой воде
(Зо°С) растворы сернокислого натрия и сернокислого аммония.
Электролит прорабатывают 8—10 ч при плотности тока 0,5—
123
0,7 а/дм2. Свежеприготовленный электролит имеет значение pH
6,7—7,0. Подщелачивание электролита производят этилендиа-
мином, разбавленным водой в соотношении 1:1.
Готовый электролит прорабатывают током из расчета
0,5 а-ч/л.
Корректирование электролита. В процессе работы ванна за-
щелачивается, поэтому значение pH проверяют ежедневно. Под-
кисление электролита до нормального значения pH производят
серной кислотой марки х/ч, разбавленной водой в соотношении
1 : 10.
Сернокислую медь в этилендиаминовом комплексе и прово-
дящие соли вводят в электролит по данным анализа. При из-
бытке этилендиамина в электролите сернокислую медь можно
растворять в отдельной емкости в рабочем электролите.
Если электролит часто корректировать этилендиамином до
pH выше 8,5, то осадки становятся хрупкими и отслаиваются
от основы, что можно объяснить постепенным накоплением
в электролите аммиачного комплекса меди в результате разло-
жения сульфата аммония с образованием аммиака при повы-
шенных значениях pH раствора. В этом случае аммиачный
комплекс меди разрушают осторожным прибавлением в элект-
ролит (при тщательном помешивании раствора) разбавленной
в соотношении 1 :4 серной кислоты до pH 5—5,5. Затем элект-
ролит прорабатывают током, корректируют 40%-ным раствором
этилендиамина до pH 7,5—8,4 и вновь прорабатывают током из
расчета 0,8—1 а-ч/л (катодная плотность тока 1,5 а/дм2, анод-
ная 0,6—0,7 а/дм2).
Н. В. Гудин рекомендует для улучшения растворимости ано-
дов и повышения качества осадков меди вводить в этилендиа-
миновый электролит меднения этилендиаминовый комплекс
цинка. Лучшее растворение меди в этих условиях объясняется
присутствием в электролите менее прочного этилендиаминового
комплекса цинка, который, распадаясь, выполняет роль «ре-
зерва» этилендиамина, облегчающего ионизацию меди на аноде.
В катодном процессе эта добавка не изменяет существенно по-
ляризацию, но улучшает структуру осадка.
Добавку этилендиаминового комплекса цинка (150—
200 мл/л) вводят в электролит меднения в виде раствора (pH
раствора 7,5—8).
Добавка этилендиаминового комплекса цинка (г/л)
Сернокислый цинк . . ...... 144
Сернокислый аммоний ........................ 60
Сернокислый натрий............................ 60
Этилендиамин (основание) 20%-ный . . . ... 60
Для приготовления комплекса цинка в горячей (70—80° С)
воде растворяют сернокислый цинк, затем к нему прибавляют
растворы сернокислых натрия и аммония. Полученный раствор
124
охлаждают до 30—35° С л постепенно при помешивании вводят
в него 20%-ный этилендиамин.
При повышенном содержании этилендиамина в растворе или
быстром его добавлении, когда pH больше 8, может выпасть оса-
док комплекса цинка.
Если меднение является предварительной операцией перед
электрохимическим оксидированием, то вводить в этилендиами-
повый электролит цинковый комплекс не рекомендуется.
Неполадки в работе этилендиаминового электролита медне-
ния. Осадки меди с белесыми пятнами получаются, если pH
электролита выше 8,35 или ниже 5,8. При этом может возникать
«наброс» и хрупкость осадков. Коричневые пятна на медном
покрытии указывают на недостаток этилендиамина в растворе
и загрязнение электролита основными солями железа и меди.
Блеск покрытия уменьшается, ухудшается растворимость анодов.
Шероховатые осадки меди получаются при большой плотности
тока.
«Наброс» —шероховатость осадков меди на выпуклых участ-
ках свидетельствует о неправильном расположении деталей
в ванне (под углом к аноду) и шламовании анодов.
Отслаивание медных покрытий вызывается недостатком эти-
лендиамина в ванне и отсутствием толчка тока в начале про-
цесса.
Плохая рассеивающая способность электролита и получение
рыхлых осадков меди также свидетельствуют о недостатке
в ванне этилендиамина.
ПИРОФОСФОРНОКИСЛЫЕ
ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Пирофосфорнокислые электролиты, из которых осаждаются
светлые, плотные мелкокристаллические осадки, применяют для
замены цианистых электролитов.
Основой пирофосфорнокислого раствора является комплекс-
ная соль 'NaetCufPaO?^], имеющая темно-синий цвет. Диссоциа-
ция соли происходит по следующей схеме:
[Си (Р2О7)26“ Си2+ + 2 (Р2О,)4- •
Величина pH электролита (обычно в пределах 8—10) влияет
на применяемую плотность тока: самая высокая плотность тока
допускается при pH 7. Качество покрытия и его внешний вид
зависят от концентрации в электролите меди и свободного пи-
рофосфата натрия.
Большое влияние на ход электролиза имеет анодный процесс.
Устойчивость раствора обеспечивается, если анодный и катод-
ный выходы по току близки к 100%. На анодный процесс бла-
гоприятно действует избыток в электролите пирофосфата ще-
лочного металла.
125
Введение в электролит сегнетовой соли и некоторых других
добавок способствует получению блестящей поверхности.
Пирофосфорнокислый электролит для меднения (г/л)
Сернокислая медь.................. 25—35
Пирофосфорнокислый натрий.......... 125—140
Фосфорнокислый двузамещенный натрий . . . 50—85
Режим меднения: pH электролита 7,9 — 8,9,
температура 18 — 25е С, катодная плотность тока 0,3 —
0,6 а/дм.2.
Перемешивание электролита или применение качающихся
штанг позволяет повысить плотность тока до 1 —1,5 а!дм2.
Для улучшения сцепления меди со сталью в начале электро-
лиза на 30—40 сек дается толчок тока, в 2—5 раз превышаю-
щий технологический.
Пирофосфорнокислый раствор для получения
полублестящих металлических покрытий (г/л)
Сернокислая медь.............................. 35
Пирофосфорнокислый натрий................. 140
Фосфорнокислый двузамещенный натрий . 195
Сегнетова соль................................ 25
Режим меднения: температура раствора 25—
35° С, катодная плотность тока 0,5—1,0 а/дм2.
Адгезию медного покрытия с основным металлом можно
улучшить, произведя анодную обработку деталей в течение
0,5—1 мин в растворе пирофосфорнокислого натрия (90—
100 г/л) при комнатной температуре и плотности тока 5—6 а!дм2.
Раствор для предварительного анодного
декапирования (г/л)
Ортофосфорная кислота (d = 1,75) . . 200
Серная кислота (d= 1,84) . . ... 50
Хромовый ангидрид ... .10
Режим декапирования: температура раствора
18 — 25е С, анодная плотность тока 10 а/дм2, продолжи-
тельность декапирования 5 мин.
Приготовление электролита. В отдельных сосудах раство-
ряют сернокислую медь и пирофосфорнокислый натрий, и в пер-
вый раствор при постоянном перемешивании вливают второй.
Затем в полученный раствор вводят приготовленный раствор
двузамещенного фосфорнокислого натрия.
Корректирование электролита. Корректирование пирофос-
форнокислого электролита заключается в поддержании необ-
ходимой концентрации меди, свободного пирофосфата натрия
и постоянного значения pH. Железо осаждают щелочью, а од-
новалентную медь окисляют добавлением 30%-ной перекиси во-
дорода, pH корректируют ортофосфорной кислотой или разбав-
ленным раствором щелочи.
126
Детали загружают в ванну под током и в первые 30—40 сек
дают толчок тока (Дк=5—6 а/дм2).
Неполадки в работе пирофосфорнокислого электролита мед-
нения. Порошкообразные осадки получаются при недостаточном
содержании свободного пирофосфата натрия в электролите и
шачении pH около 7. Аноды при этом покрываются синеватым
осадком.
При высоком значении анодной плотности тока (недостаточ-
ной площади) аноды покрываются кислородными пузырями.
Шероховатость покрытия свидетельствует о значительном на-
коплении в электролите механических загрязнений.
Матовые покрытия осаждаются при накоплении в электро-
лите значительного количества (свыше 15 г/л) железа.
БОРФТОРИСТОВОДОРОДНЫЕ
И КРЕМНЕФТОРИСТОВОДОРОДНЫЕ
ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Основой борфтористоводородных: электролитов является
фторборат меди, обладающий высокой растворимостью. Кон-
центрация его в растворе достаточно велика и этим объясняется
высокая электропроводность борфтористоводородных электро-
литов. Кислотность раствора регулируется свободной борфтори-
стоводородной кислотой и может быть меньше единицы. Плот-
ность тока в борфтористоводородных электролитах значительно
выше, чем в сернокислых. Покрытия получаются мелкозерни-
стые, полублестящие, легко полирующиеся. Электролиты устой-
чивы по составу, так как катодный и анодный выходы по току
в них одинаковы.
Борфтористоводородный электролит для меднения (г/л)
Борфтористоводородная медь.......... 235
Борфтористоводородиая кислота (свободная) . . 15
Борная кислота....................... - 15
Режим меднения: катодная плотность тока при
18е С 30 а/дм2, при 55° С 60 а/дм2.
При воздушном перемешивании электролита плотность тока
может быть доведена до 80 а/дм2.
Для приготовления борфтористоводородного электролита
к фтористоводородной кислоте при помешивании прибавляют
небольшими порциями эквивалентное количество борной кис-
лоты. Реакция идет замедленно, с большим выделением тепла,
и процесс производится под тягой. В полученный раствор вво-
дят свежеприготовленную углекислую медь и затем добавляют
необходимое по рецепту количество борной кислоты.
Кремнефтористоводородные электролиты, сохраняя преиму-
щества борфтористоводородных, лишены их недостатков (см.
раздел цинкования).
127
Кремнефтористоводородный электролит для меднения
плоских деталей (г/л)
Кремнефтористая медь...................... 400—450
Кремнефтористоводородная кислота . . 10—15
Режим меднения: катодная плотность тока при
20° С без перемешивания 18—20 и с перемешиванием
26—30 а/дм2, при 40° С без перемешивания 20—24 и с пе-
ремешиванием 30—36 а/дм2.
Для сложнопрофилированных деталей рекомендуется элект-
ролит с меньшей концентрацией кремнефтористой соли и соот-
ветственно меньшей плотностью тока.
Кремнефтористоводородный электролит для меднения
сложнопрофилированных деталей (г/л)
Кремнефтористая медь....................... 250—300
Кремнефтористоводородная кислота...........10—15
Режим меднения: катодная плотность тока
при 20- С без перемешивания 10—12 н с перемешиванием
20—24 а/дм2, при 40 С без перемешивания 16—18 и с
перемешиванием 24—28 а/дм2.
Для приготовления электролита в кремнефтористоводород-
ной кислоте растворяют свежеосажденную углекислую медь.
АНОДЫ ПРИ МЕДНЕНИИ
Качество анодов при меднении имеет существенное значе-
ние. В них не допускается наличие мышьяка и других примесей.
Лучшими являются аноды из электролитической меди.
СНЯТИЕ НЕДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ
ПОКРЫТИЙ
Недоброкачественные медные покрытия со стали можно уда-
лять химическим или электрохимическим путем.
Раствор для удаления недоброкачественных медных
покрытий (г/л)
Хромовый ангидрид..................... 250—300
Сернокислый аммоний.................... 100—120
Температура раствора 18—25° С. В этом же растворе медь
можно снимать электрохимически, причем детали являются ано-
дами, а катодами служат свинцовые пластины, анодная плот-
ность тока 7—9 а/дм2.
НИКЕЛИРОВАНИЕ
Никель — металл серебристо-белого цвета с желтоватым от-
ливом. Атомный вес никеля 58,69, удельный вес 8,8 а/сти3, тем-
пература плавления 1452° С, электрохимический эквивалент
1,095, нормальный потенциал 0,25 в.
128
Никель благодаря своей склонности к пассивации обладает
известной устойчивостью против щелочей, длительное время
сохраняет блеск. Сернистые соединения не действуют на нике-
левое покрытие. В растворах кислот никель коррозирует.
В паре с железом никель является катодом и защищает его
только при отсутствии пористости.
В гальваностегии никель относится к наиболее широкопри-
меняемым металлам. Его употребляют и как защитное, и как
декоративное покрытие и наносят на все металлы — сталь, чу-
гун, медь и ее сплавы, цинковые сплавы, алюминий и его
сплавы. При этом обращается внимание и на такие свойства
никелевого покрытия, как отражательная способность, твер-
дость, износостойкость, электрическая проводимость, теплопро-
водность и др. Широко используются и магнитные свойства
никеля.
В зависимости от применяемых электролитов и режимов оса-
ждения получают осадки никеля с определенными свойствами.
В развитии никелирования можно отметить три периода:
1) получение матовых покрытий; 2) разработка высокопроизво-
дительных электролитов никелирования, позволяющих получать
блестящие осадки непосредственно в ванне; 3) разработка
технологии нанесения многослойных никелевых покрытий, обес-
печивающих высокую степень антикоррозионной защиты и де-
коративность покрытий (би-никель, три-никель).
Для никелирования на практике чаще всего применяют сер-
нокислые и хлористые растворы, гораздо реже — борфтористо-
водородные, сульфаминовые и др.
СВОЙСТВА НИКЕЛЕВЫХ
ПОКРЫТИЙ
В никелевом покрытии всегда содержится кобальт (от 0,4
до 3%), некоторое количество водорода и кислорода, при осаж-
дении из электролитов с блескообразующими добавками — угле-
род и сера, а также анионы — сульфаты и хлориды (в неболь-
шом количестве).
Наличие кобальта в осадке сказывается только на электро-
проводности. Водород и кислород оказывают существенное влия-
ние на внутренние напряжения и соответственно на адгезию
покрытий.
Наличие серы в никелевом осадке понижает его коррозион-
ную стойкость и увеличивает хрупкость.
Свойства покрытия в значительной степени зависят от ре-
жима осаждения. Плотность тока, температура, pH электро-
лита, состав его оказывают влияние на структуру покрытия.
Наиболее тонкую структуру имеют осадки, полученные из хло-
ристых электролитов.
129
Внутренние напряжения в покрытии увеличиваются при pH
больше 6 и при наличии органических добавок в электролите.
Никелевые электролиты весьма чувствительны к загрязне-
нию различными примесями, которые влияют на внешний вид и
свойства никелевого покрытия.
Из неорганических загрязнений особенно вредное влияние
оказывают ионы тяжелых металлов — железа, меди, цинка, по-
падающие в электролит из недостаточно чистых солей и анодов,
а также с подвесочных приспособлений и из промывных ванн
при низкой культуре производства.
Небольшие количества цинка (до 10 мг/л) вызывают потем-
нение никелевых осадков. При накоплении в электролите зна-
чительного количества цинка на никелевом покрытии появ-
ляются темные полосы, ухудшается его сцепление с основным
металлом.
Железо в никелевых электролитах бывает в виде двухвалент-
ных ионов. Концентрация железа до 1 г/л увеличивает хрупкость
никелевого покрытия.
Особенно часто в электролите никелирования накаплива-
ются ионы меди, в присутствии которых (до 0,01 г/л) покрытия
становятся матовыми, темными и шероховатыми.
Свинец обычно появляется в электролитах с большим со-
держанием хлоридов. При концентрации свинца свыше 0,012 г/л
покрытие темнеет и отслаивается.
Наиболее опасным загрязнением является анион азотной
кислоты, появление его в электролите прекращает осаждение
никелевого покрытия.
Органические загрязнения увеличивают хрупкость осадков.
Максимально допустимое количество неорганических приме-
сей в электролите (г/л): меди — 0,0075, цинка — 0,05, железа —
0,075.
СЕРНОКИСЛЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Сернокислые электролиты никелирования наиболее распро-
странены. Основным компонентом их является сернокислый
никель.
При осаждении никеля катодная и анодная поляризация
значительна, а перенапряжение водорода на никеле невелико,
поэтому для получения качественных никелевых осадков боль-
шое значение имеет pH электролита. Для каждой концентрации
сернокислого никеля существует оптимальное значение pH.
Растворимость сернокислого никеля хорошая (350 г/л при
18°С), и это обеспечивает достаточную электропроводность
электролита.
Буферной добавкой в сернокислых электролитах никелиро-
вания служит обычно борная кислота, поддерживающая pH
130
в пределах 5 6. Это особенно важно для никелевых электро-
литов, имеющих тенденцию к защелачиванию. Буферная способ-
ность борной кислоты зависит от ее содержания в электролите
и в наибольшей степени проявляется при концентрации 30 г/л.
Никелевые аноды весьма склонны к пассивации, что нару-
шает процесс никелирования, поэтому в электролит вводят ве-
щества, предотвращающие пассивацию анодов и не оказываю-
щие вредного влияния на осадок — хлориды щелочных металлов
или хлористый никель.
На первых этапах никелирования, когда электролит содер-
жал небольшое количество сернокислого никеля (50—60 г/л),
для повышения электропроводности вводили сульфаты щелоч-
ных металлов.
В настоящее время используют электролиты с высокой кон-
центрацией сернокислого никеля (200—350 г/л), в этом случае
сульфаты щелочных металлов не применяют.
Иногда в электролит вводят в небольших количествах сер-
нокислый магний, повышающий кроющую способность электро-
лита и способствующий получению более мягких осадков.
Ниже приведены составы широко распространенных электро-
литов и режимы никелирования
Сернокислые электролиты для никелирования (г/л)
I. Сернокислый никель . ...........175—200
Сернокислый натрий . .........80—160
Хлористый натрий ... . . . . 20
Борная кислота............................. 20
Режим никелирования: pH электролита 5,5,
катодная плотность тока при 18—25е С 0,5—1 а/дм2, при
40° С и перемешивании 2,5 а/дм2.
II. Сернокислый никель ... ..........140—200
Сернокислый натрий..................40—60
Сернокислый магний . . 20—30
Борная кислота . . . . 25—30
Хлористый натрий ... .......... 5—7
Режим никелирования: pH электролита
5,2—5,8, катодная плотность тока при 18—25е С 0,5—
1,0 а/дл2, при 35—40° С без перемешивания 1,2—1,5 и при
перемешивании 2,5 п/дл2.
В электролитах с высокой концентрацией сернокислого ни-
келя процесс ведется при более низком значении pH, в этих
условиях эффективно введение в электролит фтористых солей.
Применение воздушного перемешивания, подогрева и непрерыв-
ной фильтрации электролита позволяет значительно интенсифи-
цировать процесс.
Сернокислый электролит с высокой концентрацией
сернокислого никеля (г/л)
Сернокислый никель ..................... 375—425
Хлористый никель......................... 60—70
131
Борная кислота....... 30—40
Фтористый натрий.................. 2—3
Режим никелирования pH электролита
3,5—4,5, температура 55—60° С, катодная плотность тока
4—12 а/дл2,
Приготовление электролита. При составлении электролита
сернокислый никель и борную кислоту растворяют отдельно
в горячей воде (75—85°С), а остальные компоненты в теплой
воде, затем растворы фильтруют в рабочую ванну. После пере-
мешивания проверяют кислотность раствора. В свежеприготов-
ленном электролите pH бывает обычно ниже нормы и его кор-
ректируют, добавляя 3%-ный раствор едкого натра.
Корректирование электролита. Ежедневно проверяют вели-
чину pH и корректируют ее добавлением в электролит либо
3%-ного раствора серной кислоты марки х/ч, либо углекислого
никеля или 3%-ного раствора едкого натра.
Органические примеси удаляют, фильтруя электролит через
активированный уголь.
Очистку электролита от солей тяжелых металлов произво-
дят химическими или электрохимическими способами.
Для удаления железа кислотность электролита доводят до
pH 4, добавляют в электролит 1 мл/л 30%)-ной перекиси водо-
рода и нагревают его до 70° С. Затем pH доводят до 6. Железо
при этом выпадает в виде осадка гидрата железа, который от-
фильтровывают. Доводят значение pH до технологического и
продолжают электролиз.
Очистку электролита от железа можно проводить также,
добавляя в электролит при энергичном перемешивании раствор
перманганата калия (0,1—0,2 а/л). При этом вместе с железом
осаждаются и органические вещества. Раствор нагревают до
70° С. Когда электролит примет нормальный цвет, ему дают от-
стояться, а затем декантируют в рабочую ванну. После этого
электролит корректируют по значению pH.
Примеси меди из электролита удаляют, предварительно до-
ведя значение pH до 2—2,5 и прорабатывая электролит при
низкой плотности тока (0,1—0,2 а!дм2).
Цинк можно удалить из электролита, доведя значение pH до
6,3—6,5 добавлением измельченного мела. При этом соли цинка
гидролизуют. Недостатком этого способа является то, что од-
новременно с солями цинка гидролизуют соли никеля (потери
последнего достаточно велики).
Экономически выгоднее удалять примеси цинка проработ-
кой электролита при плотности тока 0,2—0,4 ajdM2.
Преимущество электрохимического метода удаления приме-
сей из сернокислых электролитов никелирования состоит в том,
что он менее трудоемок и позволяет одновременно удалить все
металлические примеси без потери никелевых солей. Катодом
132
при этом служит стальная полоса, согнутая гармошкой, на уг-
лублениях и выступах которой создаются разные плотности
тока, и медь, цинк, железо и свинец осаждаются одновременно.
Неполадки в работе сернокислого электролита никелирова-
ния. Детали не покрываются никелем при усиленном выделении
водорода на катодах в том случае, если кислотность электро-
лита высокая и если в электролит попали соли азотной кислоты.
В последнем случае на деталях осаждается черный мажущийся
налет.
Если электролит щелочной (pH больше 6), а плотность тока
высокая, покрытие приобретает желтоватый оттенок, на острых
частях деталей осаждаются гидраты окиси никеля.
Отслаивание никеля происходит при накоплении в электро-
лите органических примесей (если подготовка под покрытие
проведена тщательно).
Накопление в электролите железа проявляется в осаждении
шероховатого, с трещинами никелевого покрытия.
Серый плохо полирующийся осадок никеля получается при
накоплении в электролите меди, а появление темных полос на
покрытии свидетельствует о загрязнении электролита цинком.
Шероховатость осадка может вызываться также накопле-
нием в электролите взвешенных частиц.
Отслаивание никелевого покрытия в виде чешуек может обу-
словливаться недостатком никелевых солей в электролите.
Питтинг — точечная пятнистость — весьма характерный вид
брака при никелировании. К появлению питтинга приводят на-
копление в электролите взвешенных частиц и меньшее по срав-
нению с технологическим значение pH (необходима фильтрация
и перемешивание).
Подгар никелевых покрытий появляется в случае применения
чрезмерно высоких плотностей тока, не отвечающих технологи-
ческим условиям осаждения металла (низкая температура
электролита, отсутствие перемешивания).
ЭЛЕКТРОЛИТЫ
С БЛЕСКООБРАЗУЮЩИМИ
И ВЫРАВНИВАЮЩИМИ
ДОБАВКАМИ
Как уже указывалось, никелирование является наиболее рас-
пространенным защитно-декоративным покрытием и чаще всего
применяется с последующим хромированием. И в первом, и во
втором случае механическое глянцевание никеля — наиболее
трудоемкая операция (70—80% от общей трудоемкости обра-
ботки деталей). Если никелевое покрытие хромируют, то при-
ходится прерывать технологический процесс, вводить дополни-
тельные операции демонтажа и монтажа деталей на подвесочные
133
приспособления, обезжиривания и т. д. Не удается совме-
стить в одной технологической линии операции никелирования
и хромирования и автоматизировать процесс.
Поэтому поиски гальваностегов были направлены на изыска-
ние электролитов, позволяющих получать блестящие никелевые
покрытия непосредственно в ваннах никелирования.
Был разработан ряд электролитов, содержащих неоргани-
ческие и органические блескообразователи. К блескообразова-
телям предъявляли следующие требования: они не должны
ухудшать физико-механические свойства осадков, быть устойчи-
выми в процессе электролиза и не образовывать вредных продук-
тов, работать в широких диапазонах pH, температуры и плотно-
стей тока, легко поддаваться анализу, корректировке, легко уда-
ляться из электролита.
Использование электролитов для блестящего никелирования,
позволяющее снизить трудоемкость полировальных работ и ав-
томатизировать процесс, требует более высокой культуры про-
изводства.
Электролиты с блескообразователями весьма чувствительны
к загрязнениям и нуждаются в частой или непрерывной фильт-
рации и очистке.
Интервал плотностей тока, при которых образуются блестя-
щие осадки, ограничен. Применение высоких плотностей тока
требует подогрева и перемешивания электролита.
Электролиты с блескообразователями склонны к образова-
нию питтинга, поэтому в них обычно вводят антипиттинговые
добавки (например, моющее средство «Прогресс»).
Из неорганических веществ некоторое распространение по-
лучили добавки кадмия и кобальта, однако эти вещества улуч-
шают качество никелевых покрытий лишь в узких интервалах
концентраций.
В отечественной промышленности применяют электролит ни-
келирования с добавкой кадмия, разработанный Казанским хи-
мико-технологическим институтом имени Кирова.
Электролит для блестящего никелирования
с добавкой кадмия (г/л)
Сернокислый никель . . . 200—220
Борная кислота................ . 25—30
Хлористый натрий . 10—15
Сернокислый кадмий.....................0,06—0,08
Режим никелирования: температура элек-
тролита 25—30 С, катодная плотность тока 1,5 а/дм2.
Действие кадмия как блескообразователя непродолжительно,
так как он осаждается одновременно с никелем. Увеличение со-
держания кадмия в электролите оказывает вредное действие,
поэтому следует либо ставить на ваннах дозатор, регулирующий
134
поступление блескообразующей добавки в электролит, либо
вводить ее после каждой выгрузки деталей.
На заводах Украины, выпускающих изделия бытового на-
значения (Киевский завод стиральных машин и другие пред-
приятия), в течение ряда лет применяют процесс никелирова-
ния в двух последовательно расположенных электролитах:
в первой ванне детали покрываются матовым эластичным нике-
лем, во второй — никелируются в электролите с добавкой кад-
миевых солей (составы электролитов даны в г/л).
Электролит для блестящего никелирования (ванна № 1)
Сернокислый никель.......................120—180
Сернокислый натрий ... 50
Сернокислый магний . . 50
Хлористый натрий................... . . 5
Борная кислота ... 25—30
Режим никелирования: pH электролита 4,0—
5,5, температура 18—55° С, катодная плотность тока
0,25—0,5 а/дм2.
Затем детали переносятся во вторую ванну.
Электролит для блестящего никелирования (ванна № 2)
Сернокислый никель..................... 120—180
Сернокислый натрий . 100
Борная кислота . . .............. 25—30
Хлористый натрий . . 5
Сернокислый кадмий . .........0,03—0,07
Режим никелирования: pH электролита
5,0—6,0, температура 18—55° С, катодная плотность тока
0,25—0,5 а'дм-
Электролнз ведется в барабанных ваннах при напряжении
12—15 в.
Подавляющее большинство электролитов для блестящего
никелирования содержит органические блескообразующие до-
бавки: 1,5- и 2,6—2,7-нафталиндисульфокислоту (НДСК), три-
сульфоновые кислоты и др.
В результате работ Н. Т. Кудрявцева и В. В. Федуркина
широкое распространение получил электролит блестящего ни-
келирования с дисульфонафталиновой кислотой.
Электролиты для блестящего никелирования
с дисульфонафталиновой кислотой (г/л)
1. Сернокислый никель . 180
Сернокислый натрий 80
Борная кислота . ...... 30
Хлористый натрий 5
2,6—2,7-НДСК.............................. 5
Режим никелирования: pH электролита
3,5—4,0, температура 18—25е С, катодная плотность тока
0,5—1,0 а/дм'г
135
II. Сернокислый никель 300
Борная кислота ... 30
Хлористый натрий . . 15
Фтористый натрий . 5
2,6—2,7-НДСК ... 6
Формалин (40%-ный) - . 2 (лл/л)
Моющее средство «Прогресс» . 0,05 (лл/л)
Режим никелирования: pH электролита 4—6,
температура 50° С, катодная плотность тока 5 а/дм-.
Электролиз осуществляется при периодической фильтрации
и перемешивании электролита с помощью качающихся штанг.
В последнее время 2,6—2,7-НДСК все чаще заменяют
1,5-НДСК- Этот продукт чище и значительно дешевле по сравне-
нию с 2,6—2,7-НДСК, он выпускается по СТУ 3613—124—64
рядом химических заводов.
На Подольском механическом заводе имени Калинина с ус-
пехом используют для работы в колоколах, барабанах и авто-
матах электролит с 1,5-нафталиндисульфокислотой.
Электролит для блестящего никелирования
с 1,5-нафталиидисульфокислотой (г/л)
Сернокислый никель ... . . 250
Хлористый натрий....... .15
Борная кислота .... . .30
1,5-НДСК................................ 3—5
Режим никелирования: pH электролита
4,5—5,5, температура 20—40° С, катодная плотность тока
1—4 с/дл3 на стационарных ваннах.
Работа с электролитом требует периодической или непре-
рывной его фильтрации.
Приготовление электролитов. Электролиты с дисульфонаф-
талиновой кислотой приготовляют так же, как сернокислые
электролиты никелирования. Дисульфонафталиновую кислоту
растворяют в электролите и вводят в рабочую ванну. Формаль-
дегид вводят в ванну в виде формалина. Готовый раствор про-
рабатывают из расчета 4—5 а-ч]л.
Корректирование электролита. pH раствора контролируют и
корректируют 2 раза в смену, содержание формалина опреде-
ляют и корректируют ежедневно. Остальные компоненты до-
бавляют по данным еженедельного анализа.
Продукты разложения блескообразователя и примеси тяже-
лых металлов удаляют, доводя значение pH до 3—3,5 и добав-
ляя в ванну по 2 а/л 30 %-ной перекиси водорода. Электролит
подогревают до 50° С, прорабатывают при низкой плотности
тока, затем подщелачивают до pH 6, отстаивают и фильтруют.
После этого в электролит вновь вводят блескообразователи,
формалин и корректируют значение pH.
Неполадки в работе электролита никелирования с дисуль-
фонафталиновой кислотой. Слабый блеск покрытия свидетель-
136
ствует о малом содержании блескообразователя и низком зна-
чении pH.
Питтинг вызывается загрязнением и низким значением pH
электролита.
Хрупкость осадка обусловливается накоплением продуктов
разложения блескообразователя и присутствием в электролите
ионов тяжелых металлов.
В последние годы большое распространение находят электро-
литы никелирования, которые позволяют не только получать
блестящие покрытия, но и выравнивать поверхность. Механизм
выравнивания, очевидно, заключается в адсорбировании вырав-
нивающих добавок преимущественно на выступах микрорельефа.
В результате линии тока концентрируются в углублениях и там
происходит преимущественное осаждение металла, а поверх-
ность при этом выравнивается.
К числу сглаживающих добавок относится кумарин, принад-
лежащий к классу душистых веществ (лактон ортооксикоричной
кислоты). Кумарин плохо растворяется в воде, хорошо — в ор-
ганических кислотах (например, в уксусной кислоте). Сглажи-
вающее действие кумарина наблюдается в узком интервале кон-
центраций. При введении в электролит одного кумарина обра-
зуются твердые, полублестящие напряженные осадки и питтинг,
поэтому одновременно с кумарином в электролит вводят пара-
толуолсульфамид и моющее средство «Прогресс» или добавку
Д-10 (алкилсульфат натрия). Недостатком кумарина является
также то, что при катодном процессе он разлагается до мелило-
товой кислоты, которая, накапливаясь, ухудшает качество нике-
левого осадка.
Применение в промышленности нашел разработанный
В. И. Лайнером с сотрудниками электролит, позволяющий не
только получать блестящие покрытия, но и выравнивать по-
верхность.
Электролит для блестящего никелирования
с выравнивающими добавками (г/л)
Сернокислый никель................... 250—300
Хлористый никель..................... 40—50
Борная кислота......................... 30
Кумарин ................................ 1
Паратолуолсульфамид..................... 2
Моющее средство «Прогресс»...........0,5 (мл/л)
или Д-10.............................. 0,1
Режим никелирования: pH электролита
4,5—5,3, температура 50±2'С, катодная плотность тока
4—6 а/дм12.
Электролит непрерывно фильтруют.
Приготовление электролита. Последовательно растворяют
борную кислоту, хлористый никель и сернокислый никель. За-
тем раствор подогревают до 50° С, добавляют активированный
137
уголь (1 г/л), перемешивают воздухом, фильтруют в рабочую
ванну и прорабатывают при низкой плотности тока с гофриро-
ванным катодом для удаления металлических примесей. Только
после этого в электролит вводят блескообразующие и выравни-
вающие добавки. Кумарин растворяют в ледяной уксусной кис-
лоте или этиловом спирте в соотношениях 1 :5 и 1 :10 и вводят
в электролит. Затем корректируют pH электролита добавлением
бикарбоната натрия. Паратолуолсульфамид растворяют при
60—80° С в электролите. После всего вливают антипиттинговую
добавку Д-10, предварительно растворив ее в воде в соотноше-
нии 1:100.
Корректирование электролита (по данным анализа). Пара-
толуолсульфамид (по 0,5 г/л) добавляют в электролит после
прохождения 15—25 а-ч/л. Выравнивающую добавку вводят
один раз в 10 дней в количестве, равном */2 первоначального.
Электролит с добавками кумарина и паратолуолсульфамида
обладает хорошими выравнивающими свойствами, но имеет
ряд существенных недостатков. К ним относятся: получение
напряженных осадков никеля, нестабильность блескообразова-
телей, накопление продуктов их разложения, вредно влияющих
на качество осадка, узкий интервал допустимых плотностей
тока, необходимость при очистке электролита полного разру-
шения блескообразователей.
Неполадки в работе электролита никелирования с вырав-
нивающими добавками. Слабый блеск покрытия свидетель-
ствует о недостатке блескообразователя в электролите.
Шероховатость покрытия указывает на загрязнение электро-
лита механическими примесями, а хрупкость и отслаивание —
на присутствие органических загрязнений.
Неравномерный блеск покрытия и появление темных пятен
наблюдаются при накоплении в электролите солей тяжелых
металлов.
Институтом химии и химической технологии АН Литовской
ССР разработан электролит блестящего никелирования, у ко-
торого нет недостатков, свойственных электролиту с кумарином
и паратолуолсульфамидом. Этот электролит внедрен на ряде
заводов.
Электролит обладает высокой степенью выравнивания по-
верхности и дает зеркальные осадки никеля. В качестве блеско-
образующей и выравнивающей добавки для этого электролита
используют 1,4-бутиндиол. Сахарин является слабым блеско-
образователем, но снижает внутренние напряжения и улучшает
эластичность никелевых осадков. В сочетании с бутиндиолом са-
харин расширяет диапазон получения блестящих осадков. Са-
харин в значительной степени замедляет также реакцию вос-
становления бутиндиола в процессе электролиза, что заметно
сокращает его расход. В электролит вводят также фталимид,
138
который в сочетании с бутиндиолом увеличивает выравниваю-
щую способность электролита и расширяет диапазон получения
блестящих никелевых покрытий. Продукты разложения блеско-
образователей безврецны.
Электролит для блестящего никелирования (г/л)
Сернокислый никель ...................... 260—300
Хлористый никель . ......... 40—60
Борная кислота 30—35
Сахарин........................ . . - 0,7—1,2
1,4-бутиндиол ... . . ...........0,2—0,5
или его 35%-ный раствор . 0,7—1,75
(мл/л)
Фталимид..................... . . . 0,08—0,1
Режим никет и рован и я: pH электролита
3,5—4,5, температура 50—60 С, катодная плотность тока
2—15 а/дм*, анодная плотность тока 1—2 а/дмг, ско-
рость осаждения никеля при Дк = 2,0 а/дм2 0,4 мк/мин.
Работа с электролитом требует интенсивного воздушного
перемешивания (10—20 дмР/мин на 10 см катодной штанги),
непрерывной фильтрации (1 объем в час) и селективной
очистки.
Для нормальной работы электролита и получения качест-
венных осадков необходимо строго соблюдать режим работы.
При повышении температуры более 60° С блеск осадков сни-
жается, при температуре ниже 50° С образуется питтинг и уве-
личивается хрупкость осадка.
Оптимальная величина pH 4—4,5, при pH ниже 4,0—3,5
уменьшается блеск осадка, снижается выход по току, возникает
питтинг, а при.pH больше 4,5 значительно сокращается предел
допустимой плотности тока.
Приготовление электролита. В смягченной горячей воде рас-
творяют основные компоненты — сернокислый никель, хлори-
стый никель, борную кислоту. Доведенный до рабочего объема
раствор подвергают химической очистке от неорганических и
органических вредных примесей и селективной очистке.
Химическая очистка. Для повышения pH до 5 в рас-
твор добавляют при энергичном перемешивании свежеприготов-
ленный углекислый никель, затем вводят перманганат калия
(2 г/л), растворенный в небольшом количестве воды или 30%-
ную перекись водорода (2 мл/л) и перемешивают раствор в те-
чение 30 мин. После этого добавляют 3 г/л активированного
угля, обработанного разбавленной кислотой, и в течение не-
скольких часов раствор перемешивают с помощью сжатого воз-
духа. Затем раствору дают отстояться в течение 6—12 ч, после
чего его осторожно декантируют в рабочую ванну.
Селективная очистка. После химической очистки для
Дополнительного удаления ионов других металлов — меди.
Цинка, железа рекомендуется электролит проработать током
139
при Дк=0,1—0,2 а/дм2 и энергичном перемешивании. Для эф-
фективного удаления металлических примесей pH надо довести
до 2,0—2,5. Так как величина pH раствора никелирования воз-
растает во время электролиза, то обычно после проработки
электролита током нет необходимости корректировать значе-
ние pH.
После приготовления и очистки основного электролита от
органических и неорганических примесей вводят указанные до-
бавки. Сахарин и бутиндиол растворяются легко, фталимид
растворяют в электролите при 70—80е С и интенсивном пере-
мешивании.
Корректирование электролита. Содержание никеля и хлора
контролируют один раз в неделю, борной кислоты —один раз
в 10 дней, а величину pH — ежедневно. Один раз в 3 дня анали-
зируют концентрацию сахарина и фталимида, ежедневно — кон-
центрацию 1,4-бутиндиола.
По данным анализа вводят в электролит два раза в неделю
сахарин и фталимид, ежедневно — бутиндиол.
Неполадки в работе электролита блестящего никелирования.
Слабый блеск покрытия по всей поверхности может вызываться
недостаточным количеством блескообразователей и отклонением
плотности тока и pH от технологических. Недостаточное вырав-
нивание поверхности свидетельствует о недостатке бутиндиола
в электролите.
Темный цвет покрытия появляется при накоплении в элект-
ролите солей тяжелых металлов.
Накопление в электролите органических примесей и недоста-
ток сахарина приводят к получению хрупких осадков.
Шероховатость покрытия вызывается наличием механиче-
ских загрязнений и большим содержанием железа в электро-
лите.
Наросты на покрытии появляются при низкой температуре
электролита, недостатке солей никеля и высокой плотности
тока.
Причинами образования питтинга являются низкая темпера-
тура электролита, плохое перемешивание, наличие железа или
других примесей в растворе.
Расход добавок во время электролиза. Добавки расходуются
на включение в осадок, разложение и общие потери электролита
(табл.15).
Электролит блестящего никелирования пригоден для осаж-
дения осадков никеля с высоким блеском в основном только
на малопрофилированных деталях. На деталях сложного про-
филя этот электролит плохо прокрывает на глубину.
С целью повышения кроющей способности электролита Ин-
ститут химии и химической технологии Литовской Академии
наук рекомендует несколько изменить состав электролита,
140
Добавка
а б л и ц а 15
Расход добавок
Расход
г/а-ч
г1м3 (при толщине
слоя 15 мк)
Сахарин ............................
1,4-бутиндиол (35%-ный раствор). . .
Фталимид ...........................
0,01—0,012
0,07—0.08 (мл)
0,001—0,0015
9_9 и
10—14 (мл)
0,15-0,2
уменьшив содержание сернокислого никеля до 180 г/л и введя
дополнительно 40—60 г/л сернокислого натрия.
Режим осаждения никеля также изменяется. Сначала де-
тали никелируют при плотности тока 1,5—1,8 а/дм2. Электролит
не перемешивают. Процесс ведут до получения требуемой тол-
щины никеля в углублениях. Затем включается воздушное пере-
мешивание электролита. Плотность тока повышают до 3,0—
3,6 а/дм2. В этих условиях на внешней поверхности деталей
осаждается слой никеля с высоким блеском. Указанный двух-
режимный технологический процесс внедрен на ряде заводов.
НИИАвтопром разработал и внедрил на ряде предприятий
электролит, по составу сходный с электролитом Института хи-
мии и химической технологии АН Литовской ССР.
Электролит для блестящего никелирования (г/л)
Сернокислый никель..................... 300
Хлористый никель....................... 60
Борная кислота........................ 40
1,4-бутиндиол (35%-ный раствор). . . 0,5 (лл/л)
Сахарин ................................ 1
Формалин (40%-ный раствор) .... 0,2—0,05 (мл/л)
Моющее средство «Прогресс»....... 0,01 (мл/л)
Режим никелирования: pH электролита
4,0—4,8, температура 55—60е С, катодная плотность тока
3—8 а/дм2.
При электролизе электролит перемешивают сжатым возду-
хом, непрерывно фильтруют и подвергают селективной очистке.
Способы приготовления, химической и селективной очистки,
расход блескообразующих добавок и метод корректировки ана-
логичны описанным выше. Формалин и моющее средство «Про-
гресс» при составлении электролита вводят непосредственно
в ванну, при корректировании добавляют ежедневно формалин
(0,01 мл/л) и моющее средство «Прогресс» (60—100 мл на
ванну) при исчезновении пены.
На ряде заводов применяют электролит, в котором дорогие
блескообразующие добавки заменены более дешевыми и менее
141
дефицитными. Указанный электролит с успехом используют для
работы на автоматах.
Электролит для блестящего никелирования, (г/л)
Сернокислый никель.................. 250—300
Хлористый натрий . 10—15
Борная кислота . 30—40
Хлорамин-Б ... . . 2—2,5
Кумарин . 1,0—1,5
Пиридин........................... 0,03 (лл/л)
Режим никелирования: pH электролита
4,0—5,5, температура 38-55“ С, катодная плотность то-
ка 2—7 а!дм2.
Для работы электролита требуются непрерывные перемеши-
вание и фильтрация.
Хлорамин-Б является блескообразователем, пиридин стаби-
лизирует работу электролита, расширяя интервал рабочих плот-
ностей тока. На 1 м2 покрываемой поверхности расходуется 3 г
кумарина и 1,5 г хлорамина-Б. При корректировании добав
ляют один раз в смену 0,03 г/л хлорамина и 0,06 г/л кумарина
и один раз в неделю 0,02 мл/л пиридина. В присутствии хло-
рамина-Б не требуется очистка электролита от железа.
МНОГОСЛОЙНОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ
Исследование коррозионной стойкости блестящих никелевых
покрытий и покрытий типа блестящий никель-хром показало,
что коррозионная стойкость этих покрытий по сравнению с ма-
товыми никелевыми покрытиями, полированными механическим
способом, значительно ниже. Блестящий никель, обладая в
2 раза меньшей коррозионной стойкостью, чем матовый полиро
ванный никель, уступает матовому и по склонности к пассива-
ции. Поэтому блестящий никель менее устойчив к действию кор-
розии, несмотря на то, что гальванические осадки блестящего
никеля имеют обычно меньшую пористость, чем осадки мато-
вого никеля той же толщины.
Пониженная устойчивость блестящих никелевых покрытий
к коррозии и относительно большая их электрохимическая ак-
тивность объясняются содержанием в указанных покрытиях
серы. Количество включенной серы является не единственной
причиной, вызывающей увеличение электрохимической активно-
сти никелевых покрытий. Такую же роль могут играть и другие
включения — углерод, гидроокиси и др. Эти изменения слабее
выражены в присутствии бутиндиола. Покрытия, полученные из
электролитов с бутиндиолом, мало отличаются по своей элект-
рохимической активности от матовых никелевых покрытий.
Различие в электрохимической активности никелевых покры-
тий, блестящих и матовых, позволило разработать принципи-
142
ально новую схему получения защитно-декоративных никелевых
покрытий с высокой коррозионной стойкостью — многослойное
никелирование. Именно этот метод отделки является наиболее
перспективным и все чаще внедряется в производство. Вначале
осаждают слой пластичного матового никеля из электролита
с сильным выравнивающим действием, а затем слой блестящего
никеля. В этом случае матовый нижний слой никеля является
катодом в гальванической паре, а верхний блестящий — ано-
дом, и коррозионная язва распространяется вдоль границы двух
слоев никеля, не достигая металла подложки.
Двухслойные блестящие никелевые покрытия по своим за-
щитным свойствам значительно превосходят обыкновенные бле-
стящие никелевые покрытия, а при достаточной толщине — так-
же и матовые покрытия.
Институт химии и химической технологии АН Литовской
ССР для получения полублестящего слоя никеля рекомендует
вводить в электролит основного состава следующие органиче-
ские добавки: 1,4-бутиндиол (0,07—0,12 г/л или 0,1—0,2 г/л),
формальдегид (0,1—0,2 г/л), сульфосалициловую кислоту (0,4—
0,8 г!л — только при использовании бутиндиола).
Режим работы: pH электролита 4,0—5, температура
50—60° С, катодная плотность тока 2—8 а/дм2, оптимальная
Дк=5 а!дм2.
Работу ведут при воздушном перемешивании и непрерывной
фильтрации электролита.
Верхний слой никеля следует осаждать из электролита с до-
бавками бутиндиола, сахарина и фталимида, описанного выше.
Процесс двухслойного никелирования внедрен на ряде пред-
приятий. Коррозионная стойкость двухслойных никелевых по-
крытий примерно в 2 раза выше, чем у однослойных.
Технология осаждения двухслойного никеля в разных вари-
антах внедряется на предприятиях различных отраслей про-
мышленности нашей страны.
В ЦНИИМашдеталь разработана технология осаждения би-
никеля для предприятий, изготовляющих всевозможную метал-
лическую фурнитуру.
Электролит для осаждения первого полублестящего
слоя би-никеля (г/л)
Сернокислый никель . . ... 250—300
Хлористый натрий ... ......... 10—15
или хлористый никель . . 40—60
Борная кислота .... 30—40
Кумарин............................ ... 0,15
или 1,4-бутиндиол ......... 0,1
или уротропин...........................0,1—0,2
Режим никелирования: pH электролита 4—5,
температура 40—60 С, катодная плотность тока 2—6 а/дм2.
143
Для осаждения верхнего блестящего слоя при одинаковом
составе основного электролита могут быть использованы раз-
личные добавки. Электролиз осуществляется при непрерывной
фильтрации и воздушном или при помощи качающихся штанг
перемешивании электролита.
Блескообразующие добавки для осаждения верхнего
блестящего слоя никеля (г/л)
I. Кумарин...................... . 1
Паратолуолсульфамид . . .... 2
или хлорамии-Б ... 1—2
II. 1,4-бутиндиол.............. 0,2—0,4
Хлорамин-Б................................. 1
Моющее средство «Прогресс»........... 0,1—0,5
или арилсульфат натрия . 0,5
На некоторых заводах для отделки деталей из цинковых
сплавов в автомате осуществлено двухслойное никелирование
по следующей технологии.
Первый полублестящий слой никеля (6 мк) наносят на де-
тали, предварительно омедненные в цианистом электролите.
Электролит для нанесения первого слоя
никеля (г/л)
Сернокислый никель.............. 300—350
Борная кислота.............. . . 30—45
Хлористый натрий............ . . 5
Фтористый натрий ... . . 3—5
Сернокислый натрий . ... 50—70
Кумарин......................... 0,2—0,3
Моющее средство «Прогресс» . . 0,01—0,005 (мд/д)
Режим никелирования: pH электролита
4,7—5,0, температура 50—60е С, катодная, плотность тока
4—6 а/дм2, напряжение 8—9 в, скорость осаждения ни-
келя при Дк = 4 а/дм2 0,8 мк/мин, при Дк = 6 а/дм2
1,2 мк/мин.
Второй блестящий слой никеля осаждают на первый без про-
межуточной промывки.
Электролит для нанесения второго слоя никеля (г/л)
Сернокислый никель . ............. 300—350
Борная кислота ... ... 30—45
Хлористый натрий ... .... 5
Фтористый натрий ... ..... 3—5
Сернокислый натрий . . ......... 50—70
2,6—2,7-НДСК.............................. 5
Формалин...............................0,5—1 мл/л
Режим никелирования: тот же, что и для
первого электролита, pH электролита 5,2—5,5.
Электролиз ведут при непрерывной фильтрации и перемеши-
вании электролитов.
На предприятиях Управления металлообрабатывающей про-
мышленности Мосгорисполкома со значительным экономиче-
144
ским эффектом внедрено двухслойное никелирование по сле-
дующему технологическому процессу.
Сначала осаждают нижний слой никеля, а затем на детали
без промывки наносят слой блестящего никеля.
Электролит для осаждения первого слоя никеля (г/л)
Сернокислый никель................ . . 250—300
Хлористый никель............................40—60
или хлористый натрий . . . ..... 10—15
Борная кислота............ . .... 30—40
1,4-бутннднол.............................. 0,1
Режим работы: pH электролита 4—5,
температура 40—60е С, катодная плотность тока
2 а/дм2, перемешивание электролита.
Электролит для осаждения блестящего слоя
никеля (г/л)
Сернокислый никель . . . . ........ 250—300
Хлористый никель .... ...........40—60
или хлористый натрий...................10—15
Борная кислота..............................30—40
1,4-бутиндиол . .......................0,2—0,4
Хлорамин-Б................................0,1—0,5
Режим работы: pH электролита 4—5,
температура 40—60г С, катодная плотность тока
1—2 а/дм?, перемешивание электролита.
Затем детали промывают и подвергают хромированию на
толщину слоя 0,25—0,5 мк в стандартном электролите.
Отработанная технологическая схема двухслойного никели-
рования была расширена введением третьего тонкого слоя
между верхним блестящим и нижним полублестящими слоями.
Трехслойное никелирование — один из самых эффективных спо-
собов защиты металла от коррозии. Коррозионная стойкость
трехслойного никелевого покрытия в 3—5 раз выше, чем у од-
нослойного блестящего никелевого покрытия такой же толщины,
что значительно сокращает общую толщину покрытия.
Трехслойное никелирование вместе с микропористым хроми-
рованием получило широкое развитие в зарубежной автомо-
бильной и машиностроительной промышленности.
Примером технологии нанесения трехслойного никелевого
покрытия является следующая схема. Сначала осаждают слой
полублестящего никеля толщиной 7,5 мк.
Электролит для нанесения первого слоя полублестящего
никеля (г/л)
Сернокислый никель . ............ . 300
Хлористый никель....................... . 30
Борная кислота........................... 30
Кумарин................................. 0,5
Режим никелирования: pH электролита 4,0,
температура 50е С, катодная плотность тока 5 а/дм2, про-
должительность никелирования 7,5 мин.
6
М. П. Грачева
145
После промывки наносят промежуточный слой никеля тол-
щиной 1,6 мк, а затем третий слой толщиной 7,5 мк.
Электролит для нанесения промежуточного слоя
никеля (г/л)
Сернокислый никель.......... . ............. 150
Хлористый никель............................25
Борная кислота . . . .......................30
Режим никелирования: pH электролита 5,9,
температура 3*' С, катодная плотность тока 4 с/йж2, про-
должительность никелирования 2 мин.
Электролит для нанесения третьего слоя никеля (г/л)
Сернокислый никель . ........... . ........300
Хлористый никель ..... ... 60
Борная кислота . . ....... .45
1,4- бутиндиол . ... ................... 0,2
Толуолсульфамид ............................ 2
Режим никелирования: pH электролита 4,
температура 60е С, катодная плотность тока 5 a/дм2, про-
должительность никелирования 7,5 мин.
Электролит работает с воздушным перемешиванием.
После нанесения трех слоев никеля осаждают 1 мк хрома из
электролита обычного состава.
В нашей стране трехслойное никелирование пока не нашло
широкого практического применения. Однако этот процесс яв-
ляется весьма перспективным.
Институтом химии и химической технологии Литовской Ака-
демии наук разработаны практические рекомендации и элек-
тролиты для получения трехслойного никелевого покрытия.
Процесс трехслойного никелирования осуществляется в трех
ваннах. Нижний полублестящий слой составляет до 2/3 общей
толщины покрытия. Средний слой толщиной от 1 до 2 мк осаж-
дают из электролита с повышенным содержанием серы. Верх-
ний блестящий слой никеля осаждают из электролита для бле-
стящего никелирования, толщина его должна быть не менее 6—
8 мк для обеспечения декоративности покрытия.
Для обеспечения коррозионной стойкости трехслойного нике-
левого покрытия требуется соблюдать следующие условия.
1. Необходимо строго следить за концентрацией органиче-
ских добавок в каждой ванне, за режимом осаждения, не до-
пуская никаких отклонений.
2. Электролит для осаждения первого полублестящего слоя
никеля не должен содержать серы. Максимально допустимое со-
держание серы — не более 0,005%.
3. В электролите для осаждения первого слоя никеля не
должно быть примесей других металлов, особенно железа, цинка
и меди.
146
4. Поверхность детали должна быть хорошо подготовлена,
перерывы между всеми операциями осаждения никеля должны
быть максимально сокращены.
Все электролиты для трехслойного никелирования базируют-
ся на одном основном составе: 260—300 г/л сернокислого ни-
келя, 45—60 г/л хлористого никеля и 30— 40 г/л борной кислоты.
Для осаждения нижнего полублестящего и верхнего блестя-
щего слоев в основной электролит вводят добавки, рекомендо-
ванные институтом для двухслойного никелирования, которые
описаны выше. При осаждении среднего слоя в электролит ос-
новного состава вводят органические добавки: 0,18—0,25 г/л
n-аминобензолсульфамида и 0,2—0,4 г/л формальдегида. Режим
работы: pH электролита 4—5, температура 55° С, Дк=5 а/дм2,
воздушное перемешивание, непрерывная фильтрация.
К новым типам многослойных покрытий относятся «никель-
сатилайт» и «никель-сил». В этих покрытиях верхним слоем яв-
ляется микропористый хром. Для получения такой пористой
структуры верхний слой никеля осаждают совместно с неметал-
лическими частицами, находящимися в электролите во взвешен-
ном состоянии.
В зависимости от размера частиц получается зеркально-бле-
стящая поверхность (размер частиц около 0,02 мк) или поверх-
ность своеобразной фактуры — «сатинированная» (размеры ча-
стиц на порядок больше). Таких частиц насчитывается мил-
лионы на квадратный сантиметр покрытия. Их добавляют
в электролит никелирования в количестве 20—50 г/л и поддер-
живают во взвешенном состоянии интенсивным перемешиванием
сжатым воздухом. Хромирование ведут из обычного электро-
лита на толщину 0,25—1,2 мк.
Разработка процессов получения покрытий «никель-сил» и
«никель-сатилайт» основана на тех же представлениях об об-
щем повышении коррозионной стойкости многослойных покры-
тий за счет создания значительной разницы в электрохимиче-
ской активности разных слоев покрытия, что характерно и для
двух- и трехслойного никелирования.
Казанским химико-технологическим институтом имени Ки-
рова предложена следующая технология блестящего никелиро-
вания, обеспечивающая высокую коррозионную стойкость нике-
1евых покрытий. Сначала осаждают основной слой никеля.
Электролит блестящего никелирования для осаждения
основного слоя никеля (г/л)
Сернокислый никель.................... .... 300
Хлористый натрий ............10
Фтористый натрий . 5
Борная кислота ... 30
НДСК . 3
Режим никелирования: катодная плотность
тока 2 а/дм?, толщина основного слоя никеля 16 мк
6*
147
Затем из этого же электролита с добавкой 10 г/л корунда
(М5 или МП1) осаждают слой никеля толщиной 1,2 мк, а по-
том слой хрома толщиной 0,25 мк.
ДРУГИЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
НИКЕЛИРОВАНИЯ
В последние годы в промышленности начинают применять
борфтористоводородные электролиты никелирования, в частно-
сти, для отделки узлов, состоящих из титановых и стальных де-
талей, и в гальванопластике и т. п.
Борфтористоводородные электролиты имеют ряд преиму-
ществ по сравнению с сернокислыми. Они просты по составу,
менее чувствительны к загрязнениям, электрическая проводи-
мость их в 2 раза больше, что позволяет применять высокие
плотности тока. Растворимость борфтористоводородного никеля
выше, чем сернокислого, следовательно, и концентрация его
в электролите, и скорость осаждения больше. Никелевые осадки
из борфтористоводородного электролита менее напряженные,
чем из сернокислого. Выход по току в них равен 96—100%.
Улучшение рассеивающей способности борфтористоводородных
электролитов по сравнению с обычным сернокислым электроли-
том достигается введением борфтористоводородного аммония.
Недостатком электролита является его высокая стоимость и
сложность приготовления.
Борфтористоводородный электролит никелирования (г/л)
Борфтористоводородный никель............. 300—440
Борфтористоводородная кислота (свободная) . . 10—40
Борная кислота (свободная)............... 30
Режим никелирования: pH электролита
2,5—3,5, температура 30—60 С, катодная плотность тока
5—10 а/дм2.
Приготовление электролита. К борфтористоводородной кис-
лоте (приготовление борфтористоводородной кислоты см. при
цинковании) добавляют углекислый никель (свежеосажденный).
После приготовления электролит прорабатывают при низких
плотностях тока.
Корректирование электролита. Борфтористоводородный элек-
тролит корректируют, регулируя величину pH добавлением уг-
лекислого никеля или борфтористоводородной кислоты и введе-
нием основного компонента. Чувствительность электролита
к примесям солей тяжелых металлов значительно меньше, чем
сернокислых. Однако при накоплении большого количества же-
леза, меди, цинка, свинца наблюдаются такие же виды брака,
как в сернокислых электролитах, и удаляют их тем же спосо-
бом. Фильтрация через активированный уголь освобождает элек-
тролит от органических загрязнений.
148
Сульфаминовые электролиты, так же как и борфтористово-
дородные, позволяют вести процесс на интенсивном режиме
Сульфаминовый электролит никелирования (г/л)
Сульфаминовый никель..................... 250—350
Хлористый никель .......... ............. 250—300
Борная кислота...........................25—30
2,6—2,7-НДСК............................. 2—3
Режим никелирования: pH электролита 3,5,
температура 25—30° С катодная плотность тока 5—15 а/дм2.
Щавелевокислый электролит никелирования также позво-
ляет применять высокие плотности тока и получать блестящие,
износостойкие покрытия. Твердость покрытий такова, что они
могут заменить хромовые. Электролиз не требует перемешива-
ния и частой фильтрации электролита.
Щавелевокислый электролит никелирования (г/л)
Щавелевокислый аммоний...................300
Сернокислый никель.......................140
Хлористый натрий..........................10
Режим никелирования: pH электролита
7,5—8,5, температура 78—82° С, катодная плотность то-
ка 10 а/дм2.
Н. Т. Кудрявцевым с сотрудниками предложен электролит
для никелирования при высоких плотностях тока. Буферной до-
бавкой, позволяющей сохранять постоянное значение pH при-
катодного слоя и применять поэтому высокие плотности тока,
является аминоуксусная кислота — гликоколь. Борная кислота,
проявляющая свое буферное действие при pH 5—6, не устра-
няет образование гидроокиси никеля при электролизе с высо-
кими плотностями тока. Буферная емкость электролита в при-
сутствии гликоколя примерно в 10 раз больше, чем в растворе,
содержащем борную кислоту.
Электролит для никелирования при высоких
плотностях тока (г/л)
Сернокислый никель........................245
Хлористый никель ..........................30
Аминоуксусная кислота (гликоколь)..........20
Режим никелирования: pH электролита
2,2—2,3, температура 40 С, катодная плотность тока
5—20 а/дм2, анодная плотность тока не более 30 а/дм2,
выход по току 70—85%.
Осадки никеля получаются матовые, равномерность их рас-
пределения такая же, как в обычном электролите при Дк=
= 5 а!дм2.
Для обеспечения хорошего сцепления никелевого покрытия
с основой, детали нужно выдержать в течение 10—15 сек
149
в электролите без тока или при низкой плотности тока (1 а/дм2),
постепенно повышая ее до 10—20 а!дм2. Кислотность электро-
лита корректируют через каждые 10 а-ч!л.
ЧЕРНОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ
В оптической промышленности и для декоративных целей,
особенно при изготовлении различных сувениров, используют
покрытие, называемое черным никелем.
Черный никель осаждается из электролитов, в состав кото-
рых входят наряду с никелевыми соли цинка и роданиды. По-
крытие это разнородно по составу: оно содержит металлические
никель и цинк, сульфид никеля и гидроокиси этих металлов.
Это понижает коррозионную стойкость покрытия.
Состав покрытия зависит от состава электролита и режима
осаждения. В зависимости от состава покрытия меняется и его
цвет — от серого до черного.
Сцепление черного никеля с латунью, медью и цинковыми
сплавами хорошее. Для покрытия черным никелем стальных де-
талей на них осаждают сначала слой меди или цинка, в про-
тивном случае черный никель отслаивается. Лучшие результаты
и по сцеплению, и по коррозионной стойкости покрытия дает
предварительное цинкование стальных деталей. Толщина слоя
черного никеля обычно 1—3 мк, так как коррозионная стойкость
покрытия обусловливается толщиной подслоя.
На качество покрытия большое влияние оказывает режим
осаждения черного никеля. Температура раствора не должна
превышать 35° С, иначе покрытие получается хрупким, растрес-
кивается, цвет его становится серым. При охлаждении раствора
ниже 25° С осаждаются шероховатые покрытия. Напряжение
должно быть не выше 1 в, плотность тока — не более 0,1 а) дм2.
Аноды при черном никелировании склонны к пассивации,
что приводит к образованию на анодах труднорастворимой
пленки. Поэтому часто для электролиза применяют нераствори-
мые аноды — графитовые или из нержавеющей стали. Электро-
лит черного никелирования менее устойчив, чем сернокислый
электролит никелирования и нуждается в частом корректиро-
вании.
Электролит для черного никелирования (г/л)
Сернокислый никель.............................50
Сернокислый цинк . 25
Сернокислый натрий . ..... ... 25
Роданистый аммоний.............................15
Режим никелирования: pH 5,8—6,0, темпе-
ратура 26—30° С, напряжение 0,8—1 в, катодная плот-
ность тока 0,1-—0,2 а/дм2
150
Для электролиза используют цинковые и никелевые аноды
(25% цинковых и 75% никелевых) с соотношением SK:Sa=l : 1.
Для получения качественного покрытия необходимо контро-
лировать величину единовременной загрузки. Оптимальные ре-
зультаты получаются при загрузке 1 д.и2 на 5 л электролита.
Приготовление электролита. Соли, входящие в состав элек-
тролита, растворяют каждую отдельно и последовательно филь-
труют в рабочую ванну. Раствор перемешивают и доводят до
рабочего уровня. При замене электролита новым в него добав-
ляют некоторое количество отработанного раствора.
Корректирование электролита. Ежедневно проверяют значе-
ние pH. Соли добавляют по данным анализа. Для регулирова-
ния pH можно применять углекислый никель (или углекислый
цинк) и серную кислоту. Наличие углекислых солей на дне
ванны способствует устойчивости pH.
Для того чтобы не приходилось часто корректировать элек-
тролит, объем его по отношению к покрываемым деталям дол-
жен быть в 2—3 раза больше, чем при обычном никелировании.
Н. П. Федотьевым с сотрудниками предложен режим нике-
лирования, дри котором подслой светлого никеля и слой чер-
ного никеля осаждают из одного электролита.
Электролит для одновременного осаждения подслоя
светлого и слоя черного никеля (г/л)
Сернокислый никель...........................75
Сернокислый никель-аммоний...................45
Сернокислый цинк.............................40
Роданистый аммоний......................... 15
Борная кислота ............................. 25
Режим никелирования: pH электролита
4,5—5,5, температура 45—55°С.
В начале процесса устанавливают плотность тока 0,02 а/дм2,
затем постепенно (в течение 10—12 мин) повышают ее до
0,2 а/дм2. Через 10 мин плотность тока резко повышают до 1,0—
1,3 а/дм2 и через 3—5 мин заканчивают процесс. При малой
плотности тока осаждается светлый никель, который обеспечи-
вает хорошую адгезию черного никеля с основным металлом.
Осаждение ведут с никелевыми анодами.
В течение многих лет на многих предприятиях с успехом
применяют электролит черного никелирования, предложенный
А. Г. Самариевым.
Электролит для черного никелирования (г/л)
Сернокислый никель..........................50
Сернокислый цинк............................25
Роданистый калий .... . . . . .......32
Сернокислый аммоний ....................... 15
Режим никелирования: pH электролита
4,5—5,5, температура 18—25е С, катодная плотность тока
0,1—0,15 а/дм2.
151
Для электролиза используют никелевые аноды на качаю-
щихся штангах.
После покрытия детали пассивируют в горячем 5 %-ном рас-
творе бихромата калия.
Для улучшения и сохранения блеска детали, покрытые чер-
ным никелем, протирают веретенным маслом или покрывают
бесцветным лаком.
На московских заводах для отделки литых объемных суве-
ниров из цинкового сплава и вторичного алюминия используют
технологический процесс, при котором подслоем служит бле-
стящий цинк, осажденный из электролитов с добавками ДЦУ
и У2, а верхним слоем — черный никель. Крацовка латунными
щетками создает переход тонов от серебристо-серого к черному
и позволяет имитировать чернение серебра.
АНОДЫ ПРИ НИКЕЛИРОВАНИИ
При никелировании применяют никелевые аноды со следую-
щим максимальным количеством допустимых примесей (%)
меди 0,05—0,25, цинка 0,01, железа 0,05—0,1, марганца 0,01—
0,1, магния 0,05, кислорода и углерода до 0,2, серы не более 0,03.
По чистоте наиболее подходящими являются электролитиче-
ские аноды, однако они быстро пассивируются. Лучше всего
применять депассивированные аноды.
Во время работы аноды следует регулярно чистить стальной
щеткой и периодически протравливать в растворе, содержащем
100 г!л серной и 50 г/л соляной кислот.
Для анодов следует применять чехлы из хлориновой ткани
или бельтинг. Это предотвращает попадание шлама в элек-
тролит.
СНЯТИЕ НЕДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ
ПОКРЫТИЙ
Недоброкачественные никелевые покрытия удалить с дета
лей весьма трудно. Для этого используют электрохимические
способы, которые часто вызывают подтравливание металла.
Со стали никель можно снимать в двух растворах.
Растворы для удаления никелевых покрытий
со стали (г/л)
I. Серная кислота (d— 1,84) ........... 500
Глицерин................................ 7,5
Режим работы: температура раствора 20е С, на-
пряжение 6 в, катоды — свинцовые.
II . Азотнокислый натрий....... . 480—600
Режим работы: pH раствора 6—8, температура
95° С, плотность тока 10 а/дм^, напряжение 6 в.
152
Скорость растворения никеля в первом электролите увеличи-
вается с повышением концентрации кислоты, однако при этом
появляется опасность подтравливания стали. Несколько лучшие
результаты получаются во втором растворе.
Для снятия никеля с латунных и медных деталей исполь-
зуют либо первый раствор для снятия никеля со стали, либо
соляную кислоту (14 г/л) при комнатной температуре, неболь-
шой плотности тока и угольных анодах. Скачок стрелки на
вольтметре указывает на окончание процесса снятия никеля.
Для снятия никеля с цинковых отливок применяют 50%-ный
раствор серной кислоты, нагретый до 60° С (детали являются
анодами).
ХИМИЧЕСКОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ
Химическое никелирование — способ осаждения никелевых
покрытий без наложения тока извне. Он основан на способно-
сти гипофосфитов натрия, калия, аммония или кальция восста-
навливать никель из его солей. Самопроизвольно этот способ
протекает на железе, кобальте, никеле, алюминии и титане.
Восстановление никеля на меди и латуни достигается пред-
варительным нанесением никелевого подслоя с помощью кон-
тактирования поверхности изделия при погружении в раствор
с более электроотрицательными металлами (железом, никелем,
алюминием).
В Советском Союзе основоположниками химического нике-
лирования были К. М. Горбунова, А. А. Никифорова, П. П. Бе-
ляев, С. А. Вишенков и др.
Способ химического никелирования получил широкое рас-
пространение благодаря следующим преимуществам перед галь-
ваническим осаждением никеля:
1) никелевые покрытия, получаемые при химическом нике-
лировании, отличаются пониженной пористостью, повышенной
коррозионной прочностью;
2) твердость химических никелевых покрытий выше, чем
у гальванических, и может быть повышена термообработкой,
при которой образуется сплав из твердого раствора никеля и
фосфида никеля;
3) никелевые покрытия получаются равномерными по тол-
щине даже на сложнопрофилированных деталях;
4) никелевое покрытие, полученное при химическом никели-
ровании, имеет хороший декоративный вид.
Особые свойства никелевых покрытий, полученных при хи-
мическом никелировании, объясняются тем, что в состав никеля
включается от 4 до 13% фосфора.
Для химического никелирования можно применять кислые
и щелочные растворы. Никелевое покрытие, получаемое из
153
кислого раствора, содержит обычно 6—10% фосфора, из щелоч-
ного 5—7%.
Механизм реакций, протекающих при химическом никелиро-
вании, носит, по-видимому, ступенчатый характер и может быть
представлен следующими уравнениями:
N iCl2 + NaH2PO2 + Н2О -»Ni + Na2PO2 + 2НС1;
NaH2PO2 + H2O -»NaH2PO8 + H2.
Из приведенных уравнений видно, что в процессе работы
раствор становится кислым, скорость осаждения никеля при
этом снижается, а при pH 3 прекращается вовсе.
Чтобы не допустить снижения скорости реакции, в раствор
вводят вещества, обладающие буферирующими свойствами. Это
обычно соли органических кислот (уксуснокислый и янтарно-
кислый натрий и т. п.). Некоторые из этих добавок способст-
вуют также увеличению скорости восстановления никеля.
Накопление фосфитов в растворе оказывает отрицательное
действие, так как ионы фосфита образуют с ионами никеля
труднорастворимые соединения — фосфиты никеля, которые, на-
ходясь во взвешенном состоянии, могут стать центрами кри-
сталлизации и привести к саморазложению раствора.
Для предупреждения образования фосфитов никеля в рас-
твор химического никелирования вводят вещества, образующие
с никелем комплексные соединения.
Однако введение всех перечисленных веществ не решает пол-
ностью задачу поддержания стабильной скорости реакции осаж-
дения никеля, особенно в кислых растворах, которые нельзя
корректировать. Щелочные растворы корректируют, и работают
они более стабильно.
Скорость осаждения никеля в значительной мере зависит от
температуры раствора: при 90°С она в 5—6 раз больше, чем при
50е С. Однако при увеличении температуры увеличивается склон-
ность раствора к разложению.
На скорость осаждения никеля оказывает влияние отноше-
ние концентраций никеля и гипофосфита, а также отношение
объема раствора к площади покрываемой поверхности. Опти-
мальное отношение концентраций никеля и гипофосфита 0,4—
0,5 (в молях), а оптимальное отношение объемов раствора
к площади покрываемой поверхности при одноразовом исполь-
зовании раствора 1,7—2,5, при длительном 33—100.
Технология химического никелирования состоит из следую-
щих операций: подготовки, химического никелирования, термо-
обработки никелированных деталей.
Операция подготовки при химическом никелировании не от-
личается от обычной. Стальные детали можно подвешивать
в ванну на стальной, медной или алюминиевой проволоке, де-
154
тали из меди и ее сплавов — на железной или алюминиевой.
Подвески следует изолировать, оставляя незакрытыми места
контакта.
Кислые растворы для химического никелирования (г/л)
I. Хлористый никель........................ 21
Гипофосфит натрия........................ 24
Уксуснокислый натрин..................... 10
Режим никелирования: pH раствора ~ 5,
температура 80—85° С.
II. Сернокислый никель..................... 28
Гипофосфит натрия........................ 30
Янтарная кислота........................14—18
Режим никелирования: pH раствора 4,8—5,0,
температура 80—85е С.
Скорость осаждения никеля во втором растворе за 8 ч ра-
боты 15,6 мк!ч, за 28 ч— 14 мк.]ч.
В щелочных растворах скорость осаждения никеля также
максимальна в первый час работы, затем она уменьшается.
Однако, добавляя регулярно основные компоненты, можно дли-
тельное время поддерживать скорость осаждения никеля на по-
стоянном уровне.
Щелочной раствор для химического никелирования (г/л)
Хлористый никель............................ 21
Гипофосфит никеля........................... 24
Лимоннокислый натрий ....................... 45
Хлористый аммоний .......................... 30
Аммиак (25%-ный)..........................50 (мл/л)
Режим никелирования: pH раствора 8,3—8,5,
температура 85—90е С.
На получение 1 г металлического никеля расходуется 5—6 г
гипофосфита. Необходимое значение pH поддерживают перио-
дическим добавлением в раствор 25%-ного аммиака. Через каж-
дые 6—8 ч раствор фильтруют и добавляют в него лимонно-
кислый натрий или лимонную кислоту (1—1,5 г/л). Корректиро-
вание производят, охлаждая раствор до 50—60° С.
Термообработка осадков изменяет структуру покрытий; из
аморфных они становятся кристаллическими. При этом увели-
чивается твердость покрытий. Обычно термообработку произво-
дят при 350—450е С.
С. А. Вишенковым предложен принципиально новый подход
к технологии химического никелирования.
При описанном выше процессе в горячие растворы для хи-
мического никелирования загружают холодные детали, что
охлаждает раствор и замедляет реакцию. С. А. Вишенков пред-
ложил в холодном растворе для никелирования мгновенно на-
гревать детали токами высокой частоты. С этой целью ванну
устанавливают в индуктор для закалки токами высокой ча-
стоты. Скорость реакции при этом увеличивается в 10—20 раз по
155
сравнению с обычным способом химического никелирования, ад-
гезия покрытия улучшается, уменьшается также необходимость
в длительной термообработке (достаточна термообработка то-
ками высокой частоты в течение 3—4 сек).
Детали подвешивают в ванну на равном расстоянии от вит-
ков индуктора. Для этой цели применяют установку ЛГПЗ-ЗО.
Высокие качества никелевого покрытия и простота процесса
химического никелирования позволяют рекомендовать его для
отделки сложнопрофилированных изделий.
ХРОМИРОВАНИЕ
Хром — серебристый с голубоватым отливом металл. Атом-
ный вес его 52, удельный вес 7,1 г]см\ температура плавления
1830° С, электрохимический эквивалент 0,323 eja-ч, нормальный
потенциал 0,55 в.
Благодаря склонности к пассивации хром длительное время
сохраняет блеск. Он стоек во влажной атмосфере, к действию
щелочей, органических кислот, серы, серной и азотной кислот.
В гальванической паре с железом хром является катодом,
несмотря на более электроотрицательный потенциал.
Пассивная пленка, покрывающая хром, сдвигает его потен-
циал в положительную сторону, а значительная пористость хро-
мовых покрытий вызывает необходимость создания подслоя для
защиты стальных изделий.
Хром обладает рядом ценных качеств. Кроме упомянутой
уже химической стойкости и способности длительное время со-
хранять блеск, хрому свойственна высокая твердость, низкий
коэффициент трения, значительная жаростойкость. Эти свойства
хромовых покрытий делают гальваническое хромирование весь-
ма распространенным видом покрытия, которое практически
нельзя заменить другим.
Основные области применения хрома — декоративная за-
щита, повышение износостойкости трущихся деталей, поршне-
вых колец и цилиндров, мерительного и режущего инструмента,
коррозионностойкие комбинированные покрытия.
Декоративные хромовые покрытия осаждают на предвари-
тельно никелированные или омедненные и никелированные по-
крытия.
Разработаны электролиты, позволяющие непосредственно на
стали получать малопористые хромовые покрытия, обладающие
защитными и декоративными свойствами. Технология получения
комбинированного двухслойного хрома позволяет сочетать в по-
крытии коррозионностойкие и защитные функции.
Хромовые осадки отличаются высокими внутренними напря-
жениями, поэтому на хромовых покрытиях уже при толщине
слоя 0,1 мк образуется сетка мелких трещин. При увеличении
156
толщины хромового покрытия старые трещины перекрываются
вновь образовавшимися.
В зависимости от условий хромирования сеть трещин может
быть различной. Это свойство хромовых покрытий используют
для придания деталям антифрикционных свойств, а также для
создания новой технологии получения комбинированного защит-
но-декоративного никель-хромового покрытия. Хромовые покры-
тия в 5—8 раз повышают износостойкость стали. Самой высо-
кой износостойкостью отличаются матовые хромовые покрытия,
самой низкой — блестящие.
Наибольшее влияние на твердость хромовых покрытий имеет
режим электролиза — температура электролита и применяемая
плотность тока.
ОСОБЕННОСТИ
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО
ОСАЖДЕНИЯ
ХРОМА
В отличие от других электролитов для гальванического осаж-
дения металлов электролиты хромирования в большинстве своем
содержат не водные растворы солей, а хромовый ангидрид. Рас-
твор хромового ангидрида — сильная кислота, в которой хром
шестивалентен. Однако из чистых растворов хромовой кислоты
хромовое покрытие не осаждается. При обычных плотностях
тока выделяются окислы или гидроокиси хрома и водород, а по-
вышенные плотности тока вызывают осаждение неоднородных
хромовых покрытий, непригодных для промышленного исполь-
зования.
Для осаждения хромовых осадков хорошего качества в рас-
твор хромовой кислоты добавляют некоторые кислоты или их
соли. Положительное влияние оказывают серная кислота и суль-
фаты, фтористоводородная кислота и фториды, кремнефтористо-
водородная кислота и фторосиликаты.
В громадном большинстве электролитов хромирования в ка-
честве добавки используют серную кислоту, имеющую следую-
щие преимущества: доступность, дешевизну, простоту анализа и
корректирования, устойчивость в электролите, меньшую агрес-
сивность, чем у других добавок.
Содержание серной кислоты, особенно соотношение между
концентрациями хромового ангидрида и серной кислоты, оказы-
вает большое влияние на качество покрытий. При декоративном
хромировании лучшие результаты дает соотношение хромового
ангидрида и серной кислоты 100:1, а при твердом хромирова-
нии—100:3. Увеличение концентрации серной кислоты умень-
шает выход по току, но позволяет применять более высокие
плотности тока и, следовательно, быстрее осаждать хром.
157
При концентрации хромового ангидрида 250 г/л, темпера-
туре 55° С и плотности тока 50 а/дм2 толщина хромового покры-
тия для 1,2% серной кислоты составляет 42 мк]ч, для 5% сер-
ной кислоты 82 мк!ч и для 10% — 150 мк/ч (концентрация H2SO4
дана в % от количества СгО3).
Допустимая плотность тока при 50° С для 1 % серной кислоты
15—80 ajдм2, для 5% серной кислоты 15—140 а!дм2 и для 10%
45—300 а!дм2.
Электролиты хромирования малочувствительны к наличию
птах других металлов в не-
больших концентрациях и
органических веществ без-
вредно для хромирования.
Соединения железа (до
3 г/л) не влияют на качест-
во хромовых осадков. При
большем содержании же-
леза (10—15 г/л) выход по
току падает, качество осад-
ков ухудшается.
В электролите хромиро-
вания, кроме ионов шести-
валентного хрома, присутст-
вуют и ионы трехвалентного
хрома. В небольших коли-
чествах они оказывают бла-
гоприятное действие на про-
цесс электролиза. Установ-
лено, что из свежеприготов-
ленного электролита хроми-
рования, не содержащего
ионов трехвалентного хро-
ма, хром либо совсем не осаждается, либо получаются осадки
низкого качества.
Однако при накоплении значительных количеств трехвалент-
ного хрома ванна начинает работать хуже, изменяется предел
получения качественных блестящих осадков хрома. Скорость
образования ионов трехвалентного хрома зависит от наличия
кислоты в электролите и плотности тока. Восстанавливаясь на
катоде до трехвалентного, на аноде хром вновь окисляется до
шестивалентного, однако скорость этих процессов неодинакова.
На них расходуется при электролизе 10—15% потребляемого
электричества. Правильное соотношение анодной и катодной
площадей может уравновесить процесс восстановления и окис-
ления ионов хрома. Обычно SK:Sa=l:2. Для получения высо-
кокачественных хромовых осадков в электролите должно со-
держаться 5—10 г/л трехвалентного хрома. В большем количе-
158
примесеи.
I
Б
Cj
§
5?
/20 Г
ПО -
/ОО -
90 -
80 -
70 -
60 -
50 -
40 -
30 -
20 -
/О *
/я
hi
»?/$/
у/ £/
V/
$
в

I
/м
«да- /
35 40 «5 50 55 60 65 70 75 80
Температура, °C
7. Диаграмма зависимости качества
Рис.
хромовых покрытий от плотности тока
и температуры.
стве (до 15 г/л) ионы трехвалентного хрома ухудшают каче-
ство осадков.
При хромировании пользуются нерастворимыми анодами.
Хромовые аноды, растворяясь, дают ионы хрома различной ва-
лентности, что нарушает работу ванны. Кроме того, анодный
выход по току при хромировании в 6—8 раз больше катодного,
что приводит к накоплению хрома в электролите. Для хромиро-
вания применяют свинцовые аноды, на которых трехвалентный
хром окисляется в шестивалентный, что не наблюдается при ис-
пользовании стальных, платиновых или хромовых анодов. Обыч-
но используют свинец с 6—7% сурьмы.
Рассеивающая способность хромовых электролитов — самая
низкая из всех, применяемых в гальванотехнике. Повышение
плотности тока несколько увеличивает рассеивающую способ-
ность хромовых электролитов. Увеличение концентрации хромо-
вого ангидрида и серной кислоты, а также повышение темпе-
ратуры снижают рассеивающую способность электролита. Для
прокрытая углубленных мест в начале хромирования рекомен-
дуется на 10—20 сек дать толчок тока, в несколько раз превы-
шающий технологический.
В стандартных электролитах хромирования выход хрома по
току весьма мал (12—18%).
Повышенный расход электроэнергии при хромировании вы-
нуждает вести процесс при напряжении 10—12 в.
Свойства осадков хрома в значительной степени зависят от
условий электролиза — плотности тока и температуры (рис. 7).
ЭЛЕКТРОЛИТЫ ХРОМИРОВАНИЯ
Концентрация хромового ангидрида в электролитах хроми-
рования колеблется от 80 до 450 г/л, а серной кислоты — от 1
до 2,5% (от количества СгО3).
Разбавленные электролиты хромирования (концентрация
хромового ангидрида 150 г/л и серной кислоты 1,5 г/л) отли-
чаются от других лучшей рассеивающей способностью, боль-
шим выходом по току, меньшей потерей хромового ангидрида
на унос.
Концентрированные хромовые электролиты, содержащие
350 г/л хромового ангидрида и 3,5 г/л серной кислоты, имеют
более узкий температурный интервал получения блестящих
покрытий и меньший выход по току, но кроющая способность
и стабильность в работе этих электролитов выше, чем у дру-
гих.
Универсальный электролит хромирования со средними кон-
центрациями хромового ангидрида и серной кислоты обеспечи-
вает наиболее широкий рабочий интервал температур и плот-
ностей тока для получения блестящих осадков.
15»
Универсальный электролит хромирования (г/л)
Хромовый ангидрид.............................250
Серная кислота . . ......................2,5
Режим хромирования: температура 45° С и плотность тока
10 а/дм2 (при необходимой толщине слоя 0,5—4,0 мк), для твердого и износо-
стойкого хромирования с толщиной слоя в несколько миллиметров — темпе-
ратура 50° С н плотность тока 50 а)дм2.
По данным некоторых авторов, введение в универсальный
электролит борной кислоты (10—15 г/л) значительно повышает
его рассеивающую способность, и такой электролит пригоден
для отделки сложнопрофилированных деталей.
Электролит для хромирования сложнопрофилированных
деталей (г! л)
Хромовый ангидрид.........................120—150
Серная кислота............................1,0—1,5
Режим хромирования: температура электро-
лита 50—55' С, катодная плотность тока 30—40 а/дм2
Приготовление электролита. В хромовом ангидриде опреде-
ляют содержание серной кислоты. Затем необходимое коли-
чество хромового ангидрида растворяют в горячей воде (со-
блюдая правила техники безопасности) и вводят в раствор
недостающее количество серной кислоты. Свежеприготовленный
электролит прорабатывают при небольшой площади анодов
в течение 2—3 ч для накопления некоторого количества трех-
валентного хрома.
Корректирование электролита. Так как процесс хромирова-
ния требует достаточно высокой температуры, раствор испа-
ряется. Обычно вслед за ванной хромирования ставят эконом-
бак— ванну с непроточной водой, а затем уже промывные
ванны с проточной водой. Цель установки экономбака — сохра-
нение достаточно дорогого хромового ангидрида. Убыль рас-
твора в рабочей ванне восполняют доливкой раствора из эко-
номбака.
При снижении концентрации хромовой кислоты добавляют
хромовый ангидрид по данным анализа. При этом в ванне мо-
жет образоваться излишек серной кислоты, который осаждают
введением углекислого бария. Образующийся осадок сернокис-
лого бария выпадает на дно и не мешает нормальной работе
ванны.
Излишек трехвалентного хрома уменьшают, прорабатывая
электролит при большой поверхности анодов и минимальном ко-
личестве катодов.
Установлено, что проработка универсального электролита
при катодной плотности тока 60 а)дм? (катоды — стальные пла-
стины) уменьшает количество трехвалентного хрома с 22 до
160
5 г/л при 80° С за 22 ч, при 50° С — за 41 ч и при 20° С —
за 126 ч.
Осаждение железа в электролите хромирования вызывает
большие затруднения и практически не производится. Отрабо-
танные хромовые электролиты используют в гальванических
цехах для различных целей — пассивации, травления и др.
Возможно осаждение железа железисто-синеродистым калием
(на каждые 10 г/л железа вводят в виде водного раствора
60 г/л K4Fe(CN)e]), однако при этом следует избегать избытка
K.4[Fe(CN)6], так как может образоваться растворимая модифи-
кация железа.
Неполадки в работе электролита. Причинами плохой работы
электролита могут быть: изменение его состава, нарушение ре-
жима работы, пассивность анодов.
Пассивность анодов внешне проявляется в том, что они по-
крываются пленкой окисных соединений желтого цвета.
Нормально работающие аноды должны быть покрыты темно-ко-
ричневой пленкой перекиси свинца. Пассивные аноды следует
протравить в 25%-ной соляной кислоте, затем прокрацевать
стальными щетками.
Аноды после работы некоторое время выдерживают в про-
точной воде, а затем оставляют на воздухе.
Подгар на деталях может явиться следствием неправильного
выбора плотности тока для данной температуры электролита.
По этой же причине одновременно с подгаром (на выступаю-
щих частях детали) в углублениях хром может не осесть или
покрытия будут молочного цвета. Для улучшения рассеиваю-
щей способности электролита рекомендуется в первый момент
хромирования на 10—40 сек дать толчок тока, в несколько раз
превышающий технологический.
Неравномерное покрытие деталей хромом может наблю-
даться при пассивности анодов или избыточном содержании сер-
ной кислоты в электролите. Темные хромовые покрытия с пят-
нами и полосами получаются при недостатке в электролите сер-
ной кислоты.
Накопление в электролите значительных количеств трехва-
лентного хрома и железа приводит к образованию темных осад-
ков хрома, склонных к отслаиванию.
Так как при хромировании применяют достаточно высокие
плотности тока, следует уделять большое внимание надежности
контакта подвески с деталью. Низкая рассеивающая способность
электролита часто вынуждает применять дополнительные фи-
гурные аноды для деталей сложного профиля. Выступающие
углы и кромки обычно защищают от подгара экранами.
Лучшие результаты получаются при хромировании деталей
в горизонтальном положении. Для наращивания толстых слоев
хрома детали в процессе хромирования вращают.
161
САМОРЕГУЛИРУЮЩИЕСЯ
ЭЛЕКТРОЛИТЫ ХРОМИРОВАНИЯ
Универсальные электролиты хромирования нестабильны в ра-
боте, так как основной показатель, определяющий во многом
качество осадка,— соотношение концентраций хромового ан-
гидрида и серной кислоты, непрерывно меняется в процессе элек-
тролиза. В. М. Семиным и др. были разработаны электролиты,
состав которых обеспечивает саморегулирование этого показа-
теля в процессе работы.
В качестве добавок для этих электролитов используют мало-
растворимые сернокислые и кремнефтористые соли, которые
вводят в количествах, превышающих их растворимость. Избы-
ток солей находится на дне ванны в виде осадка.
Из сернокислых солей применяют сернокислый стронций.
Повышение концентрации хромового ангидрида и температуры
электролита увеличивает растворимость этой соли, что обеспе-
чивает пополнение концентрации SO4".
Второй добавкой является кремнефтористокислый калин
(K2SiFe). Предельная концентрация этой добавки в растворе
повышает выход по току и улучшает внешний вид хромового
покрытия. Избыток KzSiFe также находится в осадке на дне
ванны.
Саморегулирующиеся электролиты не требуют частого кор-
ректирования, позволяют вести процесс хромирования на опти-
мальных режимах и отличаются широким диапазоном рабочих
плотностей тока, при которых получаются блестящие осадки.
Недостатком саморегулирующихся электролитов является их
травящее действие на сталь и другие металлы, поэтому загрузка
и выгрузка деталей производятся под током. Хромирование
рельефных деталей следует вести при максимально допустимых
плотностях тока или применять дополнительные анодные устрой-
ства, иначе в углубленных местах, не покрытых хромом, металл
будет растравливаться.
Саморегулирующийся электролит хромирования (г/л)
Хромовый ангидрид............................ 250
Сернокислый стронций........................... 6
Кремнефтористокислый калий......................20
Режим хромирования: температура электро-
лита 55—65° С, катодная плотность тока 40—80 а/дм2,
выход по току 18—20%.
В качестве анодов используют сплав свинца с 10% олова.
Свинцовые аноды без легирующих добавок быстро пассиви-
руются.
Приготовление электролита. Сначала растворяют необходи-
мое количество хромового ангидрида, раствор доливают водой
162
до рабочего уровня и определяют содержание серной кислоты.
Затем присутствующую серную кислоту осаждают углекислым
барием (2,3 г бария на 1 г H2SO4) или углекислым стронцием
(1,5 г стронция на 1 г H2SO4). После осаждения серной кислоты
в ванну вводят необходимые количества сернокислого стронция
и кремнефтористого калия и нагревают электролит до 50—
60° С в течение 10—12 ч, периодически перемешивая.
Корректирование электролита. Хромовый ангидрид добав-
ляют в электролит по данным анализа. После хромирования
1 м2 в электролит вводят сернокислый стронций (1 г/л) и крем-
нефтористокислый калий (6 г/л). При введении в ванну хро-
мового ангидрида одновременно добавляют углекислый строн-
ций для осаждения серной кислоты.
ХОЛОДНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
ХРОМИРОВАНИЯ
Хромирование при комнатной температуре несколько повы-
шает выход по току (до 20%), улучшает условия труда, умень-
шает растравливание деталей, не требует подогрева электро-
лита, уменьшает расход электроэнергии, так как процесс ве-
дется при низких плотностях тока.
В электролиты для холодного хромирования вводят ион
фтора.
Электролит для холодного хромирования (г/л)
Хромовый ангидрид.................... 150—200
Серная кислота ...................... 0,6
Фтористый натрий..................... 5—10
Режим хромирования: температура электро-
лита 18—25° С, катодная плотность тока 5—10 а/дм2, вы-
ход по току 10—16%.
Недостатком электролита для холодного хромирования яв-
ляется его нестабильность. В процессе работы содержание фто-
ристой соли понижается.
Электролит корректируют добавлением хромового ангидрида
по данным анализа и введением фтористого натрия через каж-
дые 150 а-ч/л пропущенного электричества.
Аноды изготовляют из свинца с добавлением 6—7% сурьмы,
так как свинцовые аноды сильно пассивируются.
ИЗНОСОСТОЙКОЕ ХРОМИРОВАНИЕ
Для получения хромовых осадков с высокой износостойко-
стью применяют так называемое молочное хромирование.
Толщина покрытий в этом случае колеблется от 20 до 50 мк,
162
а пористость понижается, что обеспечивает достаточную за-
щиту покрытий от коррозии.
Электролит для получения хромовых осадков (г/л)
Хромовый ангидрид........................ 220—250
Серная кислота...........................2,0—2,5
Режим хромирования: температура электро-
лита 70—72° С, катодная плотность тока 25—35 а/дм*.
Стальные детали завешивают в электролит, выдерживают
в нем несколько минут для прогрева, затем подвергают анодной
обработке при анодной плотности тока 25—30 а/дм2 в течение
30 сек. Затем осаждают хром при указанном выше режиме.
Износостойкое хромирование используют для покрытия де-
талей машин, инструмента, подвергающегося значительному ме-
ханическому износу, а также для восстановления изношенных
деталей.
Износостойкие хромовые покрытия можно получить, приме-
няя реверсирование тока. При этом увеличивается равномер-
ность покрытий, уменьшается их пористость, снижаются внут-
ренние напряжения, появляется возможность применения высо-
ких плотностей тока и осаждения толстых покрытий.
Электролит для получения износостойких
хромовых покрытий с применением реверса (г/л)
Хромовый ангидрид......................... 230—250
Серная кислота...........................2,3—2,5
Режим хромирования: температура электро-
лита 50—52е С, катодная плотность тока 45—60 а/дм2,
анодная плотность тока 55—60 а/дм2, /к=15 мин, tz =
— 10 сек.
Разновидностью износостойкого хромирования является по-
ристое хромирование. Хромовые покрытия плохо смачиваются
маслом, что ухудшает работу трущихся деталей. Чем выше блеск
и чистота поверхности хромового покрытия, тем хуже она сма-
чивается смазочными маслами.
Для создания на поверхности хромовых покрытий сетки ка-
налов и пор применяют специальную обработку поверхности хи-
мическим или электрохимическим способом.
При всех этих способах сначала осаждаются твердые хромо-
вые покрытия, блестящие или полублестящие, толщиной не ме-
нее 0.1 мм. Молочное хромирование непригодно для образования
пористых покрытий, так как их невозможно протравить.
При химическом способе обработки хрома травление пори-
стых покрытий осуществляют в соляной кислоте (концентрация
1:1).
Электрохимический способ заключается в анодном травлении
пористых покрытий в электролите хромирования (анодная плот-
164
ность тока 30—40 а/дм2) при температуре 35—40° С в течение
6—10 мин.
Анодное травление можно проводить в ванне хромирования
с помощью перекидного рубильника, но желательно вести опе-
рацию в специальной ванне, так как в ванне хромирования на-
капливается железо.
Качество пористого покрытия, полученного при анодном
травлении, зависит при данной плотности тока от количества
пропущенного электричества через 1 дм2 поверхности (произве-
дение плотности тока на время).
После анодного травления детали промывают, нейтрализуют
в 3%-ном содовом растворе, сушат, термообрабатывают в масле
при 200° С для устранения водородной хрупкости. После трав-
ления детали также шлифуют для сглаживания поверхности.
Пористое хромовое покрытие можно получать также с по-
мощью реверсирования тока в процессе осаждения хрома. При
этом отпадет необходимость в специальном анодном травлении.
Режим хромирования: температура электролита 50—53° С,
катодная плотность тока 40—45 а/дм2, анодная плотность тока
40—45 а/дм2, ZK=15 мин, /а = 30 сек, продолжительность анод-
ного травления 6 мин, общая продолжительность хромирова-
ния 5,5 ч.
ДВУХСЛОЙНОЕ ХРОМИРОВАНИЕ
Двухслойное хромирование позволяет сочетать в одном по-
крытии коррозионную стойкость молочного хрома с декоратив-
ностью и твердостью блестящего хромового покрытия. Техноло-
гия двухслойного хромирования предложена О. А. Петровой.
Двухслойный хром можно получать из стандартного элек-
тролита хромирования, меняя режим осаждения.
Первый слой молочного хрома осаждается при температуре
70° С и катодной плотности тока 30 а/дм2, а второй (блестя-
щий)—при температуре 50° С и катодной плотности тока
55 а/дм2. Оптимальная толщина при двухслойном хромирова-
нии: молочного хрома 20 мк, блестящего 50 мк.
При осаждении двухслойного покрытия необходимо обеспе-
чить надежное сцепление между первым и вторым слоем хрома
и хрома с основным металлом.
Недостаточное сцепление между первым и вторым слоем
хрома может вызываться образованием пассивной пленки на по-
верхности молочного хрома. Пассивную пленку удаляют, при-
меняя перед нанесением блестящего осадка метод постепенного
повышения катодной плотности тока, начиная с 5 а]дм2.
Весьма интересным и перспективным для предприятий мест-
ной промышленности является процесс защитного двухслойного
хромирования матового тона.
165
Не всегда декоративная отделка требует блестящих хромо-
вых покрытий. В иных случаях предпочтение отдается матовым
хромовым покрытиям. Для получения такой фактуры детали
раньше подвергали пескоструйной обработке (операция трудо-
емкая и тяжелая). Эта матовость может достигаться спе-
циальным режимом электролиза. Хромовое покрытие осаждают
непосредственно на сталь, причем первый слой — матовый бес-
пористый — обеспечивает необходимую защиту от коррозии и
декоративную фактуру для второго отделочного слоя.
Технологический процесс состоит из следующих операций.
1. Обезжиривание.
Раствор для обезжиривания (г/л)
Тринатрийфосфат..............................45—50
Препарат ОП-7................................20—25
Режим обезжиривания, температура раствора
18—25° С, продолжительность обезжиривания 15—20 мин.
2. Промывка в проточной воде и 3—4 %-ном растворе каль-
цинированной соды окунанием по 3—4 раза.
3. Анодное декапирование.
Раствор для анодного декапирования (г/л)
Хромовый ангидрид......................... 150—250
Серная кислота............................ 3—5
Режим декапирования: температура раствора
50° С, плотность тока 15—20 а/дм2.
4. Промывка в проточной воде.
5. Хромирование матовое.
Раствор для матового хромирования (г/л)
Хромовый ангидрид......................... 260—280
Серная кислота............................2,6—2,8
Режим хромирования: температура раствора
35—38° С, продолжительность хромирования 30 мин.
Первые 10 мин хромирование ведут при плотности тока
30 а!дм2. За это время для обеспечения равномерного зарожде-
ния центров кристаллизации пять раз прерывают ток: 100 сек
хромирования, 20 сек перерыва. Последующие 20 мин хромиро-
вание ведут непрерывно при плотности тока 20 а/дм2. Толщина
слоя матового хрома 8—10 мк.
6. Хромирование отделочное.
Раствор для отделочного хромирования (г/л)
Хромовый ангидрид......................... 230—250
Серная кислота ........................... 2,3—2,5
Режим хромирования: температура раствора
50 ± 2° С, продолжительность хромирования 30 мин.
166
Первые 10 мин хромирование ведут при плотности тока
20 а!дм2, последующие 20 мин — при плотности тока 25 26 а/дм2.
Толщина отделочного слоя хрома 8—10 мк.
После хромирования детали промывают и нейтрализуют
в содовом растворе.
Трудоемкость процесса значительно ниже, чем при подго-
товке пескоструением, стоимость химикатов, анодного металла
для отделки 1 м2 поверхности в 6 раз меньше, чем при осажде-
нии никель-хромового покрытия с толщиной слоя никеля 12 мк.
Высокие декоративные качества хрома матового тона и низ-
кая стоимость покрытия создают предпосылки для использова-
ния этого процесса при отделке детских колясок, велосипедов,
зажигалок, портсигаров и других изделий.
ХРОМИРОВАНИЕ
ИЗ ТЕТРАХРОМАТНЫХ
ЭЛЕКТРОЛИТОВ
Хромирование из тетрахроматных электролитов получило
в последнее время широкое распространение благодаря рабо-
там М. А. Шлугера и А. Я. Рябого.
Преимущества хромирования из тетрахроматных электроли-
тов следующие: повышенный выход по току (25—30%), отсут-
ствие подогрева, улучшение условий труда, применение ванн,
не требующих футеровки свинцом. При хорошей подготовке по-
верхности покрытие получается ненапряженным, беспористым
и при толщине слоя 5—8 мк обеспечивает надежную защиту
стальных деталей от атмосферной коррозии, заменяя четырех-
слойное покрытие никель—медь—никель—хром. Недостатком
этого процесса является получение серого, труднополируемого
хрома, что затрудняет обработку сложнопрофилированных де-
талей. В тетрахроматном электролите можно непосредственно
хромировать детали из стали, цинковых и медных сплавов.
Электролит стабилен в работе и мало чувствителен к за-
грязнениям тяжелыми металлами, особенно железом.
Тетрахроматиый электролит (г/л)
Хромовый ангидрид................... 380—460
Едкий натр.......................... 50—70
Серная кислота ..................... 1,0—1,6
Трехвалеитный хром.................. 8—25
Режим хромирования: температура электро-
лита 18—25° С, катодная плотность тока 15—25 а/дм2,
объемная плотность тока 1,0—1,5 а/л, напряжение 12 в,
скорость осаждения хрома 0,6—1,0 мк/мин, отношение
анодной и катодной площадей—не меньше 2:1.
Изсвежесоставленного и не содержащего трехвалентного хро-
ма электролита нельзя осадить хром. Минимальное содержание
167
трехвалентного хрома 8 г/л. С увеличением концентра-
ции трехвалентного хрома (выше 25 г/л) качество осадков ухуд-
шается, а при концентрации его более 100 г/л осаждение хрома
прекращается.
Для получения указанного в рецептуре количества трехва-
лентного хрома в электролит вводят 1 г сахара. Увеличение ко-
личества сахара (или других органических добавок, выполняю-
щих ту же роль,— мочевины, глюкозы) повышает хрупкость и
напряженность осадков.
Большое значение для осаждения качественных покрытий
имеет концентрация серной кислоты. Уменьшение ее количества
(ниже 1 г/л) резко снижает выход по току. При отсутствии сер-
ной кислоты на катоде осаждается черный налет. Оптимальной
концентрацией серной кислоты является 1 —1,5 г/л. В этих усло-
виях получаются наиболее качественные осадки, сравнительно
легко полирующиеся.
Оптимальной концентрацией щелочи является 40—60 г/л.
Уменьшение ее концентрации снижает выход по току, а увели-
чение вызывает хрупкость осадков.
Повышение температуры электролита и снижение плотности
тока уменьшают выход по току.
Приготовление электролита. Рассчитанное количество хромо-
вого ангидрида загружают в рабочую ванну и заливают на
2/з водой. В минимальном количестве горячей воды растворяют
едкий натр. После охлаждения раствор щелочи небольшими пор-
циями при непрерывном перемешивании вводят в раствор хро-
мового ангидрида. При этом раствор разогревается и его необ-
ходимо охлаждать. После охлаждения определяют содержание
серной кислоты и вводят недостающее количество. Затем вво-
дят сахар и прорабатывают электролит при катодной плотности
тока 1—2 а/дм2 и анодной 20—25 а/дм2 в течение 6—7 ч до на-
копления в электролите 8 г/л трехвалентного хрома.
Корректирование электролита (согласно данным анализа).
Избыток серной кислоты осаждают углекислым барием. При
недостаточном количестве трехвалентного хрома вводят сахар
и прорабатывают электролит при небольшой катодной площади,
а при избытке трехвалентного хрома его окисление ведут, мак-
симально увеличивая площадь анода и уменьшая катодную.
По мере уменьшения содержания хрома электролит коррек-
тируют свежеприготовленным раствором. Анодом служит сви-
нец с добавками 6—8% сурьмы.
Неполадки в работе тетрахроматного электролита. Полубле-
стящие тонкие осадки хрома, непрокрытые углубленные места
свидетельствуют о недостатке трехвалентного хрома в элек-
тролите.
Плохо полирующийся серый осадок хрома получается при
низкой температуре электролита.
168
При повышенной температуре электролита снижается выход
по току. Снижение кроющей способности электролита вызы-
вается значительным накоплением в нем железа.
ЧЕРНОЕ ХРОМИРОВАНИЕ
Черное хромирование является разновидностью обычного
хромирования и применяется для декоративных и специальных
целей, например в оптической промышленности. Черное хромо-
вое покрытие термостойко до 500° С, устойчиво в вакууме, отли-
чается значительной твердостью и износостойкостью. Оно может
быть верхним слоем при двухслойном хромировании. В этом
случае подслоем может служить молочный хром, обеспечиваю-
щий значительную коррозионную устойчивость покрытия, или
обычное хромовое покрытие.
Черное хромовое покрытие значительно более стойкое, чем
черное никелевое, и во многих случаях вытесняет последнее.
Особенностью электролитов черного хромирования является
недопустимость в них сульфатов. Ниже приведены составы элек-
тролитов и режимы хромирования.
Электролиты для черного хромирования (г/л)
I. Хромовый ангидрид................. 250
Азотнокислый натрий................. 50
Режим хромирования: температура электро-
лита 18—25° С, катодная плотность тока 50 а/дм2.
II. Хромовый ангидрид................ 250
Уксусная кислота (ледяная)........6 (мл/л)
Режим хромирования: температура электро-
лита 20—40° С, катодная плотность тока 300—400 а/дм2.
III. Хромовый ангидрид................ 250—350
Азотнокислый натрий............... 7—12
Уксуснокислый барий............... 3—7
Борная кислота.................... 12—15
Режим хромирования: температура электро-
лита 35—40 С, катодная плотность тока 40—100 а/дм2.
Приготовление электролита. Рассчитанное количество хромо-
вого ангидрида заливают водой в рабочей ванне и размешивают
До полного растворения В хромовом ангидриде определяют
сульфаты и осаждают их углекислым барием. Отдельно в мини-
мальных количествах теплой воды растворяют остальные ком-
поненты и фильтруют в ванну в последовательности, указанной
в рецептуре. Электролит тщательно перемешивают и прораба-
тывают 5—6 ч под током.
Анодом служит свинец с 6—7% сурьмы. Соотношение анод-
ной и катодной площадей 3; 1. После хромирования детали про-
мывают, сушат и промасливают.
169
Неполадки при черном хромировании. Изделия покрываются
черным налетом, сквозь который просвечивает основной ме-
талл, при недостаточной проработке электролита.
Покрытие имеет черный цвет только по краям (середина
светлая) при недостаточной плотности тока. Повышенная тем-
пература электролита приводит к образованию рыхлых осадков
серого цвета.
СНЯТИЕ НЕДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ
ПОКРЫТИЙ
С латуни, меди и никеля хромовое покрытие может быть
снято в соляной кислоте любой концентрации при температуре
18—25° С. Повышение температуры увеличивает скорость ре-
акции.
Со стали и никеля хромовое покрытие можно удалить анод-
ным растворением в электролите, содержащем 90 г/л едкого
натра, при температуре 18—25° С и анодной плотности тока
2 а/дм2.
ЛУЖЕНИЕ
Олово — металл серо-серебристого цвета. Атомный вес 118,7,
удельный вес 7,3 г/см3, температура плавления 232° С, электро-
химический эквивалент в кислом электролите 2,214 г/а-ч, в ще-
лочном— 1,107 г/а-ч, нормальный потенциал 0,14 в. По отноше-
нию к железу олово является катодом.
Олово обладает высокой химической стойкостью. Разбавлен-
ные растворы неорганических кислот при нормальной темпера-
туре взаимодействуют с оловом крайне медленно, а крепкие
растворы щелочей вступают в реакцию с оловом только при ки-
пячении.
Концентрированные серная и соляная кислоты растворяют
олово при нагревании. Олово стойко в органических кислотах.
Продукты взаимодействия олова с неорганическими кислотами
нетоксичны.
Оловянные покрытия, обеспечивая надежную защиту медных
деталей, устойчивы в атмосферных условиях, что объясняется
способностью олова образовывать нерастворимые окислы. Но
внешний вид этих покрытий не соответствует декоративным тре-
бованиям. Кроме того, олово быстро корродирует в морских
условиях.
Олово хорошо паяется и при известных условиях сохраняет
способность к пайке длительное время.
При низких температурах олово переходит в серую модифи-
кацию и рассыпается в порошок («оловянная чума»).
170
Основные области применения оловянных покрытий — за-
щита в пищевых средах, покрытие под пайку, защита от дейст-
вий серы, находящейся в резине, и при определенной техно-
логии осаждения — в качестве защитно-декоративного покрытия.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА
ЭЛЕКТРОЛИТОВ ЛУЖЕНИЯ
Амфотерный характер олова позволяет применять для его
осаждения как кислые, так и щелочные электролиты. В щелоч-
ных растворах олово находится в виде четырехвалентных соеди-
нений, в кислых — в виде двухвалентных. Это значит, что при
одних и тех же плотностях тока и выходе по току олово в кис-
лых электролитах осаждается в 2 раза быстрее, чем в щелоч-
ных. Практически осаждение олова в кислых электролитах про-
исходит быстрее чем в 2 раза, так как выход по току в них
близок к 100%, а в щелочных— всего 60% (одновременно с вы-
делением олова выделяется водород). В кислых электролитах
возможно применение высоких плотностей тока при незначи-
тельном уменьшении выхода по току.
Структура покрытий, получаемых из кислых электролитов,
более крупнокристаллическая, рассеивающая способность их
ниже, чем у щелочных.
Щелочные электролиты требуют подогрева, отличаются
склонностью к образованию губчатых осадков, особенно при
большой толщине покрытий.
Борфтористоводородные электролиты позволяют получать
мелкокристаллические осадки олова и работать при высоких
плотностях тока. Рассеивающая способность их несколько выше,
чем сернокислых.
КИСЛЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Основными компонентами кислых электролитов лужения яв-
ляются сернокислые или солянокислые соли, которые гидроли-
зуются в воде. Поэтому, чтобы предотвратить гидролиз, в элек-
тролит вводят достаточное количество свободной кислоты.
Для получения удовлетворительной структуры осадков
в электролит добавляют органические вещества (клей, фенол,
желатину и др.). Кроме того, вводят вещества, стимулирующие
катодный процесс.
В сернокислый электролит вводят также сульфокрезоловую
кислоту, способствующую образованию мелкокристаллических
осадков и ограничивающую окисление электролита, и сернокис-
лый натрий, который повышает электропроводность раствора
и благоприятно влияет на структуру осадков. В солянокислых
171
электролитах чаще всего образуются неравномерные по тол-
щине покрытия.
Вредными примесями в кислых электролитах являются медь
и мышьяк, а также анион азотной кислоты.
Кислые электролиты для лужения (г/л)
I. Сернокислое олово..................... 40—50
Серная кислота......................... 40—70
Фенол.................................. 2—10
или сульфированный крезол............ 3—8
Столярный клей......................... 2—3
Режим лужения: температура электролита 18—
25° С, катодная плотность тока 1—2 а/дм2.
II. Двухлористое олово................... 40—45
Соляная кислота.......................0,5—1,0
Фтористый натрий...................... 50—60
Хлористый натрий...................... 5—7
Желатина.............................. 1—2
Режим лужения: температура электролита 18—
25е С, катодная плотность тока 0,8—1,0 а/дм2.
В солянокислых электролитах при температуре 18—35° С и
катодной плотности тока 2—5 а)дм2 для улучшения качества
осадка используют реверсивный ток (/к = 8 сек, /а=1 сек).
Для улучшения работы кислых электролитов и их стабили-
зации П. П. Беляевым и др. было предложено вводить в элек-
тролиты небольшое количество трилона-Б.
Кислые электролиты для лужения с трилоном-Б (г/л)
1. Сернокислое олово.......................... 54
Серная кислота............................18—20
Трилон-Б..................................1—10
Фенолсульфоновая кислота...................100
Кукурузный крахмал .......................... 1
II. Хлористое олово......................... 56
Фтористый натрий.........................37,8
Борная кислота........................... 10
Соляная кислота..........................3—4
Фенол....................................4,7
Трилон-Б.................................1—25
Приготовление сернокислого электролита. Сначала в раствор
вводят необходимое количество серной кислоты, сульфирован-
ный крезол и оловянную соль. Раствор фильтруют и добавляют
остальные вещества.
Сернокислое олово чаще всего приходится готовить в цехе.
Его можно получить анодным растворением олова в серной кис-
лоте или вытеснением меди из сернокислой меди металлическим
оловом.
Для получения сернокислого олова методом анодного рас-
творения рабочую ванну заполняют водой, осторожно добавляют
серную кислоту, фенол и раствор клея. На катодные и анодные
172
штанги завешивают оловянные пластины. Соотношение анодной
и катодной площадей должно быть такое, чтобы анодный выход
по току значительно превышал катодный и электролит попол-
нялся оловом (обычно Sa:SK=4:l). Для растворения необхо-
димого количества олова нужно пропустить 40—50 а-ч/л. При
этом периодически меняют полюса, чтобы избежать сползания
осадка олова с катода в электролит и его потерь.
После приготовления оловянного раствора нужной концен-
трации в него вводят снова фенол и раствор клея.
Сульфированный крезол получают, нагревая 1 ч. крезола
с 2 ч. концентрированной серной кислоты при температуре
110° С в течение 2 ч. Сульфирование считается оконченным, если
водный раствор охлажденной сульфокрезоловой кислоты не
мутнеет при введении разбавленной гидроокиси щелочного ме-
талла.
Сульфатный электролит можно получить электрохимическим
способом, опустив медные и оловянные пластины в раствор, со-
держащий 60 г/л сернокислой меди и 50 г/л серной кислоты,
и замкнув их проводником. При этом образуется замкнутый
гальванический элемент, в котором олово переходит в раствор,
а ионы меди разряжаются на медной пластине. Раствор подо-
гревают до 60—70° С, окончание процесса определяют по обес-
цвечиванию раствора.
Для получения сернокислого олова способом вытеснения
меди металлическим оловом из сернокислой меди растворяют
60 г/л сернокислой меди, в раствор вводят 50 г/л серной кис-
лоты и нагревают его до 70—80° С. Затем при помешивании не-
большими порциями добавляют гранулированное или порошко-
образное олово (30—40 г/л). Медь выпадает в осадок, олово
переходит в раствор, конец реакции определяют по обесцвечи-
ванию раствора.
Корректирование сернокислого электролита. По данным ана-
лиза добавляют серную кислоту и олово. Периодически один
раз в неделю в электролит вводят фенол (0,5 г/л) и столярный
клей (0,3 г/л).
Вредные примеси мышьяка и меди удаляют, прорабатывая
электролит при плотности тока 3—4 а/дм2 и низком напряже-
нии (1 в).
Неполадки в работе сернокислого электролита. Темные по-
крытия образуются при накоплении в электролите меди или
введении в электролит значительного количества добавок.
Недостаток в электролите органических добавок приводит
к осаждению грубых шероховатых осадков олова с наростами
по краям. Причиной шероховатости осадка может быть также
накопление в электролите механических примесей. Пористые
осадки олова образуются при недостатке в электролите оловян-
ной соли.
173
Потемнение покрытия при нахождении в ванне без тока и
появление коричневого налета на поверхности анода указывают
на попадание в электролит аниона азотной кислоты.
Недостаток в электролите серной кислоты приводит к вы-
падению осадка вследствие гидролиза оловянной соли.
Приготовление солянокислого электролита. Двухлористое
олово растворяют в теплой воде, подкисленной соляной кисло-
той. Отдельно в горячей воде, подкисленной соляной кислотой,
растворяют фтористый натрий, и раствор вводят в ванну. Затем
добавляют остальные компоненты и прорабатывают электролит
током до получения светлых осадков олова.
Корректирование солянокислого электролита. Ежедневно
определяют концентрацию свободной соляной кислоты и дово-
дят ее количество до 0,7 г/л. Соли добавляют по данным ана-
лиза. Желатину вводят один раз в неделю (2 г/л).
Анодный выход по току в кислых электролитах превышает
катодный, поэтому практически олово не приходится добавлять
в электролит и рекомендуется поддерживать соотношение ка-
тодной и анодной поверхностей 1 :0,7.
Неполадки в работе солянокислого электролита лужения.
Пятнистые осадки получаются при недостатке соляной кислоты
в электролите.
Недостаток желатины и высокая плотность тока приводят
к образованию дендритообразных осадков.
Темные с полосами осадки свидетельствуют о накоплении
в электролите меди или мышьяка.
Кроющая способность электролита снижается при недо-
статке олова или избытке соляной кислоты.
ЭЛЕКТРОЛИТ
С БЛЕСКООБРАЗОВАТЕЛЯМИ
На некоторых заводах освоен процесс получения блестящих
оловянных покрытий в стационарных и барабанных ваннах.
Электролит для блестящего лужения (г/л)
Сернокислое олово.................... 80—100
Серная кислота........................... 140—160
Флотационное (ТУ 757—57) или креозотовое
(ТУ 750—57) древесносмоляное масло . . . 8—10 (мл/л)
Моющее средство «Прогресс» ........... 5—8 »
Электролит стабилен в работе, блескообразующие добавки
предохраняют его от окисления и гидролиза. Выход по току
в нем близок к 100% в интервале плотностей тока 2—6 а!дм?.
Рассеивающая способность электролита такая же, как у серно-
кислого матового.
174
Полученные лестящие оловянные покрытия обладают высо-
кой адгезией со сталью, медью и латунью, не склонны к отслаи-
ванию и шелушению. Они практически беспористы в толщине
8 мк и длительное время (более 180 суток) сохраняют способ-
ность к пайке.
Приготовление электролита. Сначала готовят раствор серно-
кислого олова, затем эмульсию смоляного масла в моющем про-
дукте «Прогресс». Полученную эмульсию вводят в раствор сер-
нокислого олова.
Свежеприготовленный электролит прорабатывают током
2—4 а-ч/л.
После лужения, чтобы предотвратить пожелтение покрытия,
детали обрабатывают на катоде в растворе тринатрийфосфата
(50—60 г/л) при 40—60° С и катодной плотности тока 4—6 а/дм2.
Корректирование электролита. После прохождения 1 а-ч)л
в раствор добавляют 0,3—0,5 мл)л смоляного масла и 0,01 —
0,03 мл/л моющего средства «Прогресс».
БОРФТОРИСТОВОДОРОДНЫЕ
ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Борфтористоводородные электролиты предназначены для
скоростного осаждения оловянных покрытий, так как концен-
трация ионов металла в них большая и они позволяют приме-
нять относительно большие плотности тока.
Рассеивающая способность электролитов достаточно высо-
кая. Осадки получаются светлые и мелкокристаллические.
Борфтористоводородный электролит для лужения (г/л)
Борфтористоводородное олово................ 200—220
Борфтористоводородная кислота (свободная) . . 45—50
Борная кислота свободная...................20—25
Клей столярный............................. 5—6
р-нафтол ...................................0,8—1,0
Режим лужения: pH электролита 0,2, темпера-
тура 18—40° С, катодная плотность тока 4—5 а/дм?, на-
пряжение 1—3 в, соотношение анодной и катодной пло-
щадей 2:1.
При механическом перемешивании электролита плотность
тока можно повысить до 12 а!дм2.
Приготовление электролита. В раствор двухлористого олова
вводят небольшими порциями при помешивании раствор едкого
натра. При этом выпадает в осадок гидрат закиси олова. Затем
готовят борфтористоводородную кислоту описанным выше спо-
собом и в этот раствор добавляют Sn(OH)2. Применение дву-
хлористого олова удобно потому, что содержание олова в нем
175
соответствует содержанию олова в борфтористоводородном
олове:
SnCl2 + 2NaOH — Sn (ОН)2 + 2NaCl;
4HF + Н3ВО3 HBF4 + ЗН2О;
Sn (ОН)2 + 2HBF4 — Sn (BF4)2 + 2H2O.
Корректирование электролита. Олово в электролит практи-
чески не добавляют, так как растворимость анодов хорошая;
pH определяют ежедневно колориметрическим методом.
ЩЕЛОЧНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
В щелочных электролитах олово находится в виде четырех-
валентного иона. Присутствие в электролите двухвалентного
олова приводит к осаждению недоброкачественных темных губ-
чатых осадков.
Основными компонентами электролита являются станнат
натрия и едкий натр, который обеспечивает высокую электро-
проводность раствора и хорошее растворение анодов, препят-
ствует переходу станнатных ионов в простые растворимые ка-
тионы олова, подавляет гидролиз станната.
Избыток в электролите свободной щелочи уменьшает выход
по току и способствует растворению анода с образованием двух-
валентных ионов (содержание свободной щелочи должно со-
ставлять */3 от количества олова в растворе).
При низкой анодной плотности тока (до 1,2 а!дм2) аноды
растворяются с образованием двухвалентных ионов олова и
имеют светло-серый цвет. Высокая анодная плотность тока (от
1,2 до 3,6 а/дм2) приводит к образованию четырехвалентных
ионов олова, цвет анодов становится золотисто-зеленым. При
плотности тока выше 3,6 а/дм2 аноды пассивируются.
Для того чтобы олово не переходило в раствор в виде двух-
валентных ионов, аноды подвергают так называемому «формо-
ванию». Операция заключается в обработке анодов при анодной
плотности тока 4 а/дм2. После образования на поверхности ано-
дов золотисто-зеленой пленки плотность тока снижают до
3 а/дм2. Формование повторяют через определенные промежутки
времени, следя за цветом пленки на поверхности анода.
Растворимые аноды иногда комбинируют с нерастворимыми
никелевыми в соотношении 5:3 (соотношение анодной и катод-
ной площадей 3:1).
Щелочной электролит для лужения (г/л)
Станнат натрия.............................50—100
Едкий натр............ .............. 8—15
Реж и м ’Гл у ж е н и я: температура электролита
70—80 С, катодная плотность тока 1,5—2,0 а/дм"1-, выход
по току 65—70%.
176
Приготовление электролита. Для приготовления электролита
можно пользоваться двухлористым оловом или применять анод-
ное растворение.
В первом случае приготовляют раствор двухлористого олова
(40 г/л) и в него вводят раствор едкого натра (70 г/л). При
этом образуется станнит натрия, который затем окисляют либо
введением 30%-ной перекиси водорода, либо проработкой на
запассивированных анодах при анодной плотности тока 4—
5 а/дм2 и температуре 60—70° С. Катодами служит сталь. Соот-
ношение Sa:SK=5:1.
Анодное растворение олова производят в растворе, содержа-
щем 35—45 г/л едкого натра. Катодами являются стальные ни-
келированные полосы, которые заключают в пористые керами-
ческие сосуды, наполненные тем же раствором. Электролит про-
рабатывают до 60 а-ч]л при анодной плотности тока 1—2 а/дм2
и катодной плотности тока 20—25 а/дм2.
Корректирование электролита. Двухвалентные ионы олова
окисляют, добавляя в электролит 1—2 мл/л 10%-ной перекиси
водорода не реже одного раза в смену.
В процессе работы в электролите накапливаются карбонаты
и хлориды, нарушающие нормальную работу ванн. В этом слу-
чае электролиты заменяют, а олово в них регенерируют.
Важное значение имеет содержание в электролите свободной
щелочи, которое корректируют по данным анализа. Избыток
щелочи нейтрализуют уксусной кислотой.
Неполадки в работе щелочного электролита лужения. Тем-
ные губчатые осадки олова образуются при накоплении в элек-
тролите двухвалентного олова, высокой концентрации свобод-
ной щелочи и повышенной плотности тока.
Появление на анодах черной пленки свидетельствует об их
полной пассивности и необходимости очистки и проработки
электролита при высокой плотности тока.
Блескообразующие добавки к щелочным электролитам не
разработаны, однако введение в простейший электролит уксусно-
кислых солей повышает стабильность его работы, так как эти
соли являются хорошим буфером в щелочной среде. Хорошие
результаты дают щелочные электролиты, применяемые для лу-
жения в стационарных и барабанных вайнах.
Щелочной электролит для лужения в стационарной
ванне (г/л)
Станнат натрия 120
Едкий натр.................................. 7,5
Уксуснокислый натрий...................... . 15
Перборат натрия или пергидроль...............0,5
Режим лужения: температура электролита
60—80е С, катодная плотность тока 1—2,5 а/дм2, выход по
току 65—70%.
7
М. П. Грачева
177
Щелочной электролит для лужения в барабанной
ванне (г/л)
Станнат натрия................................150
Едкий натр..................................... 15
Уксуснокислый натрий.......................... 23
Перборат натрия или пергидроль...............0,5
Режим лужения: температура электро-
лита 60—80° С, катодная плотность тока 1—2,5 а/дм2, вы-
ход по току 65—70%.
Для интенсификации процесса вместо едкого натра приме-
няют едкое кали, имеющее более высокую растворимость и элек-
тропроводность.
Щелочной электролит для лужения с едким кали (г/л)
Станнат калия (в пересчете на металлическое
олово).........................................75—80
Едкое кали (свободное)........................ 20—25
Режим лужения: температура 90°С, катодная
плотность тока 6—10 а/дм*, выход по току 82%.
При составлении электролита применяют анодное растворе-
ние олова в 6—7%-ном растворе едкого кали (аналогично опи-
санному при использовании едкого натра).
ОПЛАВЛЕНИЕ ОЛОВЯННЫХ
ПОКРЫТИЙ
Электролитические осадки олова получаются более или ме-
нее пористыми, поэтому их уплотняют методом оплавления.
Оловянные покрытия, полученные из щелочных электролитов,
легко оплавляются. В покрытиях, полученных из кислых элек-
тролитов, содержатся включения, которые препятствуют оплав-
лению; олово при оплавлении не растекается, а собирается в ка-
пельки. Поэтому эти покрытия требуют особой обработки перед
оплавлением.
Поверхность покрытий смачивают 5—6%-ным раствором
флюса, содержащего 3 вес. ч. хлористого цинка и 1 вес. ч. хло-
ристого аммония. Затем изделие подвергают термообработке
в муфельной печи при 550—600° С в течение нескольких секунд,
отмывают от остатков флюса и сушат горячим воздухом.
Уплотнение можно производить также нагреванием изделий
с оловянными покрытиями в глицериновой ванне. В глицерин
добавляют до 5 г/л хлористого цинка. Обработку ведут при
250—270° С в течение 1—2 мин.
178
декоративное оловянное
ПОКРЫТИЕ «КРИСТАЛЛИТ»
Оловянные покрытия, несмотря на высокую стоимость олова,
широко применяют для декоративной отделки бытовых изделий.
Оловянное покрытие «кристаллит», обладающее весьма харак-
терным внешним видом, разработано А. П. Эйчисом.
Получение «кристаллита» основано на способности олова
после термообработки образовывать структуру кристаллов раз-
ной величины и формы, создающую, благодаря преломле-
нию световых лучей, весьма эффектную декоративную поверх-
ность.
Полученные кристаллические узоры обладают низкой меха-
нической прочностью, и их защищают лаковой пленкой.
Технологический процесс получения «кристаллита» состоит
из следующих основных операций: гальванического лужения,
термообработки оловянного покрытия, проявления кристалличе-
ского узора, нанесения лаковой пленки.
Подготовка поверхности под нанесение кристаллического по-
крытия включает обычные операции обезжиривания и травле-
ния. Так как степень шероховатости поверхности основного ме-
талла не оказывает существенного влияния на структуру «кри-
сталлита», механическая подготовка не требуется, что является
преимуществом этого вида покрытия.
Получение кристаллической структуры в тонких оловянных
пленках зависит от природы металла подложки, толщины оло-
вянного покрытия, условий термообработки и охлаждения.
Для гальванического лужения применяют кислый элек-
тролит.
Кислый электролит для получения оловянного
покрытия (г/л)
Сернокислое олово .................40—50
Сериая кислота . . ........................50—80
Фенол или крезол...........................2—3,5
Столярный клей.............................1—1,5
Режим? лужения: температура электролита
18—25° С, катодная плотность тока 2—4 а/дм.2.
Однако природа электролита не оказывает существенного
влияния на получение «кристаллита», в принципе первый слой
олова можно осаждать и в щелочном электролите. Толщина
слоя олова имеет важное значение для получения высококаче-
ственного покрытия (оптимальная толщина 4—5 мк). При тол-
щине меньше 3 мк олово почти полностью окисляется в про-
цессе термообработки и тогда невозможно получить «кристал-
лит». Увеличение толщины слоя олова может привести к его
стеканию, образованию корольков в процессе термообработки
и лишнему расходу дефицитного металла.
179
Для термообработки можно использовать нагрев в муфель-
ной печи в атмосфере горячего воздуха или оплавление оловян-
ных покрытий в глицерине. Первый способ проще и доступней
и поэтому широко используется на участках, где детали покры-
вают «кристаллитом».
Процесс термообработки является весьма важным звеном
в технологии получения высококачественного кристаллического
покрытия. При высокой температуре возможно сползание олова
в виде корольков и его интенсивное окисление, предельная тем-
пература обработки приводит к получению мелкокристалличе-
ской структуры, не обладающей декоративным эффектом. Олово
не оплавляется и не кристаллизуется при низкой температуре;
оптимальная температура термообработки 270°С. Однако она
устанавливается опытным путем для каждой группы изделий
и зависит от их теплоемкости. Внешним признаком высокока-
чественного оплавления служит появление на поверхности де-
тали соломенно-желтых цветов побежалости.
Процесс охлаждения также оказывает существенное влия-
ние на получение декоративного кристаллического покрытия.
Изменяя направление отвода тепла, можно получать различную
ориентацию кристаллов. В местах сильного охлаждения обра-
зуются резко выраженные центры кристаллизации. Обычно де-
тали охлаждают на воздухе, устанавливая их на специальные
медные приспособления, обеспечивающие преимущественный от-
вод тепла в местах соприкосновения детали с медью и опре-
деленное направление кристаллического узора.
Размеры и форма кристаллов зависят и от металла под-
ложки. При одинаковых условиях кристаллизации на стальной
подложке получаются крупные кристаллы, на меди и ее спла-
вах— очень мелкие.
После термообработки и охлаждения необходимо проявить
образовавшуюся кристаллическую структуру.
Принцип проявления кристаллического узора основан на по-
вышенной активности границ, разделяющих монокристаллы.
Для проявления можно использовать химическое травление,
электролитическое анодное травление и катодное осаждение
олова. Перед проявлением детали декапируют в 5%-ной серной
кислоте.
Для химического травления используют растворы соляной
кислоты. Детали обрабатывают при 18—25° С в течение 8—
10 мин. Кристаллический узор при этом способе проявления бу-
дет малорельефным.
Более рельефный и яркий узор получается при анодном
травлении в растворе соляной кислоты при плотности тока
30—50 а)дм2. Однако в этом случае возможно обнажение ос-
новного металла, так как процесс растворения идет очень
быстро.
180
Лучшие результаты дает катодный способ проявления. В ос-
нове его лежит преимущественное осаждение металла на более
активных участках катода. Этот способ позволяет использовать
для проявления кристаллической структуры ту же ванну кис-
лого лужения, в которой осаждают первый слой олова. Каче-
ство проявления зависит главным образом от применяемой
плотности тока: чем ниже плотность тока, тем ярче и четче кри-
сталлическая структура. Оптимальными являются катодная
плотность тока 0,1—0,4 а!дм2 и время 20—10 мин. При более
низкой плотности тока время проявления кристаллов резко уве-
личивается.
При проявлении кристаллической структуры методом катод-
ного осаждения на качество поверхности влияет также и состав
электролита.
Увеличение концентрации поверхностно-активных веществ
повышает поляризацию и ухудшает качество проявления кри-
сталлов. Однако исключение поверхностно-активных веществ из
состава электролитов приводит к образованию дендритообраз-
ных осадков.
Применение сернокислых электролитов с небольшим содер-
жанием клея и фенола при небольших катодных плотностях
тока дает хорошие результаты.
Недостатки в работе электролитов при нанесении первого
слоя олова аналогичны описанным в разделе сернокислых элек-
тролитов лужения, однако при проявлении кристаллической
структуры можно отметить и ряд характерных недостатков.
Если узоры проявляются только на части поверхности, а на
отдельных участках наблюдается обнажение основного металла,
то это свидетельствует о плохом контакте детали с под-
веской.
Недостаточную игру кристаллов вызывает излишнее содер-
жание в электролитах клея и фенола и низкая концентрация
олова.
Процесс проявления кристаллов замедляется при обедне-
нии электролита оловом или низкой плотности тока (меньше
0,1 а/дм2). При слишком высокой плотности тока кристалличе-
ская структура получается блеклой и нерельефной.
Образование дендритов на выступающих частях деталей сви-
детельствует о недостатке в электролите клея и фенола и завы-
шенной плотности тока.
Для защиты кристаллической структуры ее покрывают ла-
ками. Обычно используют лак УВЛ-3. Для придания дополни-
тельного декоративного эффекта кристаллический узор можно
покрывать цветными лаками. Однако светостойкость этих лаков
небольшая, и поэтому значительно лучшие результаты полу-
чаются при окрашивании «кристаллита» электрохимическим спо-
собом (см. раздел «Оксидирование металлов»).
181
Технологический процесс получения «кристаллита»
1. Обезжиривание химическое.
2. Травление в 20%-ной серной кислоте.
3. Лужение в кислом электролите.
4. Термообработка в муфельной печи.
5. Декапирование в 5% -ной серной кислоте.
6. Проявление узора в кислом электролите лужения.
7. Электрохимическое окрашивание кристаллита
8. Сушка.
9. Лакирование.
УДАЛЕНИЕ
НЕДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ
ПОКРЫТИЙ И РЕГЕНЕРАЦИЯ
ОЛОВА
Со стальных деталей олово удаляют электрохимическим пу-
тем, используя в качестве электролита раствор едкого натра
(75—80 г/л) или кальцинированной соды (50—60 г/л). Тем-
пература электролита 60—70° С, плотность тока 3—5 а!дм2.
Детали завешивают на анодную штангу, катодами служат
стальные листы. Сначала олово переходит с деталей в раствор,
а на катодах выделяется водород, затем на катоде начинает
осаждаться губчатое олово. Губчатый осадок переводят в стан-
нат путем воздействия на него щелочью и азотнокислым нат-
рием:
2Sn + 3NaOH + NaNO3 = 2Na2SnO3 + NH3.
С меди и ее сплавов олово можно снять в растворе, содер-
жащем 120 г/л едкого натра. При этом регенерация олова за-
труднена, так как вместе с оловом на катоде оседают цинк
и медь. Поэтому губчатый осадок сначала обрабатывают 15%-
ным раствором соляной кислоты, затем раствор сливают, а оса-
док промывают и подвергают обработке едким натром и азот-
нокислым натрием.
Растворы станнатов используют для корректирования элек-
тролитов.
ПОКРЫТИЕ
ДРАГОЦЕННЫМИ
МЕТАЛЛАМИ
СЕРЕБРЕНИЕ
Серебро — пластичный металл белого цвета. Атомный вес
107,87, удельный вес 10,49 г/см3, температура плавления 960° С,
электрохимический эквивалент 4,025 г]а-ч, нормальный потен-
циал +0,808 в.
182
Серебро обладает высокой химической стойкостью, оно не-
растворимо в соляной кислоте и щелочах, слабо растворимо
в серной кислоте. Азотная кислота хорошо растворяет серебро.
Все вещества, в состав которых входит сера, сероводород, ре-
зина, пластмасса и другие серосодержащие, вызывают потемне-
ние серебра вследствие образования сернистых соединений се-
ребра черного цвета. Пленки этих соединений весьма устойчивы
и с трудом удаляются с поверхности.
Окисные пленки на серебре могут образоваться и при нор-
мальной температуре, однако толщина их небольшая и они
быстро разрушаются.
Серебро значительно электроположительнее железа и не мо-
жет, следовательно, служить для защиты металлов от атмо-
сферной коррозии. Поэтому серебро обычно наносят на медь
и ее сплавы или на медный подслой.
Серебро хорошо полируется и обладает высокой отража-
тельной способностью. Это его свойство и значительная элек-
тропроводность обусловливают широкое применение серебра
в приборостроении.
Серебряные покрытия применяют также для декоративных
целей. В этом случае декоративный эффект получают за счет
комбинации матовых, полированных и оксидированных участков
серебряного покрытия или оксидированием серебра.
Серебро осаждают чаще всего из цианистых электролитов
и реже из нецианистых на основе желтой кровяной соли, йоди-
стых и роданистых соединений.
Цианистые электролиты серебрения обладают весьма высо-
кой рассеивающей способностью. Осадки из этих электролитов
получаются светлые и мелкокристаллические. Выход по току
в цианистом электролите серебрения близок к 100% и мало за-
висит от концентрации свободного цианида.
Электролит на основе желтой кровяной соли (железисто-
синеродистый) применяют чаще других нецианистых электроли-
тов, так как он позволяет получать высококачественные осадки.
Этот электролит обладает достаточно высокой рассеивающей
способностью, выход по току в нем близок к 100%.
Величина катодной поляризации в железистосинеродистом
электролите приближается к величине, получаемой в цианистом
электролите. Аноды в этом электролите значительно пассиви-
руются, поэтому для электролиза используют нерастворимые
аноды.
Йодистые электролиты также дают возможность получать
осадки с мелкокристаллической структурой, однако качество их
ухудшается адсорбированным йодом. Рассеивающая способ-
ность йодистых электролитов намного ниже, чем цианистых и
железистосинеродистых. Катодная поляризация в йодистом элек-
тролите также значительно меньше, чем в других электролитах.
183
Йодистый электролит отличается низкой стабильностью и высо-
кой стоимостью исходных солей.
Роданистые электролиты отличаются наиболее низкой рас-
сеивающей способностью из всех электролитов серебрения и не-
большой катодной поляризацией.
Таким образом, можно сделать вывод, что из нецианистых
электролитов наиболее перспективными являются железистоси-
неродистые электролиты.
Цианистые электролиты
Основным компонентом цианистого электролита является
комплексная цианистая соль серебра.
В цианистых электролитах происходит контактное осажде-
ние серебра, снижающее сцепление покрытия с основой, по-
этому электролит должен содержать значительный избыток циа-
нида, так как цианид подавляет контактное осаждение. Кроме
этих компонентов в электролит для повышения электропровод-
ности добавляют углекислые соли, а для улучшения внешнего
вида осадков — иногда гипосульфит и аммиак.
Технологический процесс серебрения включает дополнитель-
ную операцию предварительного амальгамирования, цель кото-
рой— препятствовать контактному осаждению серебра. Амаль-
гамируют медь и ее сплавы, железо и никель не поддаются
амальгамированию.
Амальгамирование осуществляют в водных растворах солей
ртути. Исходными продуктами может служить хлористая ртуть
или окись ртути.
Растворы для амальгамирования (г/л)
1. Хлористая ртуть.................... 7,5
Хлористый аммоний.............. 4
II. Окись ртути....................... 5—10
Цианистый калий...................... 60—80
III. Азотнокислая закисная ртуть .... 8—10
Азотная кислота....................0,5—1 мл/л
При отсутствии солей ртути растворяют металлическую
ртуть в азотной кислоте.
Изделия амальгамируют при комнатной температуре, погру-
жая их в один из указанных растворов на 5—6 сек. При этом
изделия покрываются голубовато-белым налетом. Затем их тща-
тельно промывают и завешивают в ванну серебрения.
Для улучшения сцепления покрытия с основой вместо амаль-
гамирования применяют двухслойное серебрение, причем пер-
вый слой серебра осаждают из электролитов с пониженной кон-
центрацией серебра и высокой концентрацией цианида.
184
Электролит для предварительного серебрения (г/д)
Хлористое серебро......................... 1—2
Цианистый натрий............ .............90—100
Режим серебрения: температура электролита
18—25еС, катодная плотность тока 1,5—2,0 а/дм?, про-
должительность осаждения серебра 0,5—1,0 мин.
Электролит для окончательного серебрения (г/л)
Хлористое серебро........................30—40
Цианистый натрий (общий).................40—55
Углекислый натрий........................25—30
Режим серебрения: температура электролита
18—25“С, катодная плотность тока 0,3—0,6 а/дм2, выход
по току 95—100%.
Для улучшения качества осадков и интенсификации про-
цесса окончательного серебрения применяют реверсирование
тока: Л< = 5 сек., /а=1 сек, катодная плотность тока 2—3 а/дм2.
При этом режиме получаются блестящие серебряные покрытия.
Интенсификация процесса может быть достигнута также ис-
пользованием качающихся штанг и повышением рабочей темпе-
ратуры электролита. При поддержании температуры в пределах
40—45° С допустимые плотности тока 0,7—1,0 а]дм2.
Для серебрения изделий в барабанах и колоколах исполь-
зуют те же электролиты, только содержание свободного циа-
нида в них повышают на 10—15 г/л. Анодами служит серебро
пробы 999. Соотношение анодной и катодной поверхностей 1 :3.
При осаждении толстых слоев серебра обычно проводят про-
межуточное уплотнение покрытия: детали выгружают из ванны,
крацуют медной щеткой и вновь завешивают в ванну се-
ребрения.
Приготовление электролита. Для приготовления электролита
можно использовать азотнокислое серебро или металлическое
серебро, полученное анодным растворением.
Если исходным продуктом служит азотнокислое серебро, то
сначала готовят хлористое серебро, добавляя к раствору азот-
нокислого серебра (31 г/л) при помешивании раствор хлори-
стого натрия (12 г/л). При этом выпадает творожистый осадок
хлористого серебра. Раствор проверяют на полноту осаждения,
осадок несколько раз промывают проточной водой и переносят
в рабочую ванну. Затем в рабочую ванну добавляют раствор
цианистого натрия в количестве, необходимом для образования
комплексного соединения и поддержания требуемого уровня
концентрации свободного цианида (48 г/л).
Для приготовления электролита из металлического серебра
его нарезают мелкими кусочками и растворяют в азотной
кислоте (на 100 г металлического серебра 200—250 г азотной
185
кислоты). Растворение ведут в фарфоровом сосуде под тягой.
Слабое нагревание ускоряет реакцию. Полученный раствор вы-
паривают на водяной бане для удаления избытка азотной кис-
лоты. Азотнокислое серебро растворяют дистиллированной во-
дой и обрабатывают раствором хлористого натрия, как указано
выше.
Следует учитывать, что серебряные соли на свету разла-
гаются, и поэтому хлористое серебро лучше получать при крас-
ном свете.
Если применяют анодное растворение металлического се-
ребра, то сначала приготовляют 5%-ный раствор цианистого
натрия и завешивают в него аноды из серебра марки 999. В ка-
честве катода используют стальные полосы, помещенные в по-
ристые керамические неглазурованные сосуды, также заполнен-
ные раствором цианистого натрия. Затем раствор анализируют
и корректируют на содержание свободного циана.
Корректирование электролита. При использовании серебря-
ных анодов серебро в электролит практически не добавляют,
так как анодный выход по току в электролитах серебрения бли-
зок к 100%. Определение свободного цианида и корректирова-
ние производят каждую смену.
При загрязнении электролита и получении темных осадков
в ванну добавляют 2 мл/л 25%-ного аммиака или 1 г/л гипо-
сульфита.
Неполадки в работе цианистого электролита серебрения.
Темные и пятнистые осадки серебра получаются при недостатке
в электролите цианидов или его загрязнении.
Губчатые осадки образуются при несоответствии между кон-
центрацией серебра в электролите и применяемой плотностью
тока — высокая плотность тока при недостатке серебра.
Шелушение и отслаивание осадка серебра является частым
видом брака. Причиной может быть плохая подготовка поверх-
ности перед амальгамированием и увеличение времени амаль-
гамирования. Шероховатые покрытия получаются при накопле-
нии анодного шлама.
Серебряные аноды хорошо растворяются в электролите и
при нормальной работе имеют сероватый оттенок, газовыделе-
ний на них не наблюдается. При избытке цианистого натрия
растворы становятся светлыми и блестящими, а при недостатке
его — покрываются темным налетом.
Регенерация серебра. Из отработанных электролитов се-
ребро регенерируют, осаждая его в виде хлористого серебра.
Для этого в электролит вводят соляную кислоту (при включен-
ной мощной вентиляции), разрушающую комплекс серебра и
осаждающую хлористое серебро. Раствор декантируют, а оса-
док промывают и используют для составления нового элек-
тролита.
186
Так как при описанном способе выделяется синильная кис-
лота, то предпочтительно регенерировать серебро путем вытес-
нения его цинковой пылью, которую вводят в электролит с из-
бытком. Осадок, содержащий серебро и цинк, многократно об-
рабатывают соляной кислотой для удаления цинка.
Серебро с подвесок и бракованных деталей собирают, рас-
творяя его анодным способом в 5 %-ном растворе цианистого
натрия. Катодом является серебро либо угольная пластина.
Дальнейшее извлечение серебра из раствора осуществляется
по описанному выше способу с помощью соляной кислоты.
С меди и ее сплавов серебро можно снимать химическим
путем, растворяя его в смеси серной и азотной кислот (19:1
объемных частей соответственно) при 80° С.
Получение серебряных покрытий с повышенной износостой-
костью и твердостью. Серебряные покрытия с повышенной изно-
состойкостью и твердостью осаждают из электролита, разрабо-
танного Н. П. Федотьевым с сотрудниками.
Электролит для серебряных покрытий с повышенной
износостойкостью и твердостью (г/л)
Хлористое серебро................... 30—40
Калий цианистый (общий) 48—55
Углекислый калий.......... . 30
Сурьмяновиннокислый калий . . 10—25
Сегнетова соль............................90—60
Режим серебрения; температура электролита
18—30°С, катодная плотность тока 0,5 а/дм2.
Нецианистые электролиты
Железистосинеродистый электролит. Из нецианистых элек-
тролитов наибольшее промышленное применение имеют желе-
зистосинеродистые электролиты, разработанные В. А. Ильиным
с сотрудниками. Отсутствие свободного циана позволяет исполь-
зовать железистосинеродистый электролит в обычных цеховых
условиях. В процессе работы циан накапливается в электролите,
однако в крайне малых дозах и не улавливается в промывных
водах. Свободный цианид из этих электролитов выделяется при
использовании нерастворимых анодов.
При составлении электролита в реакцию с железистосине-
родистым калием вступает 90% хлористого серебра, а 10%
остается в осадке вместе с гидролизованным железом.
Если для электролиза используют растворимые серебряные
аноды, то анодный выход по току составляет примерно 30%.
Растворимые аноды сильно пассивируются и уменьшить их пас-
сивацию повышением температуры электролита или увеличе-
нием содержания в нем железистосинеродистого калия не
удается. Хорошим активатором процесса является роданистый
187
калий. Введение в электролит 80—120 г/л роданистого калия
прекращает пассивацию анодов, и анодный выход по току при-
ближается к 100%. Кроме того, в присутствии малоустойчивого
роданового комплекса серебра в растворе для серебрения не об-
разуется свободный цианид:
2 (CN)~ + Ag (CNS)? — Ag (CN)F + 2 (CNS)~.
Железистосинеродистый электролит для серебрения (г/л)
Хлористое серебро......................... 30
Железистосинеродистый калий............. 100—150
Углекислый натрий (безводный) ... . . 30—60
Роданистый калий..........................100—150
Режим серебрения: температура электролита
18—25е С, катодная плотность тока 0,3—0,5 а/дм2, анод-
ная плотность тока до 0,6 а/дм2, скорость осаждения се-
ребра 11 мк/ч при Дк = 0,3 а/дм2.
Повышение температуры и реверсирование тока позволяют
интенсифицировать процесс. Рекомендуется следующий режим:
температура электролита 50—60°С, катодная плотность тока —
до 1 а/дм2, tK: ta = 10:1, скорость осаждения серебра 30 мк/ч
при Дк=1 а/дм2.
Серебрение в железистосинеродистых электролитах не тре-
бует предварительного серебрения или амальгамирования.
Для приготовления электролита соду и железистосинероди-
стый калий растворяют и раствор нагревают до кипения. Затем
раствор вливают в ванну с осадком хлористого серебра (при-
готовленного по одному из описанных выше способов) и кипя-
тят, защитив от дневного света, в течение 1,5—2 ч. Затем рас-
твор проверяют на отсутствие хлористого серебра, отфильтро-
вывают от осадка гидроокиси железа и доливают водой до
рабочего уровня.
Йодистый электролит. Основой его является комплексная
соль K2AgJ3, которая получается при растворении хлористого
серебра в крепком растворе йодистого калия:
AgCl + 3KJ - K2AgJ3 + КС1.
Структура серебряных покрытий, получаемых из йодистого
электролита, несколько крупнее, чем из цианистого. Введение
желатины улучшает структуру осадка и повышает рабочую
плотность тока на катоде.
Йодистый электролит для серебрения (г/л)
Серебро (в пересчете на металл)......... 20—40
Йодистый калий.......................... 400—450
Желатина................................ 1—4
Режим серебрения: температура электролита
18—25' С, катодная плотность тока при 18—25° С 0,2—
0,4 а/дм2, при 60е С 2—3 а/дм2, катодный и анодный вы-
ходы по току близки к 100%.
188
Электролит устойчив в эксплуатации, не требует частого
корректирования. При серебрении в йодистом электролите опе-
рация амальгамирования не производится, аноды не пассиви-
руются в широком интервале плотностей тока, поэтому для
электролиза используют растворимые аноды.
Иногда при электролизе наблюдается уменьшение катодного
выхода по току, что объясняется восстановлением йода на ка-
тоде, протекающем совместно с процессом осаждения серебра.
При этом электролит приобретает желтую окраску.
Для предотвращения пожелтения серебряных осадков из-за
плохой отмывки йодистого серебра в воде детали сначала про-
мывают в 20 %-ном растворе йодистого калия, а затем в воде.
Электролиты используют в цехах серебрения с небольшим
объемом работы.
Роданистый электролит. Этот электролит отличается ста-
бильностью в работе и активным растворением анодов, исклю-
чающим необходимость применения цианистых солей.
Анодное растворение протекает с образованием роданида
серебра.
Роданистый электролит для серебрения деталей неслож-
ной конфигурации (г/л)
Серебро (в пересчете на металл) . . .... 24—30
Роданистый калий........................ 300
Препарат ОП-Ю........................... 10
Режим серебрения: pH электролита 5,4—5,8,
температура 18—25° С, катодная плотность тока без пе-
ремешивания электролита 0,5—0,7 а/дл2, с перемешива-
нием 1,0—2,0 а/дм2.
Для получения более гладких осадков используют реверс
(/к : t&= 10 : 1).
При составлении электролита расчетное количество азотно-
кислого серебра растворяют в небольшом объеме воды. К рас-
твору при помешивании добавляют раствор роданистого калия.
Серебро осаждается в виде роданистого серебра. После этого
проверяют полноту осаждения серебра, раствор сливают, оса-
док промывают и переносят в рабочую ванну, где растворяют
в крепком растворе роданистого калия (300 г/л). После добав-
ления воды до рабочего уровня в электролит вводят препарат
ОП-10.
Лучшие результаты дает роданистосинеродистый электролит,
описанный выше.
Кроме указанных электролитов, предложены также нециа-
нистые электролиты на основе тиосульфатных, аммиачных и мо-
ноэтаноламиновых соединений, имеющих однако меньшее рас-
пространение в промышленности.
189
Дополнительная обработка
серебряных покрытий
Дополнительная обработка предусматривает либо защиту
серебряных покрытий от образования окисных и сернистых пле-
нок, либо их декоративную отделку.
От потускнения серебро предохраняют химической пассива-
цией в 1%-ном растворе хромпика. Обрабатывают серебро при
температуре 18—25° С и постоянном перемешивании раствора
в течение 20 мин. pH раствора должен быть в пределах 3,0—4,5,
корректируют его прибавлением хромового ангидрида.
При такой обработке получается бесцветная защитная
пленка, значительно повышающая устойчивость серебряных по-
крытий к потемнению и не препятствующая пайке.
Обработку серебряных покрытий можно производить также
электрохимическим путем.
Электролит для электрохимической обработки серебряных
покрытий (г/л)
Двухромовокислый калий . . . . 100—150
Углекислый натрий . 1—2
Режим обработки: pH электролита 8—9, тем-
пература 18—25° С, катодная плотность тока 1—8 а/Ож2,
продолжительность обработки при Дк = 1 д/длс2 35 мин,
при Дк = 8 а/дм* 5 мин.
После обработки детали промывают и сушат при 60—70° С.
Если детали после серебрения длительное время находились
на воздухе, их декапируют перед электрохимической обработ-
кой в соляной кислоте (1:1). Анодами служит свинец или не-
ржавеющая сталь марки 1Х18Н9Т.
Электрохимическую обработку серебряных изделий можно
проводить также в барабанах и колоколах при плотности тока
1 —1,5 а!дм2 в течение 30—35 мин.
Для повышения декоративных свойств серебряных покрытий
их подвергают чернению (см. раздел «Оксидирование метал-
лов») .
При химическо-контактном методе серебрения, предложен-
ном Н. Т. Кудрявцевым и Р. Г. Головчанской, применяют рас-
твор, содержащий цианистое серебро (10 г/л), цианистый сво-
бодный натрий (20 г/л) и гипофосфит натрия (10 г/л). Темпе-
ратура раствора 50° С.
Для ускорения процесса создается контакт покрываемого
металла с более электроотрицательным металлом — алюминием,
в результате чего образуется гальванический элемент. Так как
алюминий быстро покрывается серебром и сила тока в галь-
ваническом элементе падает, то алюминиевый контакт погру-
жают в пористый керамический сосуд, наполненный раствором,
содержащим 20 г/л цианистого натрия и 5—10 г/л едкого натра.
190
В этом случае за 50 мин толщина серебряных покрытий на меди
и латуни достигает 14—16 мк, а на мельхиоре 9—10 мк.
Изделия из меди и латуни предварительно протравливают
в растворе, содержащем 435 мл серной кислоты (d—1,84), 72 мл
азотной кислоты (d= 1,4) и 2 мл соляной кислоты (d=l,19),
затем амальгамируют в растворе азотнокислой ртути. Для
травления изделий из мельхиора используют раствор азотной
(300 мл) и серной кислот (500 мл) с добавлением 3—5 г/л
хлористого натрия, затем изделия амальгамируют.
Осадки серебра получаются плотные, светлые и имеют хоро-
шую адгезию с основным металлом.
Метод химическо-контактного серебрения может быть ис-
пользован для декоративной отделки мелких изделий.
ЗОЛОЧЕНИЕ
Золото — ковкий пластичный металл желтого цвета. Атом-
ный вес 197,3, удельный вес 19,35 г/см\ температура плавления
1063° С, электрохимический эквивалент для одновалентных со-
единений 7,35 г/а-ч, для трехвалентных 2,45 г/а-ч, нормальный
потенциал +1,68 в.
Золото отличается высокой химической стойкостью, оно
устойчиво в кислотах и щелочах и растворить его можно только
в царской водке — смеси концентрированных азотной и соляной
кислот.
Золото не тускнеет с течением времени.
Несмотря на высокую стоимость, золотые покрытия широко
применяют для отделки ответственных приборов и для декора-
тивной отделки, так как по стойкости и декоративным каче-
ствам они превосходят другие покрытия.
Золотом покрывают изделия из меди и ее сплавов. Стальные
изделия перед золочением подвергают меднению на толщину
не менее 35 мк.
В декоративных целях золотые покрытия подцвечивают, при-
давая им разный цвет. Введение в электролит меди дает воз-
можность получать золотые покрытия с красноватым оттенком,
соли серебра окрашивают эти покрытия в зеленый цвет, а ни-
кель — в белый.
Цвет покрытия зависит также от режима золочения: при бо-
лее низкой плотности тока получаются светло-желтые покрытия,
при более высоких — с красноватым оттенком.
Добавление в электролит солей никеля, кобальта, сурьмы
и других металлов повышает твердость золотых покрытий.
Для золочения применяют цианистые и железистосинероди-
стые электролиты, обладающие теми же преимуществами и не-
достатками, которые свойственны указанным электролитам се-
ребрения.
191
При осаждении толстых золотых покрытий (более 10 мк)
применяют хлористые электролиты, однако покрытия из них по-
лучаются крупнокристаллические. В хлористых электролитах
выделяется контактное золото, поэтому детали необходимо пред-
варительно амальгамировать, что не делается при золочении
в других электролитах.
Цианистые электролиты
Основой цианистых электролитов является комплексное со-
единение золота. Электролит должен содержать также свобод-
ный цианистый калий, который повышает электропроводность,
способствует нормальной растворимости анодов и препятствует
выпадению в осадок цианистого золота. Так как концентрация
ионов золота в электролите чрезвычайно мала, то потенциал
его становится электроотрицательнее и золото контактно не оса-
ждается на меди и серебре. Следовательно, отпадает надоб-
ность в предварительном амальгамировании изделий.
Однако непосредственно перед золочением детали обяза-
тельно декапируют в растворе, содержащем 30—40 г]л циани-
стого калия. Декапирование можно производить химическим
путем, погружая детали в раствор при 30—40° С на 30—40 сек,
или анодным — при 18—25° С и анодной плотности тока 3—
5 ajdM2 в течение 3—5 сек.
Цианистый электролит для осаждения толстых золотых
покрытий (г/л)
Золото (в пересчете на металл) ... . . 15—25
Цианистый калий (свободный) . .... 8—-10
Цианистый калий (общий) . . ..............До 100
Режим золочения: температура электролита
55—60° С, катодная плотность тока 2—1 а/дм2, анодная
плотность тока 1 а/дм*.
Для улучшения электропроводности раствора в него вводят
некоторое количество углекислого калия, который служит также
регулятором pH. Такую же роль может играть и двузамещен-
ный фосфорнокислый натрий.
Цианистый электролит (оптимальный состав) для
золочения (г/л)
Золото (в пересчете на металл) ....... 4
Цианистый калий........................к . 15
Фосфорнокислый натрий двухзамещенный ... 7
Режим золочения: температура электролита
65—75е С, катодная плотность тока 0,3—0,4 а/дм?.
В цианистом электролите применяют золотые аноды. Можно
пользоваться нерастворимыми анодами, но тогда необходимо
частое корректирование электролита. При золочении пользуются
192
только цианистым калием, цианистый натрий вызывает ряд не-
поладок в работе.
Для интенсификации процесса применяют реверсирование
тока.
Цианистый электролит для золочения при работе
с реверсированием тока (г/л)
Золото (в пересчете на металл) ........ 2—3
Цианистый калий........................15—20
Режим золочения: температура электролита
18—25° С, плотность тока 0,5 а/дл12, tK — 7 сек, ta = 1 сек.
Приготовление электролита. Для составления электролита
применяют химическое или анодное растворение металлического
золота.
Химический метод состоит в растворении нарезанного на
мелкие кусочки тонкого золота в царской водке, причем на 1 г
металлического золота необходимо 8 мл соляной кислоты
(d=l,19) и 2,0 мл азотной кислоты (d=l,42). Золото раство-
ряют в фарфоровой чашке, которую устанавливают на водяную
баню и нагревают до 80—90° С, при непрерывном помешивании.
Когда заканчивается выделение окислов азота, раствор упари-
вают (температура должна быть не выше 70°С) до получения
густой сиропообразной желтой массы, содержащей хлорное зо-
лото с остатком кислоты. Не следует поднимать температуру
выпаривания выше 100° С, так как при этом образуется трудно-
растворимая одновалентная соль.
Полученную массу растворяют в воде и к раствору неболь-
шими порциями приливают 25%-ный аммиак (по 10 мл на каж-
дый грамм растворенного золота) до образования желто-бурого
осадка гремучего золота. Полученный осадок отфильтровывают
и промывают, поддерживая его во влажном состоянии, так как
сухое гремучее золото взрывается. Отмытый осадок вводят в за-
ранее приготовленный раствор цианистого калия (15 г/л), при-
чем образуется комплексная соль золота. Затем в раствор до-
бавляют фосфорнокислый натрий (или поташ).
При анодном способе приготовления электролита золотые
аноды завешивают в ванну, заполненную 2—3%-ным раство-
ром цианистого калия, подогретым до 70° С. Катодами служат
стальные пластины, помещенные в пористые керамические со-
суды, наполненные этим же раствором. Анодная плотность тока
1—1,5 а/дм2, катодная может быть произвольно велика. Для
получения необходимой концентрации золота требуется 1 а-ч[л
электролита.
Корректирование электролита. Электролит корректируют,
поддерживая необходимую концентрацию цианида и при работе
на нерастворимых анодах — вводя золотой комплекс по данным
анализа.
193
Неполадки в работе электролита. При завышенной плотно-
сти тока в электролите, обедненном золотом, образуется рых-
лый и темный слой золота. Накопление в электролите солей
меди, серебра и никеля способствует образованию золота раз-
ных оттенков. Бледный оттенок золотые покрытия приобретают
при недостаточной концентрации золота в электролите, низких
температуре и плотности тока.
Медленное осаждение золота и пассивация анодов наблю-
даются при недостаточной концентрации цианистого калия
в электролите и высокой анодной плотности тока.
Железистосинеродистые
электролиты
Железистосинеродистый электролит работает менее ста-
бильно, чем цианистый, так как анодный выход по току в нем
меньше катодного. Золото в электролите присутствует в виде
трехвалентной и одновалентной (в меньшем количестве) формы,
следовательно, при равных плотности тока и выходе по току
скорость осаждения золота в этом электролите будет в 3 раза
меньше, чем в цианистом.
Железистосинеродистый электролит для золочения (г/л)
Золото (в пересчете на металл) . ... 4
Железистосинеродистый калий . 200
Углекислый натрий безводный 65
Роданистый калий ........................... 100
или калий-натрий виннокислый . 60—70
Режим золочения: температура электролита
50—60е С, катодная плотность тока 0,2—0,3 а/дмг, анод-
ная плотность тока 0,1—0,15 а/дм?, реверсирование тока
tK - ta = Ю: 1.
Приготовление электролита. Отдельно растворяют желези-
стосинеродистый калий и безводную соду. Растворы сливают и
нагревают до кипения. В кипящий раствор вводят горячий рас-
твор хлорного золота, а затем остальные компоненты. Приго-
товленный раствор рекомендуется прокипятить 2—3 ч.
Корректирование электролита. Концентрация золота в про-
цессе электролиза снижается, так как катодный выход по току
больше анодного. Электролит корректируют, добавляя по дан-
ным анализа железистосинеродистую соль и хлорное золото.
Твердое золочение
Золото — чрезвычайно мягкий металл, и износостойкость его
низкая. Твердость золотых покрытий можно повысить введением
добавок солей никеля и кобальта в электролиты золочения.
Наибольшей износостойкостью обладают, по данным И. П. Фе-
дотьева и его сотрудников, разработавших и исследовавших эти
194
электролиты, сплавы золота, содержащие 15% никеля (их ре-
комендуют для работы на износостойкость) и 10% кобальта
(рекомендуются для работы на истирание).
Для получения сплавов золото—никель и золото—кобальт
предложен пирофосфатноцианистый электролит с добавками
сегнетовой соли. Золото вводят в электролит в виде цианистого
комплекса, никель и кобальт — в виде пирофосфатного ком-
плекса.
Электролит для получения сплава, содержащего
85% золота, 15% никеля и обладающего микротвер-
достью 250 кГ/мм2 (г/л)
Золото (в пересчете на металл)................. 0,84
Никель (в пересчете на металл) ................ 1,94
Пирофосфат калия...............................50—100
Сегнетова соль .... .... ... 50
Режим золочения: pH электролита 6—7, тем-
пература 50—60° С, катодная плотность тока 0,5 а/дм2.
Электролит для получения сплава, содержащего 90%
золота, 10% кобальта и обладающего микротвердостью
300 кГ!мм2 (г/л)
Золото (в пересчете на металл) . . . 1,2
Кобальт (в пересчете на металл) 3,0
Цианистый калий............................... 0,52
Пирофосфат калия .............50—100
Сегнетова соль........................ . . 50
Режим золочения: pH электролита 6—7, тем-
пература 50—60° С, катодная плотность тока 0,5 я/Эл2.
Для электролиза применяют нерастворимые платиновые
аноды.
Цветные золотые покрытия
Введение в цианистые электролиты небольших количеств
других металлов позволяет получать сплавы золота с различ-
ными металлами, причем в зависимости от примеси золотые по-
крытия имеют разные оттенки.
При введении в цианистый электролит комплексной циани-
стой соли меди в количестве, соответствующем концентрации
металлической меди (0,1—0,15 г/л), получают красное золото,
а при добавлении серебряного цианистого комплекса в количе-
стве, соответствующем концентрации металлического серебра
(0,1 г/л),— зеленые золотые покрытия.
Удаление некачественных покрытий
и регенерация золота
Обычно золото с забракованных деталей снимают анод-
ным растворением его в электролите, содержащем 3%-ный рас-
твор цианистого калия пли 20 г/л цианистого калия и 30 г/л
195
железистосинеродистого калия. Процесс ведут при температуре
30—90° С и анодной плотности тока 10 а!дм2 в течение 1 мин.
Из отработанных электролитов золото регенерируют, вводя
цинковую стружку. На ней осаждается контактное золото.
Цинковую стружку предварительно освинцовывают, погружая
в 10%-ный раствор уксуснокислого свинца. Осаждение золота
длится двое суток. Электролит фильтруют, а осадок обрабаты-
вают сначала концентрированной соляной кислотой, затем после
тщательной промывки концентрированной азотной кислотой до
получения металлического золота.
Химическое
и контактное золочение
Тонкие золотые покрытия можно получать по методу, пред-
ложенному Б. С. Якоби. Этот метод основан на том, что раз-
ность потенциалов создается гальваническим элементом, в ко-
тором катодом служит изделие, погруженное в электролит золо-
чения, а анодом — цинковая пластинка, помещенная в пори-
стый керамический сосуд, заполненный раствором хлористого
натрия. При соединении катода и анода на изделии осаждается
золото.
Золотить латунные изделия можно также погружением их
на несколько секунд в кипящий раствор, содержащий 1,5 г/л
комплексного цианида одновалентного золота, 10 г/л циани-
стого калия (свободного), 8 г/л фосфорнокислого двухзамещен-
ного натрия и 1,5 г/л сернистокислого натрия.
После золочения детали тщательно промывают холодной во-
дой, а промывную воду используют для добавления в испаряю-
щийся раствор золочения.
ЛАТУНИРОВАНИЕ
Из сплавов, применяемых в декоративных целях, наиболь-
шее применение имеет латунь — сплав меди и цинка. Наиболее
распространен сплав, содержащий 70% меди и 30% цинка. Ла-
тунирование применяют также как подслой при осаждении дра-
гоценных металлов и под обрезинивание.
Латунь хорошо противостоит коррозии во многих средах,
однако при использовании ее в качестве декоративного покры-
тия требуется последующее лакирование изделий бесцветными
лаками или оксидирование в различные цвета.
Трудность осаждения ла гунн электролитическим путем, так
же как при осаждении других сплавов, заключается в разности
потенциалов двух совместно осаждаемых металлов. Поэтому не-
обходимо проводить электролиз в таких условиях, чтобы потен-
196
циалы меди и цинка сближались, а это возможно лишь в рас-
творах комплексных солей, которые уменьшают активность-
ионов меди в большей степени, чем цинка.
Лучшими электролитами для осаждения декоративной ла-
туни являются цианистые электролиты. Они дают устойчивые
результаты по осаждению сплава с определенным содержанием
компонентов. Применяя реверсирование тока, можно получить
блестящие латунные покрытия.
В последние годы в промышленности получили распростра-
нение пирофосфорнокислые электролиты латунирования, ста-
бильные в работе и не токсичные. Однако латунные покрытия,
полученные из этих электролитов, не отличаются декоратив-
ностью и применяются в основном в качестве подслоя при оса-
ждении драгоценных металлов и обрезинивании.
Предложенный Н. В. Гудиным и Л. А. Беляковой этилен
диаминовый электролит латунирования позволяет получить хо-
рошие результаты только при составлении электролита из.
химически чистых солей, растворенных в дистиллированной
воде. Электролит весьма чувствителен к загрязнению другими
металлами.
В качестве анодов при латунировании используют латунные
пластины марки Л-62 или Л-68. Можно пользоваться также ано-
дами из меди и цинка в соотношении 3:2.
Поверхность анодов должна в 2 раза превышать площадь
катодов.
Цианистые электролиты
Основными компонентами цианистых электролитов для лату-
нирования являются цианистые медный и цинковый комплексы.
Одновременно с цианистыми комплексами в электролите нахо-
дятся и цинкатные комплексы. С увеличением щелочности рас-
твора равновесие сдвигается в сторону образования цинкатных
комплексов, и осадки обогащаются цинком.
Химический состав латуни зависит в основном от концен-
трации свободного цианида и температуры электролиза. Повы-
шение концентрации цианида и уменьшение температуры элек-
тролиза понижают содержание меди в осадке. При увеличении
концентрации свободного цианида снижается катодный и по-
вышается анодный выход по току. Более высокая температура
электролиза приводит к увеличению содержания меди в осадке,
а накопление углекислых солей — к повышению концентрации
цинка в осадке. Небольшие добавки аммиака благоприятно
влияют на постоянство состава сплава даже в больших диапа-
зонах плотностей тока и на соотношение меди и цинка в сплаве.
Вредными примесями являются свинец и олово.
197'
Цианистый электролит для латунирования (г/л)
Соль Шевреля . .....................40—55
Окись цинка......... ............... 6—7
Цианистый натрий (свободный) . 10
Аммиак (25%-ный раствор) ........ 1
Режим латунирования: pH электролита
10,5—11,5, температура 25—30° С, катодная плотность то-
ка 0,4 а/дм2, анодная плотность тока 0,2 а/д-и2.
Для уменьшения расхода цианида в электролит вводят сер-
нистокислый натрий, который является восстановителем.
Цианистый электролит для латунирования с добавкой
сернистокислого натрия (г/л)
Соль Шевреля............... 20
Окись цинка............... 20
Цианистый натрий (свободный)...... 15
Кислый сернистокислый натрий......... 10
Режим латунирования: температура элект-
ролита 30—40° С, катодная плотность тока 0,3—0,4 а/дм?.
Для скоростного латунирования рекомендуется поддержи-
вать высокие концентрации комплексных солей цинка и меди,
а также вводить окись цинка и щелочь для повышения электро-
проводности электролита и уменьшения активности ионов цинка.
Осадки латуни из такого электролита содержат приблизи-
тельно 75% меди и имеют удовлетворительный внешний вид.
Цианистый электролит для латунирования
с добавкой окиси цинка и щелочи (г/л)
Цианистая медь................... 75—105
Цианистый цинк........................ 45—75
Цианистый натрий (общий)................90—135
Цианистый натрий (свободный)..............4—19
Окись цинка............................. 3—9
Едкий натр.............................. 45—75
Режим латунирования: температура электро-
лита 75—95" С, катодная плотность тока 2,5—5,5 а/дм2.
Приготовление электролита. Сернокислые медь и цинк рас-
творяют в одном сосуде, затем осаждают углекислым натрием
углекислые соли этих металлов, осадкам дают отстояться, рас-
твор декантируют. К осадку доливают воду, добавляют серни-
стокислый натрий и затем вводят заранее приготовленный рас-
твор цианистого натрия. После этого электролит прорабатывают
током в течение 10—12 ч (приготовление соли Шевреля опи-
сано в разделе «Меднение»),
Корректирование электролита. Ежедневно контролируют со-
держание свободного цианида в электролите и величину pH.
Значение pH корректируют либо аммиаком, либо бисульфитом
натрия.
198
При наличии в электролите олова его осаждают, вводя в рас-
твор хлористый кальций. Олово выпадает в осадок в виде стан-
ната кальция.
По данным анализа корректируют электролит солями меди
и цинка. Содержание меди в электролите понижается быстрее,
чем цинка.
Неполадки в работе цианистого электролита. Образование-
осадков со вздутиями, отслаивание покрытий вызывается чаще
всего избытком в электролите цианида либо высокой плотностью
тока. Недостаток цианида внешне определяется по образова-
нию зеленовато-белого налета на анодах. При избытке цианида
аноды становятся очень блестящими. Нормальное растворение
характеризуется образованием серо-зеленого налета цианистых
солей меди и цинка на анодах. Если аноды содержат свинец,
то на них появляется темно-коричневая не проводящая ток
пленка.
Темные покрытия свидетельствуют о присутствии в электро-
лите солей олова. Красный цвет покрытия объясняется низкой
катодной плотностью тока при повышенной температуре элек-
тролита и недостатком цианида.
Бледное покрытие обусловливается низкой температурой и
повышенной катодной плотностью тока, а также высоким со-
держанием цианидов и цинка в электролите.
На заводах изделия латунируют, применяя реверсирование-
тока. При этом удается интенсифицировать процесс и устранить
трудности, возникающие при анодном растворении латуни. По-
крытия получаются золотистого цвета, полублестящие, легко по-
лирующиеся, обладающие низкой пористостью и повышенной
коррозионной стойкостью по сравнению с покрытиями, осаж-
денными постоянным током.
Цианистый электролит для латунирования
с применением реверсирования тока (г)л)
Цианистая медь . . . . 25
Цианистый цинк............................ 35
Цианистый натрий (общий) . . 105
Цианистый натрий (свободный) . 22—25
Углекислый натрий........ 35
Едкий натр................ - 4
Режим латунирования: температура элек-
тролита 60—70° С, плотность тока 1—1,5 а/сЬи2, tK 10 сек,
ta = 1 сек.
Нецианистые электролиты
Как уже указывалось выше, пирофосфорнокислые электро-
литы для латунирования широко используются в промышлен-
ности для нанесения подслоя под обрезинивание и в других це-
лях. Декоративные покрытия из них получить не удается.
199’
Пирофосфорнокислый электролит для латунирования (г/л)
Сернокислая медь.................... 2
Сернокислый цинк.......................... 1,5
Борная кислота............................. 4—8
Пирофосфат натрия.........................60
Углекислый натрий.........................60
Режим латунирования: температура элек-
тролита не более 26° С, катодная плотность тока 1 —
1,5 «/дл2, напряжение 3 — 4 в, аноды латунные, марки
Л-72, соотношение SK : Sa = 1 : 4.
Н. Н. Тумановым предложен электролит для латунирования
на основе трилона-Б.
Электролит для латунирования на основе трилона-Б (г/л)
Углекислая медь............................... 15
Углекислый цинк .............................. 15
Трилон-Б.................................... 120
Углекислый натрий............................. 20
Режим латунирования: температура электро-
лита 18—25° С, катодная плотность тока 0,8—1,5 а/дм2.
Этот электролит достаточно дорог и не дает декоративных
осадков латуни.
Наиболее перспективным является электролит латунирова-
ния на основе аминопроизводных, предложенный Н. В. Гуди-
ным и Л. А. Беляковой. Однако длительная отработка этого
процесса в производственных условиях показала, что для по-
.лучения высококачественных осадков при составлении электро-
лита следует пользоваться солями марки х/ч и дистиллирован-
ной водой. Кроме того, электролит нельзя использовать для
латунирования изделий, состоящих из нескольких деталей, так
как в процессе осаждения покрытия получается разнотонность.
Электролит для латунирования на основе
аминопроизводных (г/л)
Сернокислая медь . . 20—17
Сернокислый цинк ... 40—33
Сернокислый натрий .... . 10—8
Сернокислый аммоний..................43—35
Этилендиамин 20%-ный......... ... 150—120 (м л /л)
или 100%-ный....................... 30—24 (мл]л)
Желатина............. ...............0,5—0,2
Сернокислый кадмий . ...........1,9—0,8
или раствор № 3 . . 15—6 (мл/л)
Для получения зеркально-блестящих осадков рекомендуется
добавлять в электролит латунирования 1 г/л дисульфонафтали-
новой кислоты. Режим электролиза: pH электролита 8,36—7,88,
температура 17—30° С, катодная плотность тока 0,75—1,25 а/дл/2,
анодная плотность тока 0,2—0,3 а/дл/2, соотношение Sa:SK=4: 1.
Приготовление электролита. Для приготовления электролита
латунирования готовят три раствора.
200
Раствор № 1, pH 8,8—9,4 (г/л)
Сернокислая медь..........................125
Сернокислый натрий ................... 60
Серпокислый аммоний . - 60
Этилендиамин 20%-ный....................... 300 (мл)
В подогретой до 70—80° С воде растворяют сернокислую
медь (объем воды 250 мл).
В полученный раствор сернокислой меди, охлажденный до
30—35° С, вводят в один прием при перемешивании необходи-
мое количество этилендиамина. В результате химического про-
цесса комплексообразования температура раствора повышается
до 50—55°С и раствор приобретает сине-фиолетовую окраску.
Через 10 мин в охладившийся до 30—35° С раствор этилен-
диаминового комплекса добавляют раствор сернокислого на-
трия, полученный при растворении 60 г соли в 150 мл воды.
Отдельно в 150 мл воды растворяют сульфат аммония и вво-
дят в электролит Затем объем раствора доводят до 1 л.
Раствор № 2, pH 8,1—8,5 (г/л)
Сернокислый цинк..................... 124
Сернокислый аммоний ...................100
Этилендиамин 20%-пый 300 (мл/л)
Для приготовления раствора в половинном объеме (от рабо-
чего) горячей воды (60—70° С) растворяют компоненты в по-
следовательности, указанной в рецепте. Этилендиамин прили-
вают после охлаждения раствора до 30—35° С. Не допускается
избыток этилендиамина, так как при этом выпадает белый оса
док солей цинка.
Раствор № 3, pH 9—9,3 (г/л)
Серпокислый кадмий ....... ... 128
Сернокислый аммоний.................... 80
Этилендиамин 20%-ный................... 375 (мл/л)
Для приготовления раствора в горячей воде (60—70°С),
взятой в половинном объеме от рабочего, растворяют компо-
ненты в последовательности, указанной в рецептуре. Этилен-
диамин вводят в раствор, охлажденный до 30—35° С.
Для приготовления раствора латунирования смешивают
1 объемную часть раствора № 1 и 2 объемных части рас-
твора № 2.
Полученный раствор разбавляют водой пополам и к нему
добавляют 15 мл/л раствора № 3 и 0,5 г/л желатины. Жела-
тину предварительно замачивают водой (1 :20). Набухшую же-
латину растворяют на водяной бане при 60—65° С.
Все растворы готовят при включенной вентиляции.
Анодами служат листы катаной латуни (ГОСТ 1019—47)
марки Л-62 или Л-68.
201'
Корректирование электролита. Каждую смену проверяют
pH электролита и корректируют 40%-ным раствором этилен-
диамина.
При низком содержании меди или цинка в электролит
вводят добавку концентрированного раствора соответствующего
комплекса.
Уровень электролита при уносе деталями пополняют све-
жими порциями электролита латунирования, а при испарении
добавляют дистиллированную воду.
Неполадки в работе нецианистого электролита латунирова-
ния. Матовые осадки латуни указывают на неправильное зна-
чение pH электролита и на недостаток содержания кадмия
в растворе. Осадки латуни приобретают розоватый оттенок при
недостаточной плотности тока.
Зеленоватый оттенок латуни и появление «наброса» (шеро-
ховатости) наблюдаются при завышенной плотности тока и не-
достатке желатины в электролите.
Пониженное содержание меди и повышенное содержание
цинка в электролите приводят к получению осадков с подгаром
даже при низких плотностях тока. Это может явиться след-
ствием нарушения анодного режима. Проработка ванны с мед-
ными анодами при катодной плотности тока 0,75 а/дм2 и анод-
ной плотности тока 0,15 а/дм2 за 0,1 а-ч/л повышает содержа-
ние сернокислой меди на 5 а/л.
Глава IV
ОКСИДИРОВАНИЕ
МЕТАЛЛОВ
Оксидные покрытия металлов широко применяют в промыш-
ленности для защиты изделий от коррозии и придания им деко-
ративного вида, как грунт под лакокрасочные покрытия и в спе-
циальных целях.
Оксидирование для таких металлов, как алюминий и магний,
является основным видом отделки, выполняющим все перечис-
ленные выше функции оксидных покрытий.
Медь и ее сплавы оксидируют в основном, чтобы придать
поверхности декоративные свойства.
Стальные изделия оксидируют с защитной и декоративной
целью.
В промышленности, производящей предметы бытового на-
значения, процессы оксидирования широко используют для по-
лучения защитно-декоративных покрытий.
ОКСИДИРОВАНИЕ СТАЛИ
На железе, как и на большинстве металлов, в естественных
условиях образуются окисные пленки, препятствующие дальней-
шему прониканию кислорода к металлу. Однако естественные
окисные пленки тонки, неравномерны по толщине, рыхлые и за-
щитой от коррозии служить не могут. Обычно железо покры-
вается ржавчиной, состоящей из окиси и гидроокиси железа.
Эти соединения не обладают прочным сцеплением с металлом,
осыпаются, не предохраняют металл от дальнейшего окисления.
Искусственные окисные пленки, которые получают химическим
или электрохимическим путем, могут служить защитно-декора-
гивным покрытием, и с этой целью оксидирование (воронение)
стали издавна применяется в машиностроении, приборострое-
нии, производстве предметов бытового назначения и других от-
раслях промышленности.
Окисная пленка на стали состоит в основном из магнитной
окиси железа. Теория процесса оксидирования разработана
А. Г. Самарцевым. При обработке стали в щелочных растворах
в присутствии окислителя образуется перенасыщенный раствор
магнитной окиси железа, которая выкристаллизовывается на
203
поверхности металла. Толщина окисной пленки зависит от усло-
вия ее формирования: состава растворов, в которых происходит
окисление, температуры, длительности процесса и может коле-
баться в пределах от долей микрона до 2—3 мк. Очень тонкие
пленки не могут играть ни защитной, ни декоративной роли,
они механически непрочны и не меняют внешнего вида деталей.
Толстые пленки (выше 3 мк) обычно рыхлые, осыпающиеся.
Оптимальная толщина защитно-декоративных окисных пленок
1,5—2,0 мк.
Цвет пленок зависит от марки стали, технологии их получе-
ния, толщины. Гамма цветов получаемых пленок — от серого до
черного с синим отливом.
Оксидировать сталь можно несколькими способами: химиче-
ским и электрохимическим путем в щелочных и кислых раство-
рах, обработкой паром, в расплавленных солях.
Наибольшее распространение получил способ химического
оксидирования в щелочных растворах.
Защитные свойства окисных пленок повышаются, если на-
полнить их маслом или лаком.
Подготовка поверхности под оксидирование ничем не отли-
чается от подготовки поверхности под нанесение гальваниче-
ских покрытий.
ХИМИЧЕСКОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ
Основными компонентами щелочных растворов являются
едкий натр и окислители. К последним относятся азотнокислый
натрий, азотистокислый натрий, реже окислы свинца. Иногда
в оксидирующие растворы вводят и другие добавки — двуокись
марганца, хлориды.
Концентрация щелочи имеет большое значение для процесса
оксидирования: чем выше содержание щелочи, тем толще обра-
зующаяся пленка. Однако в растворах с очень высокой концен-
трацией щелочи (больше 1500 г/л) окисные пленки на железе
не образуются вообще.
Процесс оксидирования ведут при температуре кипения, ко-
торая зависит от концентрации щелочи.
Практически концентрация щелочи в растворе для оксиди-
рования колеблется в пределах 600—900 г/л, что соответствует
температуре кипения 130—147° С.
В концентрированных растворах пленки обычно получаются
матовыми, в более разбавленных с меньшей температурой кипе-
ния — блестящими.
Азотнокислый натрий сообщает пленке глубокую черную
окраску при матовой поверхности, азотистокислый натрий —
синевато-черный цвет и блеск.
204
Для сталей с различным содержанием углерода и легирую-
щих добавок рекомендуются различные составы растворов для
оксидирования.
Раствор для оксидирования стали (г/л)
Едкий натр............... .... . 600—700
Азотнокислый натрий....................... 150—200
Режим оксидирования: температура раствора
138— 142е С, продолжительность оксидирования зависит
от содержания углерода в стали: чем выше содержание
углерода и легирующих добавок, тем продолжительнее
оксидирование.
Раствор для оксидирования углеродистых сталей (г/л)
Едкий натр................................. 600—650
Азотистокислый натрий..................... 150—250
Двуокись марганца........................... 30—35
Режим оксидирования: температура раствора
138—142е С, продолжительность оксидирования 20—60 мин
(иногда 120).
Режим оксидирования различных сталей в зависимости
от содержания углерода в стали *
Содержание
углерода, %
Более 0,7
0,7—0,4
0,4—0,1
Температура
раствора, °C
135—137
138—142
140—145
Время
оксидирова-
ния, мин
15—20
20—35
35—50
* Для легированной стали температура раствора 140—
145е С, время оксидирования 60—100 мин.
Технологический процесс оксидирования состоит из следую-
щих операций:
1. Механическая и химическая подготовка поверхности (по необходи-
мости) .
2. Оксидирование.
3. Промывка холодной водой в экономбаке.
4. Промывка холодной проточной водой.
5. Промывка в горячей воде.
6. Обработка в мыльном растворе (20- 30 г/л хозяйственного мыла)
7. Сушка.
8. Промасливание.
9. Удаление излишков масла.
Для оксидирования применяют подвески, перфорированные
ведра или корзины-сетки.
Обработка в мыльном растворе является весьма важной
операцией. Детали кипятят в мыльном растворе в течение
3—5 мин. Назначение этой операции состоит в том, чтобы соз-
дать поверхность, которая будет лучше смачиваться маслом,
205
чем водой. Если не обработать детали в мыльном растворе,
масляная пленка будет разрываться и потеряет свои защитные
свойства.
При промасливании детали погружают в ванну с нагретым
маслом — веретенным, машинным, вазелиновым или другим.
Масло должно быть нейтральным. Холодное масло плохо запол-
няет поры окисной пленки.
Излишки масла удаляют, либо оставляя детали на дырча-
тых противнях, либо обработкой в центрифуге.
Приготовление раствора. В горячую воду, которой заполнена
на 2/з рабочая ванна, погружают железные перфорированные
корзины, с едким натром. После растворения щелочи вводят
остальные компоненты и ванну доливают водой до рабочего
уровня.
Корректирование раствора. По температуре кипения опре-
деляют концентрацию щелочи и добавляют либо компоненты
раствора, либо воду из экономбака, избегая разбрызгивания.
Неполадки при химическом оксидировании стали. Появле-
ние красного трудностираемого налета гидратированной окиси
железа объясняется повышением температуры раствора и кон-
центрации щелочи, а также уменьшением содержания окис-
лителей.
Недостаточно интенсивный черный цвет указывает на необ-
ходимость увеличить время оксидирования либо на недостаток
щелочи и пониженную температуру раствора. При низкой кон-
центрации щелочи окисная пленка стирается с поверхности
деталей.
МНОГОСТУПЕНЧАТОЕ
ОКСИДИРОВАНИЕ
Окисные пленки со значительно более высокими коррозион-
но-защитными свойствами получают при многоступенчатом ок-
сидировании.
На одном из московских заводов стальные детали оксиди-
руют в автоматах по следующей технологической схеме.
Технологическая схема многоступенчатого
оксидирования
1. Предварительное оксидирование.
Раствор для предварительного оксидирования (г/л)
Едкий натр................................ 600—700
Азотистокислый натрий..................... 35—40]
Режим оксидирования: температура раствора
136—138е С, продолжительность оксидирования 11 мин.
2. Окончательное оксидирование.
206
Раствор для окончательного оксидирования (г/л)
Едкий натр............................... 800—900
Азотистокислый натрий.....................50—70
Режим оксидирования: температура раствора
145—150° С, продолжительность оксидирования 22 мин.
3. Обработка в мыльном растворе
4. Предварительное промасливание в веретенном
масле В-3.
5. Окончательное промасливание в эмульсии.
А. Г. Самарцев рекомендует для получения блестящих окис-
ных пленок толщиной 1,2—1,4 мк обрабатывать изделия в те-
чение 5—10 мин в растворе, содержащем 800—900 г/л едкого
натра и 25—50 а/л азотнокислого натрия, а затем в течение
40—45 мин в растворе с повышенной концентрацией ще-
лочи (едкий натр—1000—1100 а/л, азотнокислый натрий —
50—100 а/л) при 150—155° С.
Матовые окисные пленки с повышенными коррозионно-за-
щитными свойствами толщиной 2,0—2,5 мк получают при обра-
ботке изделий в двух ваннах с промежуточной промывкой. Со-
став первой ванны такой же, как при получении блестящих пле-
нок, вторая ванна содержит 1300 а/л едкого натра и 50—100 а/л
азотнокислого калия. Температура раствора во второй ванне
163—165° С, продолжительность обработки 20—30 мин.
На заводах, где оксидирование является окончательной кор-
розионно-защитной отделкой ответственных деталей и изде-
лий, применяют трехступенчатое оксидирование.
После декапирования в 10%-ной соляной кислоте детали
оксидируют в ванне № 1.
Раствор ванны № 1 (г/л)
Едкий натр............ . . . 500—600
Азотистокислый натрий.....................50—100
Азотнокислый натрий . . . 50—100
Режим оксидирования: температура раствора
135—143° С, продолжительность оксидирования 30 мин.
Затем изделия промывают в холодной воде и снова оксиди-
руют в ванне № 2.
Раствор ванны № 2 (г/л)
Едкий натр................. . . 600—750
Азотистокислый натрий 75—125
Азотнокислый натрий ......................75—125
Режим оксидирования: температура раствора
143—147° С, продолжительность оксидирования 30 мин.
После промывки в холодной воде детали вновь загружают
во вторую ванну, где 30 мин выдерживают детали из углеродн
стой стали и 60 мин — детали из легированной стали.
207
После вторичной промывки в холодной воде изделия обра-
батывают в растворе, содержащем 50—100 г/л углекислого
натрия при температуре 70—100°С в течение 5—10 мин, про-
мывают в холодной и горячей воде, сушат, прогревают 3—5 мин
в мыльном растворе, содержащем 5—10 г/л хозяйственного
мыла, при 88—90° С, снова сушат и промасливают при
105—110° С в течение 3—5 мин. Для промасливания употреб-
ляют велосит, вазелиновое либо веретенное масло № 2. Из-
лишки масла удаляют обработкой изделий в колоколе с обрез-
ками кожи или резины. При образовании на поверхности дета-
лей красного налета их обрабатывают щелочью.
Качество промывки контролируют фенолфталеином, две-три
капли которого наносят на поверхность деталей.
Сравнительные коррозионные испытания, проведенные авто-
ром данной работы, Д. Н. Циколь и 3. И. Борсук, показали, что
защитные свойства окисных пленок, полученных при трехсту-
пенчатом оксидировании, в 6 раз выше, чем у пленок, получен-
ных одноразовым оксидированием. Пленки, полученные двух-
ступенчатым оксидированием, занимают промежуточное место.
ОКСИДИРОВАНИЕ
НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ
В некоторых случаях оксидирование применяют для декора-
тивной отделки изделий из нержавеющей стали. Однако для
этой цели нельзя использовать растворы и технологию, приме-
няемые для обычных сталей.
Чтобы получить черные окисные пленки на нержавеющей
стали, изделия предварительно протравливают в 10%-ном рас-
творе щавелевой кислоты и после тщательной промывки обра-
батывают в 1%-ном растворе сульфида натрия до полного по-
чернения. Затем изделия промывают, сушат и промасливают.
Японский патент предлагает следующий метод окрашивания
хромо-никелевой стали в черный цвет. После обычной подго-
товки детали оксидируют в 50%-ном растворе едкого натра
(1 л), содержащем 20—30 г/л хлористого никеля, 30—55 г/л
сульфида натрия, при температуре 130° С в течение 2—5 мин.
Затем детали сушат и протирают. Пленка получается проч-
ная, красивого черного цвета. При концентрации щелочи ниже
45% температура раствора снижается и качество пленок ухуд-
шается.
КИСЛОТНОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ
Наиболее старинным способом кислотного оксидирования
отдельных художественных изделий и сувениров является воро-
нение с помощью так называемого ржавого лака.
208
Раствор для воронения художественных изделий
и сувениров (мл)
Соляная кислота (d = 1,19) ЮО
Азотная кислота (d= 1,4) - - 130_140
Окалина железа (молотая) 300 (г)
Железная стружка........... 75—80 (г)
Предварительно изделия полируют, обезжиривают, шерстя-
ной ветошью наносят на их поверхность ржавый лак, затем вы-
держивают в камере при температуре 35° С и относительной
влажности 70% в течение 1 ч. Далее изделия проваривают
в воде, подкисленной азотной кислотой (1 г/л), сушат, крацуют
железными щетками и снова повторяют все операции до тех
пор, пока изделия не покроются черной с синим отливом оксид-
ной пленкой. После образования оксидной пленки изделия про-
масливают и протирают. Стойкость и декоративность окисной
пленки, полученной этим способом, значительно выше, чем
у пленок, полученных всеми другими способами. Однако слож-
ность технологии и длительность процесса позволяют рекомен-
довать этот способ только для отделки высокохудожественных
изделий из металла.
В последние годы для получения окисных пленок предложен
ряд кислых растворов, работающих при сравнительно низких
температурах.
Кислый раствор для оксидирования (г/л)
Хлористый аммоний ... ....... 55—65
Гипосульфит натрия............. 75—85
Ортофосфорная кислота (d 1,65)......4—5 (мл/л)
Азотная кислота (d=l,4) ..........1,5—2 (мл/л)
Режим оксидирования: температура ра-
створа 18—70 С, продолжительность оксидирования при
18" С 50—60 мин, при 70е С 15—20 мин.
После оксидирования изделия обрабатывают в растворе, со-
держащем 150 г/л хромпика при 70° С, промывают, сушат и про-
масливают. Производительность раствора 8—10 дм2/л. Затем
его заменяют новым.
На некоторых заводах применяют для оксидирования кис-
лый раствор следующего состава.
Кислый раствор для получения оксидно-фосфатного
покрытия (г/л)
Азотнокислый кальций............. 15—30
Ортофосфорная кислота (d 1,65). . . . 0,5—1,0 (мл/л)
Двуокись марганца................ 0,5—1,0J Км
Режим оксидирования: температура ра-
створа 90—100е С, продолжительность оксидирования
40—45 мин.
Оксидно-фосфатная пленка, получаемая из таких растворов,
состоит из фосфата кальция и окислов железа и имеет также,
черный цвет с металлическим блеском.
8
М. П. Грачева
209
К преимуществам кислых растворов относятся их безвред-
ность и возможность работы при более низких температурах
и без вентиляции. Однако коррозионная стойкость пленок, по-
лученных в этих растворах, ниже, чем у пленок, полученных
одноступенчатым оксидированием в щелочных электролитах, и
поэтому их следует применять для отделки деталей, эксплуати-
руемых в легких условиях.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ
ОКСИДИРОВАНИЕ
Окисные пленки на стали можно получить электрохимиче-
ским путем, подвергая сталь анодной обработке в растворе
едкого натра (концентрация от 20 до 40%) в течение 20—30 мин
при температуре 65—80° С и анодной плотности тока 2,5—2 а/дм2.
Катодами служат стальные никелированные пластинки,
уголь или графит.
В электролит можно добавлять различные окислители: азот-
нокислый или азотистокислый натрий, перманганат калия, хром-
пик, хромовый ангидрид (30—50 г/л).
Электролит для электрохимического оксидирования
стали (г/л)
Едкий натр...................................300
Азотистокислый натрий........................ 50
Режим оксидирования: температура элек-
тролита 80—90е С, анодная плотность тока 5 а/дм?, про-
должительность оксидирования 15 мин.
После промывки и сушки детали промасливают.
Электролит для получения черной или красновато-
коричневой окисной пленки на стали (г/л)
Едкий натр............................120
Персульфат калия...................... 15
Режим оксидирования: температура ра-
створа 20—60' С, анодная плотность тока 50—100 а/дм2.
продолжительность оксидирования при получении крас-
новато-коричневой коррозионностойкой пленки 10 мин,
черной пленки 5—8 мин.
Преимуществами электрохимического способа оксидирова-
ния являются низкие температура процесса и концентрация
щелочи, а также быстрота образования окисной пленки. Недо-
статком — необходимость монтирования деталей на подвески,
большой расход электроэнергии, неоднородность толщины
пленки на сложнопрофилированных деталях.
210
ОКРАШИВАНИЕ стали
в РАЗЛИЧНЫЕ ЦВЕТА
В декоративных целях на изделиях из стали получают цвет-
ные пленки. Так, для окрашивания изделий в синий цвет поль-
зуются раствором, содержащим 70 г/л гипосульфита натрия
и 17,5 г/л уксуснокислого свинца. Обработку ведут при темпе-
ратуре 90—100° С до получения нужного оттенка.
При составлении раствора отдельно растворяют соли и рас-
твор уксуснокислого свинца приливают к раствору гипосуль-
фита. Изделия перед обработкой обезжиривают и декапируют,
после обработки промывают, сушат и лакируют.
В иностранной литературе приводится способ окрашивания
стали в зеленый, голубой и золотисто-желтый цвета в приведен-
ном выше растворе едкого натра с персульфатом калия при на-
ложении переменного тока частотой 50 гц, температуре раствора
5—10°С и анодной плотности тока: для получения золотистого
цвета — меньше 25 а/дм2, зеленого — 25 а/cLw2, голубого —
50 а/дм2.
СНЯТИЕ НЕДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ
ПЛЕНОК
Если пленки промаслены, жир и масло удаляют в растворе,
содержащем 50—100г/л эмульсола (ГОСТ 1975—53) и 5—10г/л
кальцинированной соды, при температуре 80—90° С, опуская из-
делия в раствор на 1—2 мин.
Затем недоброкачественную окисную пленку удаляют в со-
ляной кислоте (1:1) при комнатной температуре окунанием из-
делий на несколько секунд.
ОКСИДИРОВАНИЕ МЕДИ
И ЕЕ СПЛАВОВ
Медь и ее сплавы легко покрываются окисными и закисными
пленками, что дает возможность придать изделиям разнообраз-
ную окраску. В машиностроении и приборостроении наиболее
часто используют .черные окисные пленки, которые повышают
коррозионную стойкость меди и ее сплавов в легких условиях
эксплуатации и создают нужный декоративный эффект.
При изготовлении предметов бытового назначения чаще ис-
пользуют закисные и другие пленки, позволяющие получать
богатую гамму тонов и полутонов. Способ оксидирования мед-
ных покрытий применяют при имитации цветных металлов на
стали и образовании цветных пленок на никеле, кристаллите
и других металлах.
8*
211
Сплавы меди, содержащие легирующие металлы, окраши-
ваются хуже, чем чистая медь, и на них трудно получить окис-
ные пленки прозрачных чистых тонов.
При окраске меди в различные цвета в зависимости от со-
става раствора могут получаться не только окисные, но также
карбонатные, сернистые и другие пленки.
ОКСИДИРОВАНИЕ В ЧЕРНЫЙ ЦВЕТ
Черные окисные пленки на меди и ее сплавах получают хи-
мическим или электрохимическим путем.
Химическое оксидирование. Для получения на меди и ее
сплавах черных окисных пленок химическим путем используют
щелочные растворы с добавками персульфатов. Реакция проте-
кает при нагревании раствора. Скорость образования пленки
в первые 3—4 мин быстро возрастает, затем остается постоян
ной. Толщина окисной пленки 1,0—1,2 мк.
Концентрация щелочи и окислителя определяет течение про-
цесса. Повышенное содержание щелочи ускоряет процесс обра-
зования пленки и одновременно разложение окислителя. Умень-
шение концентрации щелочи приводит к получению недоброкаче-
ственных покрытий. Оптимальная концентрация щелочи 4,5—5%.
Увеличение концентрации окислителя замедляет процесс ок-
сидирования, а значительное ее уменьшение вызывает образо-
вание рыхлых осыпающихся пленок. Оптимальная концентра-
ция окислителя 1,0—1,5%.
Повышение температуры раствора ускоряет процесс образо-
вания пленки, но одновременно вызывает разложение окисли
теля. При низкой температуре время образования пленки за-
метно увеличивается, качество ее ухудшается. Обычно процесс
оксидирования ведут при 60—65° С.
Раствор для получения черных окисиых пленок на меди
(оптимальный состав, г/л)
Едкий натр..........................45—50
Персульфат калия ...................10—15
Режим оксидирования: температура ра-
створа 60—65° С, продолжительность оксидирования 5 мин.
После оксидирования детали промывают, сушат и про-
масливают.
Вместо персульфатов для оксидирования меди и ее сплавов
можно использовать перманганат.
Раствор для оксидирования меди и ее сплавов
с применением перманганата (г/л)
Едкий натр............................ 50
Перманганат калия.......................10
Режим оксидирования: температура ра-
створа 100'С, продолжительность оксидирования 5—10
мин.
212
Несколько иначе оксидируют медные сплавы, в частности
латунь. Для получения доброкачественных окисных пленок со-
держание персульфата в растворе уменьшают вдвое, увеличи-
вая одновременно в 2 раза продолжительность оксидирования.
Широкое распространение для оксидирования меди и ее
сплавов в черный цвет получили растворы на основе аммиака.
Раствор для оксидирования меди и ее сплавов на основе
аммиака (г/л)
Углекислая медь ... . 150—200
Аммиак (25%-ный) . ... 1 (л)
Режим оксидирования: температура ра-
створа 30—40° С, продолжительность оксидирования 10—15
мин.
Лучшие результаты получаются при использовании свеже-
осажденной углекислой меди, а также раствора, содержащего,
кроме углекислой меди, углекислый натрий.
Раствор для оксидирования меди и ее сплавов,
содержащий углекислый натрий (г/л)
Углекислая медь........................... 54
Аммиак (25%-ный).........................125 (мл/л)
Углекислый натрий кристаллический ... 100
Режим оксидирования! температура ра-
створа 20—25° С, продолжительность оксидирования 5—10
мин.
При составлении раствора углекислую медь растворяют
в аммиаке, затем добавляют горячий раствор углекислого на-
трия. Часть углекислой меди остается нерастворенной и посте-
пенно переходит в осадок. После оксидирования детали промы-
вают в горячей воде, сушат и промасливают.
Раствор для оксидирования латуни (лл)
Углекислая медь........................... 100 (г/л)
Аммиак (25%-ный)............................ 750
Вода........................................ 150
Режим оксидирования: температура ра-
створа 40—45° С, продолжительность оксидирования 5—10
мин.
Раствор для получения на латуни синевато-черной
окисной пленки (мл)
Медь углекислая основная............. 30—50 (г/л)
Аммиак (25%-ный)........................... 350
Вода....................................... 050
Режим оксидирования: температура ра-
створа 18—25° С, продолжительность оксидирования 2—3
мин.
После оксидирования детали промывают, сушат и промас-
ливают. Некоторые авторы рекомендуют после оксидирова-
ния и тщательной промывки пассивировать детали в растворе,
213
содержащем 35 г/л бихромата калия и 50 мл/л аммиака
(25%-ного), в течение 5—10 сек, а затем сушить и промасли-
вать. Коррозионная стойкость пленки, обработанной таким об-
разом, повышается.
Раствор для оксидирования томпака (г/л)
Углекислая медь............................. 4
Аммиак (25%-ный)............................30
Углекислый иатрий кристаллический........... 2
Режим оксидирования: температура ра-
створа 85—90° С, продолжительность оксидирования 5—10
мин.
Электрохимическое оксидирование. При электрохимическом
оксидировании меди и ее сплавов на аноде в растворах щелочи
также получают высококачественные окисные пленки черного
цвета.
Повышение плотности тока вызывает уменьшение толщины
пленки. Оптимальная плотность тока 0,8—1,5 а/дм2. Увеличение
температуры электролита значительно расширяет пределы допу-
стимых плотностей тока. Оптимальная концентрация щелочи
15—20%, уменьшение ее концентрации сужает предельно допу-
стимую плотность тока.
При составлении электролита в горячей воде растворяют
щелочь и прорабатывают электролит под током с медными ано-
дами до окрашивания раствора в голубой цвет.
Раствор для электрохимического оксидирования меди
и ее сплавов (г/л)
Едкий натр.............................150—200
Режим оксидирования: температура ра-
створа для меди 80—85° С, для латуни 60—65° С, анодная
плотность тока 0,8—1,5 а/дмг, напряжение 2—6 в.
Для получения более глубокого черного тона в раствор для
оксидирования вводят 0,1—0,3% молибдата натрия или аммо-
ния. Катодом служит нержавеющая сталь. Соотношение анод-
ной и катодной поверхностей 1:8 и 1:5. Подвески делают из
того же металла, что и деталь, с жестким контактированием.
После подготовки (полировки, обезжиривания, травления)
детали из меди завешивают в ванну и выдерживают 1—2 мин
без тока, затем на такое же время устанавливают плотность
тока 0,1—0,5 а/дм2 и по истечении 2—4 мин от начала процесса
анодную плотность тока доводят до технологической. Конец
процесса определяют по прекращению газовыделения на по-
верхности детали.
Для латунных изделий после обезжиривания рекомендуется
обработка в течение 2—3 мин в растворе, содержащем 100 г/л
бихромата калия и 100 г/л серной кислоты. После промывки
детали декапируют в 2 %-ной серной кислоте и затем завеши-
214
вают в ванну для оксидирования, а после оксидирования про-
ласливают.
Некоторые источники для получения черной окисной пленки
на меди и ее сплавах рекомендуют анодное оксидирование
в электролите, содержащем 300 г/л едкого кали, 160 г/л сегне-
товой соли и 70 г/л сернокислой меди, при температуре 18--25°С
и анодной плотности тока 3 а!дм? в течение 20 мин.
Перед обработкой детали тщательно обезжиривают и про-
травливают. Пленки получаются черные, блестящие. В зависи-
мости от времени выдержки можно получить пленки с зелено-
ватым или красноватым оттенком.
При составлении электролита все компоненты растворяют
отдельно. В раствор сернокислой меди вводят раствор сегнето-
вой соли до выпадения зеленовато-белого осадка. К получен-
ной смеси приливают раствор едкого кали, полученный электро-
лит тщательно перемешивают и доводят до необходимого
уровня.
ЦВЕТНОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ
Цветное оксидирование меди, ее сплавов и медных покрытий
нашло широкое распространение в промышленности, изготов-
ляющей предметы бытового назначения. Особенно часто приме-
няют способ нанесения медных покрытий на сталь с последую-
щим оксидированием покрытий в нужный цвет, чаще всего
в цвет, имитирующий золото или латунь.
В основе большинства указанных способов лежит получение
на меди тончайшей прозрачной пленки закиси меди, интерфери-
рующей свет. Луч белого света, падая на поверхность металла,
покрытую прозрачной пленкой, частично отражается от поверх-
ности пленки и частично, пройдя через пленку,— от поверхности
металла. Скорость распространения света зависит от среды,
коэффициенты преломления двух веществ обратно пропорцио-
нальны скоростям распространения в них света. При постоян-
ном соотношении коэффициентов преломления воздуха и
пленки, а также при неизменном угле падения лучей оптиче-
ская разность хода отраженных лучей будет зависеть от тол-
щины пленки. Одни цветовые лучи, составляющие луч белого
света, в зависимости от толщины пленки, определяющей раз-
ность хода отраженных лучей, могут усиливать друг друга, дру-
гие— ослаблять, что и обусловливает интерференцию цвета
и окрашивание тонких пленок в тот или иной цвет.
Цвета появляются последовательно согласно правилу Там-
мана, и смена их в зависимости от толщины пленки, по данным
Эванса, указана в табл. 16.
При толщине пленки менее 380 А на поверхности меди нет
видимых изменений. Последовательность образования цветов
215
Таблица 16
Смена цветов на медных закисных пленках
в зависимости от толщины пленки
Цвет пленки Толщина пленки, о А Цвет пленки Толщина пленки, А.
Темно-коричневый ... 380 Бледно-серебристо-зеленый 880
Красно-коричневый . . 420 Желтовато-зеленый . . 970
Темно-пурпурный . . 450 Ярко-желтый . 980
Темно-фиолетовый . . 480 Старое золото . . . 1100
Темно-синий 500 Оранжевый ... . 1200
Бледно-сине-зеленый . 830 Красный . . . 1260
почти одинакова для всех видов соединений (окиси, сульфиды
и т. и.).
Цикл цветов при оксидиповании может повторяться. В этом
случае для повторения цветов важна прозрачность пленки.
Как отмечает Эванс, никель при нагревании на воздухе
из-за образования весьма прозрачных пленок окиси может дать
пять порядков изменения цвета, при этом красный цвет повто-
ряется все пять раз.
На меди можно получать до девяти циклов изменения цвета.
С' каждым последующим циклом на интерферирующие цвета
все большее влияние оказывает собственный цвет закиси меди.
После девяти циклов покрытие приобретает густо-красный цвет,
который в дальнейшем уже не изменяется.
Благодаря смешению соседних цветов в разные промежутки
времени можно получить различные оттенки.
Чтобы получить на меди цвета более высоких порядков, не-
обходимы слабоокислительные условия, так как в противном
случае цвета закиси меди затемняются черной окисью меди.
Необходимым условием для получения яркой окраски пле-
нск является высококачественная полировка медной поверх-
ности — механическая или электрохимическая.
Цветные пленки чрезвычайно тонки и механически непрочны,
поэтому их защищают прозрачными лаковыми пленками.
Контактно-химический способ получения золотистых окис-
ных пленок. Для отделки предметов бытового назначения ис-
пользуется процесс оксидирования меди под цвет золота кон-
тактно-химическим способом. Указанный способ, и в частности
раствор, состоящий из сернокислой меди, едкого натра и щаве-
левой кислоты, был исследован автором данной работы и
А. М. Гипбергом.
216
При контактной обработке меди создается гальванопара,
в которой возникают потенциалы и плотность тока того же по-
рядка, что и при наложении гальванического тока извне. В ка-
честве контакта был применен алюминий.
Изменение потенциала меди во времени при оксидировании
в контакте с алюминием показано на рис. 8.
Рис. 8. Зависимость потенциала меди от продол-
жительности обработки в контакте с алюминием
и зоны цветности:
I — оранжевый; II — красно-оранжевый; III — фиолето
вый; IV — стальной; v — зелено-желтый; VI — желтый;
VII — золотой
Начальный потенциал медного"катода в растворе для окси-
дирования около 300 мв. За первые 3 мин процесса он сдви-
гается более чем на 300 мв в положительную сторону, далее
значение потенциала стабилизируется. Этот отрезок поляриза-
ционной кривой характеризует качественные изменения, проис-
ходящие на поверхности меди — катода гальванопары алюми-
ний — медь.
В течение первых 3 мин на медном катоде образуется пленка
закиси меди. Механизм ее образования может быть представ-
лен следующими уравнениями:
Си2+ 4-е—>Си+,
2Си+ 4- 2ОН - СиаО 4- НВО.
Можно предположить, что в процессе электролиза, проте-
кающего при катодном потенциале 300—650 мв и весьма малой
плотности тока, на катоде металлическая медь не выделяется,
а происходит восстановление двухвалентных ионов меди, содер-
жащихся в растворе, до одновалентных. Последние в присут-
ствии щелочи при определенном значении pH раствора легко
217
образуют закисные нерастворимые соединения меди, осаждаю-
щиеся на катоде. В таком растворе не образуются комплексные
соединения одновалентной меди, как, например, в аммиачных
растворах.
На катоде, кроме закиси меди, может также образоваться
гидрат закиси меди.
12 3 4 5 6 1 8 9 10111213141516171819202122
Время , мин
Рнс. 9. Влияние температур, при которых образуются золотистые покры-
тия, на ход кривых «потенциал — время» и скорость процесса оксидиро-
вания:
1 — при 31° С; 2 - - при зет С; 3 — при 29° С; 4 — при 28" С: 5 — при 27’ С; 6 — при 26° С;
7 — потенциал меди в точке перегиба (начало стабилизации) при различных темпе-
ратурах; 8 — зависимость начала стабилизации от температуры; 9 — зависимость про-
должительности процесса от температуры
Анодный процесс в данном случае может быть представлен
следующими уравнениями:
А1 —А13+4-Зе,
А13+4-ЗОН —»А1 (ОН)8.
Гидроокись алюминия, образовавшаяся на аноде, будет рас-
творяться в избытке щелочи:
А1 (ОН)3 + NaOH NaA102 + 2Н£О.
Образующиеся на катоде закисные пленки в первые 2—Змин
имеют толщину до 380 А , затем толщина пленок увеличивается
до 1260 А . Влияние температур, при которых образуется золо-
тистая пленка, на ход катодных поляризационных кривых пока-
218
зано на рис. 9. Потенциал точек перегиба не зависит от темпе-
ратуры раствора.
Концентрация отдельных компонентов раствора и режим
работы влияют на процесс оксидирования. Золотистые пленки
образуются при концентрации сернокислой меди 50 г/л. Сниже-
ние концентрации сернокислой меди до 45 г/л приводит к обра-
зованию черных окисных пленок, а увеличение концентрации
замедляет процесс оксидирования.
Высококачественные закисные пленки получаются при pH
раствора 9,8.
При температуре выше 32° С раствор разлагается и выпа-
дает бкись меди. Низкая температура электролита (меньше
18° С) значительно замедляет процесс образования золотистых
пленок.
Второй цикл окрашивания при указанных режимах насту-
пает через 14 мин.
На продолжительность обработки оказывает влияние соот-
ношение между обрабатываемой поверхностью меди и поверх-
ностью контактного металла. Лучшие результаты получаются
при соотношении 4:1 — для меди и 6:1 — для омедненной
стали.
Раствор для контактно-химического оксидирования меди
в золотистые (и другие яркие) цвета (г/л)
Сернокислая медь .......................... 50
Едкий натр.............................. . . 35
Щавелевая кислота........................... 30
Режим оксидирования: pH раствора 9—10,
температура 26—28° С, продолжительность оксидирования
до получения золотистой пленки на меди 7 мин, на омед-
ненной стали 14 мин.
Готовый раствор характеризуется значительным осадком,
в котором содержатся малорастворимые щавелевокислая медь
и гидроокись меди. При обеднении раствора в процессе хими-
ческого оксидирования эти соединения пополняют убыль ионов
меди. Таким образом, раствор является саморегулирующимся.
Детали монтируют на подвески из алюминия с таким расче-
том, чтобы соотношение поверхностей деталей из меди и подве-
сок было 4: 1, а для омедненной стали 6:1.
Для приготовления раствора каждый компонент порознь
растворяют в воде при 40° С. Затем к раствору сернокислой
меди порциями при помешивании добавляют раствор едкого
натра. После этого вводят также порциями при помешивании
раствор щавелевой кислоты.
Температуру раствора следует поддерживать в пределах
35—40° С, так как при более высокой температуре окись меди
выпадает в осадок и раствор становится непригодным для окси-
дирования.
219
Расход материалов при химическом оксидировании
(г/л2)
Сернокислая медь. ... ............... 10
Едкий натр .................................. .5
Щавелевая кислота 5
Преимуществом процесса химического оксидирования яв-
ляется его простота, а также то, что он не требует электропита-
ния, недостатком — невозможность получения однотонной ок-
раски на деталях, обрабатываемых одновременно.
Химические способы получения золотистых пленок. Золо-
тистые пленки красивого цвета можно получить на меди и
латуни.
Раствор для получения золотистых пленок на медн
и латуни (г/л)
Гипосульфит натрия 125
Уксуснокислый свинец . . ... 40
Пленка золотистого цвета образуется при 35—40° С, а при
более высоких температурах (около 100° С) золотистый цвет
появляется на несколько секунд и сменяется синим. Уловить
золотистый цвет в это время очень трудно.
При составлении раствора каждый компонент растворяют
отдельно, а затем растворы смешивают перед самым употреб-
лением.
Раствор для получения золотистых пленок на латуни
(г/л)
Двухромовокислый натрий . . . 190—200
Серная кислота (d = 1,84) 9—10
Режим оксидирования: температура ра-
створа 18—25°С, продолжительность оксидирования 1—3
сек.
Золотистая пленка на латуни состоит из окисных соединений
и хроматов меди и цинка, толщина ее измеряется долями ми-
крона. Этот способ обработки латуни применяют для предохра-
нения ее от окисления на короткий срок в легких условиях
эксплуатации.
Получение цветных окрашенных пленок. На латуни можно
получить пленки голубого, зеленого и коричневого цветов.
Раствор для окрашивания латуни в голубой цвет (г/л)
Уксуснокислый свинец . . 15—30
Тиосульфат натрия .... .60
Уксусная кислота (ледяная) 30
Раствор для окрашивания латуни в зеленый цвет (г/л)
Никель-аммоннй сернокислый ................. 60
Тиосульфат натрия . ....................... 60
220
Раствор для окрашивания латуни в коричневый цвет
(г/л)
Хлористый калий........................ 45
Сернокислый никель....................... 20
Сернокислая медь . . ... 105
Температура указанных выше растворов соответственно
равна 80, 70 и 90—100° С.
Электрохимическое оксидирование меди под цвет золота.
Природа процесса при электрохимическом получении тонких
закисных пленок такая же, как при контактном оксидировании.
Детали являются катодом, анодами служат медные пластины.
Токовый режим приближается к тому, который устанавливается
при контактном оксидировании. Напряжение на штангах
0,7—0,9 в, при более высоком напряжении закисные пленки
не образуются. Плотность тока 0,01—0,02 а!дм2.
Преимущества электрохимического способа заключаются
в возможности точной регулировки получения цвета пленки
и соответственно в однотонности окраски, что особенно важно
при изготовлении изделий, собираемых из нескольких деталей,
например бытовых светильников. При контактном оксидирова-
нии получить такую однотонность не удается.
Электролит для оксидирования меди под цвет золота
(г/л)
Сернокислая медь марки х/ч............... 45
Едкий натр............................... 30
Сахар кусковой пищевой................... 60
Режим оксидирования: температура элект-
ролита 18—25°С, катодная плотность тока 0,01—0,02
а!дм.г, соотношение Sa: SK= 1 : 1.
Некоторые специалисты предлагают заменять сахар глице-
рином (40 г/л), однако ванна в этом случае работает менее
стабильно.
В зависимости от плотности тока и продолжительности
оксидирования поверхность меди может приобретать различную
окраску (табл. 17).
Приготовление электролита. В профильтрованный горячий
раствор сернокислой меди (в половинном объеме воды) добав-
ляют расчетное количество кускового сахара и перемешивают
до полного растворения. Затем в горячей воде растворяют
едкий натр. Растворам дают охладиться до комнатной темпе-
ратуры, после чего в раствор сахара и сернокислой меди не-
большими порциями добавляют разбавленный раствор едкого
натра. Нарушение порядка приготовления раствора приводит
к выпадению шлама (сахар, гидроокись меди, окись меди)
и порче электролита. После приготовления электролита его про-
рабатывают под током в течение 48 ч.
221
Таблица 17
Зависимость цвета окраски, получаемого при электрохимическом
оксидировании меди, от плотности тока
и продолжительности оксидирования z
Продолжительность оксидирования, мин Цвет пленки
при Дк = 0,01 а/дм3 (от — до) при Дк = 0,02 а/дл!3 (от — до»
2,0 0,7 Темно-бронзовый
2- 1,5 0,7—1,3 Фиолетовый
3,5—5,3 1,3—1,7 Синий
5,3 -6,3 1,7—2,7 Г олубой
6,3—8,5 2,7—3,3 Салатный '
9,5—12,0 3,3—5,5 Желтый
12,0—13,0 5,5-6,3 Золотисто-оранжевый
13,0—15,5 6,3—7,5 Красно-лиловый
15,5—17,0 7,5—8,3 Зеленовато-сн н нй
17,0—21,0 8,3—10,7 Зеленый
21,0—30,0 10,7—15,0 Розово-красный
Корректирование электролита Электролит корректируют
концентрированным раствором, содержащим 60 г/л сернокислой
меди, 45 г/л едкого натра и 90 г/л сахара кускового.
В ванну ежедневно добавляют 1 л корректировочного элек-
тролита на каждые 100 л рабочего раствора.
Неполадки при оксидировании меди под цвет золота. Разно-
тонность окраски на одной детали наблюдается при плохом
контакте детали с подвеской или большой концентрации едкого
натра.
Матовые пятна на окрашенной пленке являются следствием
плохой отмывки электролита после электрохимического окси-
дирования.
Синие пятна на поверхности обычно появляются при окси-
дировании медных покрытий, если покрытие проглянцовано до
стали.
Замедление процесса окрашивания свидетельствует об исто-
щении электролита.
Недоброкачественное покрытие снимают в 5%-ном растворе
аммиака.
Расход материалов на окрашивание (г/м2)
Сахар кусковой...................................2
Сернокислая медь................................10
Едкий натр.......................................7
222
ОКРАШИВАНИЕ МЕДИ И МЕДНЫХ
ПОКРЫТИИ СЕРНИСТЫМИ
СОЕДИНЕНИЯМИ
В настоящее время большое распространение получили су-
вениры из меди и ее сплавов, а также из стали, алюминиевых
и цинковых сплавов, выполненные различными способами. Ос-
новным видом декоративной отделки этих изделий является
оксидирование меди или медного покрытия сернистыми соеди-
нениями. Чаще всего для оксидирования применяют раствор
серной печени, дающий возможность получить декоративное
покрытие, напоминающее старую медь. При обработке на меди
образуются пленки красноватого цвета с различными опен-
ками — черным и коричневым. На Ленинградском монетном
дворе раствор серной печени готовят, спекая 19 г серы и 38 г
поташа. При этом получается зеленовато-коричневая масса.
Затем готовят раствор из 286 мл аммиака (25%-ного) и 714 мл
воды. Через этот раствор в течение 2—3 ч пропускают сероводо-
род. Затем раствор фильтруют через вату и растворяют в нем
указанное количество серной печени. Перед оксидированием
приготовленный концентрированный раствор разбавляют в 5 л
воды.
Предварительно обезжиренные и протравленные изделия
из меди или омедненные изделия погружают в горячую воду
на несколько минут для прогревания, а затем на 1—2 мин опу-
скают в раствор серной печени, нагретый до 80° С. Оксидирован-
ные изделия промывают в воде и затем крацуют латунными
щетками или растирают пемзой. При этом на поверхности изде-
лия создается переход темных (черных и коричневых в углубле-
ниях) и красноватых (на выступающих частях рисунка) цветов.
Для этой же цели можно применять сернистый аммоний (10—
15%-ный раствор), сернистый натрий и смеси полисульфидов.
Однако декоративный эффект в этом случае меньше, чем при
обработке изделий раствором серной печени.
ПАТИНИРОВАНИЕ МЕДИ
Процесс патинирования заключается в получении на поверх-
ности изделия пленки основной сернокислой меди, образую-
щейся на изделиях из меди в естественных условиях. Патиниро-
вание применяют также для декоративной отделки художествен-
ных и сувенирных изделий.
Изделия можно патинировать химическим и электрохимиче-
ским способами.
При химическом патинировании изделие сначала обрабаты-
вают в 26% ном растворе азотнокислой меди, а затем патини-
руют в слегка нагретом растворе для патинирования.
223
Раствор для химического патинирования (г)
Хлористый аммоний ... 64
Уксуснокислая соль меди . 132
Уксусная кислота (5%-ная) . 1 (л)
Патина, полученная электрохимическим способом, ближе по
составу к природной. Катодом при электрохимическом способе
является патинируемое изделие, анодом — медная пластина.
Электролит для электрохимического патинирования (г/л)
Сернокислая медь ... . .... 50
Хлористый аммоний . . ... 28
Хлористый натрий . . 14
Уксусная кислота . .12
Хлористый цинк - . . ... 6
Глицерин .......... . . 6
Режим патинирования: температура электро-
лита 18—25 С, катодная плотность тока 0,3—0,6 а/дм2,
продолжительность патинирования 5—10 мин.
После патинирования изделия промывают, сушат, выдержи-
вают 2—3 суток на воздухе, затем покрывают лаком.
ПОЛУЧЕНИЕ ЦВЕТНОГО
«КРИСТАЛЛИТА»
Получение цветного «кристаллита» основано на образовании
на поверхности оловянного покрытия «кристаллит» тонкого
грунтового слоя меди, который затем оксидируют до закиси.
Закисные пленки меди, интерферирующие свет, создают на ори-
ентированных в разных направлениях монокристаллах олова
очень эффектную декоративную поверхность, которую защи-
щают затем лаковой пленкой. Это покрытие применяют для от-
делки электроарматуры, сувенирных изделий, пудрениц, туалет-
ных приборов, кубков. Электролит для получения цветного
«кристаллита» предложен А. П. Эйчисом.
Электролит для получения цветного «кристаллита» (г/л)
Тетраборат натрия . 125—150
Сернокислая медь......................... 8—15
Режим электролиза: температура электроли-
та 35—40 С, начальная катодная плотность тока
0,1—0,2 а/дм? (на 1,5—2 мин), рабочая катодная плот-
ность тока 0,005—0,01 а/дм*.
Получение декоративного эффекта окрашенных закисных
медных пленок на олове во многом зависит от качества грунто-
вого слоя меди, осажденного на «кристаллите». При недоста-
точной толщине слоя меди пленки имеют неравномерную
окраску, обусловленную, по-видимому, несплошностью медного
слоя. Медное покрытие, толщина которого превышает некото-
224
рую предельную величину, снижает блеск и рельефность кри-
сталлов оловянного покрытия.
Оптимальные результаты дает осаждение на «кристаллите»
грунтового слоя меди при катодной плотности тока 0,1—0,2о/сЪи2
в течение 1,5—2 мин. После этого плотность тока снижают до
0,005—0,01 а! дм2 и процесс ведут до получения нужной окраски
«кристаллита». Смена цветов в этом случае такая же, как при
электрохимическом оксидировании меди.
Кристаллизация свободного тетрабората натрия начинается
при охлаждении электролита ниже 20° С.
Приготовление электролита. В теплой воде отдельно раство-
ряют сернокислую медь и тетраборат натрия (буру). Затем
первый раствор при помешивании небольшими порциями вводят
во второй. При обратном порядке приготовления медноборат-
ный комплекс не образуется, медь выпадает в осадок в виде
гидрата окиси.
Неполадки при получении цветного «кристаллита». Цветные
пленки получаются неравномерными, а на отдельных участках
поверхности «кристаллита» выделяется медь в том случае, если
применена слишком высокая плотность тока.
При отсутствии жесткого контакта детали с подвеской или
обеднении электролита медью цветная пленка не образуется.
Некоторые участки поверхности не окрашиваются, если в на-
чале процесса не дан толчок тока для образования грунтового
слоя меди. Смена цветов на пленке происходит очень быстро
при высокой температуре электролита и повышенной плотности
тока. Низкие температуры электролита и плотность тока замед-
ляют процесс окрашивания «кристаллита».
Некачественную цветную пленку без нарушения узора «кри-
сталлита» удаляют в 25 %-ном растворе аммиака. После этого
детали тщательно промывают в воде и снова повторяют процесс
окрашивания, начиная с получения грунтового слоя меди.
ОКРАШИВАНИЕ НИКЕЛЕВЫХ
ПОКРЫТИЙ
Пленки различного цвета на никелевых покрытиях получают
в декоративных целях. Для этого никелированные изделия обра-
батывают в растворах различных составов.
Раствор для окрашивания никелевых покрытии
в черный цвет (г/л)
Надсернокислый аммоний.........................200
Сернокислое железо (окисное)....... .10
Сернокислый аммоний . .......................100
Роданистый аммоний.......................... . 6
Режим обработки: pH раствора 1—2, темпе-
ратура 18—25° С.
225
Обработку изделий ведут до получения нужного цвета.
К. Ю. Паулавичюс предложил технологический процесс по-
лучения на никелевом покрытии пленок различных цветов.
Раствор для получения на никелевых покрытиях
пленок различных цветов (г/л)
Гипосульфит натрия . . . ....................240
Уксуснокислый свинец . . 25
Лимонная кислота...............................30
При такой обработке на поверхности никеля образуются тон-
кие пленки сернистого свинца. В зависимости от толщины
пленки поверхность никеля приобретает различную окраску
в результате интерференции света. Обработка изделий в тече-
ние 10 мин при комнатной температуре дает возможность полу-
чить пленку синего цвета. Повышение температуры уменьшает
время обработки.
Для составления раствора компоненты (раствор готовят из
химикатов марки х/ч) растворяют отдельно при комнатной тем-
пературе. Затем в раствор гипосульфита при помешивании вво-
дят сначала раствор уксуснокислого свинца, а потом лимонную
кислоту. При смешении растворов выпадает осадок. Раствору
дают отстояться в течение суток и отфильтровывают. Раствор
должен быть прозрачным, его помутнение указывает на разло-
жение солей.
ОКСИДИРОВАНИЕ
цинковых ПОКРЫТИЙ
Оксидирование применяют для придания цинковым покры-
тиям необходимого декоративного вида. Этот способ обработки
используют в автомобильной промышленности, приборострое-
нии и в производстве товаров бытового назначения. Оксидиро-
вание можно осуществлять химическим и электрохимическим
способами.
При химическом оксидировании цинковых покрытий в черный
цвет применяют три группы растворов, содержащих соли меди
и окислители, молибденовокислые соли и соли никеля.
Растворы для химического оксидирования цинковых
покрытий в черный цвет (г/л)
I. Сернокислая медь...................... .50
Марганцовокислый калий.............. ... 5
Режим оксидирования: температура рас-
твора 20—25° С, продолжительность оксидирования 4 мин.
II. Никель-аммоннй сернокислый........ . . 60
Хлористый аммоний....................... 60
Режим оксидирования: температура раство-
ра 18—25° С, продолжительность оксидирования 30—
—60 мин.
226
III. Молибдат аммония........................19
Уксуснокислый натрий...................... 6
Режим оксидирования: температура раство-
ра 18—23° С, продолжительность оксидирования до 10 сек,
IV. Молибдат аммония.........................19
Щавелевая кислота........................4,5
Режим оксидирования: температура раство-
ра 18—25 С, продолжительность оксидирования 5—беек.
Полученные пленки промывают, сушат и промасливают.
Более прочные, плотные пленки глубокого черного цвета по-
лучают электрохимическим путем, причем в зависимости от со-
става раствора изделия можно обрабатывать на аноде и на
катодё.
Электролит для анодного оксидирования цинковых
покрытий в черный цвет (г/л)
Едкий натр....................................50
Двухромовокислый натрий ....................... 5
Режим оксидирования: температура электро-
лита 18—25е С, анодная плотность тока 1,0—1,5я/дл2,
продолжительность оксидирования 3—4 мин.
Детали в этом электролите являются анодом, а пластины из
нержавеющей стали — катодом. При составлении электролита
компоненты растворяют отдельно и вводят раствор двухромово-
кислого натрия при помешивании в раствор щелочи.
Корректирование электролита заключается в поддержании
установленной концентрации компонентов. Недостаток едкого
натра влияет на внешний вид оксида — пленка получается не
черной, а коричневой. После оксидирования детали промывают,
сушат и промасливают.
Электролит для катодного оксидирования цинковых
покрытий в черный цвет (г/л)
Молибденовокислый аммоний......................20
Уксуснокислый натрий...........................10
Режим оксидирования: температура электро-
лита 18—25е С, катодная плотность тока 0,05а/дм*, продол-
жительность оксидирования 5—7 мин, аноды никелевые.
Для декоративной отделки товаров широкого потребления
рекомендуется технологический процесс двухцветного оксидиро-
вания цинковых покрытий, разработанный А. П. Эйчисом с со-
трудниками. На оцинкованные гальваническим способом детали
по трафарету или напылением наносят с помощью цапон-лака
узор или рисунок (вязкость лака 10 сек по ВЗ-4). При этом
отдельные участки цинкового покрытия, на которые попал лак,
не оксидируются. Обработанные таким образом детали посту-
пают на электрохимическое анодное оксидирование в указанном
выше электролите.
После оксидирования детали промывают, сушат при 120° С
в течение 50 мин и покрывают из пульверизатора лаком УВЛ-3
(вязкость лака 35—40 сек по ВЗ-4).
227
Те места, на которые был предварительно нанесен цапон-лак,
не подвергаются оксидированию и сохраняют серебристо-серый
цвет цинкового покрытия. Остальная поверхность имеет черный
цвет оксидированного цинка. Последующее покрытие всей по-
верхности лаком УВЛ-3 придает ей блеск и обеспечивает до-
полнительную защиту от коррозии и механических воздействий.
Поверхность цинковых покрытий с нанесенной пленкой на-
поминает горячую эмаль и имеет красивый серо-черный цвет.
ОКСИДИРОВАНИЕ СЕРЕБРА
Изделия из серебра или посеребренные в декоративных це-
лях отделывают под «старое» серебро. При воздействии серни-
стых соединений на поверхности серебра или серебряного по-
крытия образуется пленка сернистого серебра. В зависимости
от толщины пленки, состава раствора, из которого ее осаждают,
и способа последующей обработки могут быть получены пленки
разного цвета и тона — от густо-черного до голубовато-дымча-
того и коричневого.
Усиление разности тонов и сочетание блестящего и матового
покрытий, что достигается крацовкой изделий или растиркой
пемзой, порошком отмученного мела и т. п., повышают декора-
тивный эффект отделки.
Декоративная отделка под «старое» серебро повторяет ста-
ринный русский прием декоративной отделки металлов нанесе-
нием черни — сплава серебра, меди и свинца в присутствии
серы. В настоящее время для отделки под «старое» серебро при-
меняют оксидирование изделий в разнообразных растворах, наи-
более распространенным из которых является раствор серной
печени. Кроме раствора серной печени, приготовляемого из по-
таша и серы, описанного выше, для отделки серебра исполь-
зуют и другие растворы, содержащие серную печень (5 г/л)
и углекислый аммоний (10 г/л) или серную печень (15 г/л) и
хлористый аммоний (40 г/л).
Эти растворы наносят на поверхность серебряных и сере-
брённых изделий тампоном. Лучшие результаты достигаются
при погружении изделий в нагретый до 80—90° С раствор. Затем
изделие растирают тампоном, смоченным в растворе цианистого
калия (30 г/л) или в растворе, содержащем двууглекислый на-
трий (25 г/л) и хлористый натрий (10 г/л). При этом темная
пленка с выпуклых мест изделия снимается, а в углублениях
остается, в результате получается переход тонов от светлого
через серый к темному. Такой же результат дает крацовка или
растирка изделий пемзой, причем эффект «старого» серебра
здесь еще более усиливается, так как поверхность серебра на
выпуклых участках становится блестящей.
228
I л а в a V
ФОСФАТИРОВАНИЕ СТАЛИ
Фосфатированием называется процесс получения на поверх-
ности стали тонкой пленки нерастворимых фосфатов железа,
цинка или марганца. Эта пленка эластична и прочно сцеплена
с основным металлом. Толщина ее может достигать 40 мк. Фос-
фатная пленка довольно пориста и поэтому хорошо наполняется
маслом и служит прекрасным грунтом под лакокрасочные по-
крытия.
Фосфатная пленка обладает и рядом других ценных качеств:
она жаростойка и морозостойка, является достаточно хорошим
диэлектриком. По внешнему виду пленки имеют цвета от светло-
серого до черного. Механическая прочность фосфатных пленок
ограничена.
Основная область применений фосфатных покрытий иа
стали — грунт под лакокрасочные покрытия. В меньшей сте-
пени фосфатные покрытия применяются для изоляции при азо-
тировании, для приработки деталей, работающих на трение, и
при протяжке металлов. Для декоративной отделки их не ис-
пользуют.
При взаимодействии фосфорной кислоты с двухвалентным
железом может образоваться три вида солей: монофосфат же-
леза, бифосфат железа и трифосфат железа. Бифосфат и осо-
бенно трифосфат железа практически нерастворимы и образуют
на поверхности металла пленку. Фосфаты железа не обладают
достаточными защитными свойствами, поэтому для фосфатиро-
вания применяют фосфаты марганца и цинка, защитная способ-
ность которых намного выше.
При взаимодействии железа с монофосфатом цинка в при-
сутствии свободной фосфорной кислоты образуются нераство-
римые би- и трифосфаты металлов. При этом обильно выде-
ляется водород до тех пор, пока не заканчивается образование
пленки.
Процесс идет медленно, и для его ускорения в растворы для
фосфатирования вводят специальные добавки, чаще всего соли
азотной и азотистой кислот. Кроме ускорения процесса образо-
вания пленки, введение ускорителей резко уменьшает выделе-
ние водорода и тем самым снижает опасность наводораживания
металла, а также ограничивает шламообразование, которое
229
в растворах без ускорителей настолько велико, что ухудшает
качество пленки и быстро выводит раствор из строя.
В последние годы значительное распространение приобрело
фосфатирование алюминия (см. главу VI «Отделка алюминия
и его сплавов»).
РАСТВОРЫ ДЛЯ ФОСФАТИРОВАНИЯ
СТАЛИ
Для фосфатирования стали применяют препарат «Мажеф»,
который состоит из смеси монофосфатов железа и марганца.
Концентрация препарата в растворе для фосфатирования
27—30 г/л.
На качество фосфатных пленок влияет состав раствора, тем-
пература и продолжительность фосфатирования.
Оптимальная температура фосфатирования 90—98° С. Пони-
жение температуры значительно замедляет процесс и снижает
адгезию фосфатного покрытия с металлом. С повышением тем-
пературы увеличивается пористость и снижается качество
пленки.
Продолжительность фосфатирования составляет 60—120 мин,
окончание процесса определяют по прекращению газовыделения.
Для приготовления раствора в горячей воде растворяют
необходимое количество препарата «Мажеф» и готовый раствор
нагревают до кипения при непрерывном перемешивании. Затем
через 30—40 мин раствор остужают, дают отстояться и опреде-
ляют в нем свободную кислотность. Повышенное содержание
свободной кислоты вредно влияет на качество фосфатных пле-
нок. Поэтому избыток кислоты осаждают, добавляя 0,1 г/л
окиси кальция на каждую 0,1 избыточной «точки»* кислотности.
Раствор перемешивают, дают отстояться и декантируют в ра-
бочую ванну.
Подготовка изделий под фосфатирование включает гидро-
пескоструйную или дробеструйную очистку. При этом качество
фосфатной пленки получается очень высоким. Однако не все
детали можно подвергать такой обработке. В этом случае при-
меняют обычную подготовку для стали — обезжиривание, трав-
ление, нейтрализацию.
После фосфатирования на детали наносят лакокрасочные по-
крытия или промасливают фосфатную пленку веретенным или
машинным маслом.
* «Точкой» называется условная единица измерения кислотности, со-
ответствующая числу миллиметров 0,1 N раствора едкого натра, затрачен-
ного на титрование 10 мл раствора. Общую кислотность определяют в при-
сутствии фенолфталеина, свободную — в присутствии метилоранжа.
230
УСКОРЕННОЕ
ФОСФАТИРОВАНИЕ
Для ускоренного фосфатирования можно применять горячие
и холодные растворы.
Горячее фосфатирование. Основными компонентами раствора
для горячего фосфатирования являются монофосфат цинка,
азотнокислый цинк и фосфорная кислота.
i Раствор для горячего фосфатирования (г/л)
Монофосфат цинка........................ ... 35—37
Азотнокислый цинк ........................ . 50—53
Ортофосфорная кислота (свободная)...........15—16
Режим фосфатирования: общая кислотность
раствора 65—75 точек, свободная кислотность 12—15 то-
чек, соотношение общей кислотности к свободной 5:1 —
6:1, температура раствора 85—95° С, продолжительность
фосфатирования 15—20 мин, толщина слоя 1—3 мк.
Приготовление раствора. Н. Б. Сцибровская рекомендует
приготовить два концентрата, из которых первый служит для
составления, второй — для корректирования раствора. При со-
ставлении концентрата № I используют деминерализованную
воду.
Концентрат № 1 (г/л)
Монофосфат цинка . . . ........... 370—380
Азотнокислый цинк......................... 550—560
Ортофосфорная кислота.............. 140—150
Отдельно растворяют в теплой (30—40° С) воде монофосфат
цинка и азотнокислый цинк, оба раствора сливают вместе, затем
добавляют кислоту.
Концентрат № 2 (г/л)
Монофосфат цинка . ................. 460—480
Азотнокислый цннк ... ......... . 470—490
Ортофосфорная кислота.....................175—180
Концентрат № 2 готовят на деминерализованной воде и
в том же порядке, что и концентрат № 1.
Для составления рабочего раствора фосфатирования на каж-
дые 100 л раствора берут 91 л воды, 9 л концентрата № 1 и 0,5 л
концентрата № 2.
Раствор для фосфатирования корректируют ежедневным вве-
дением концентрата № 2.
Неполадки при ускоренном фосфатировании. Время фосфа-
тирования увеличивается при избытке в растворе свободной кис-
лоты. Усиленное шламообразование, грубая кристаллическая
структура пленки, иногда прекращение ее образования вызы-
ваются недостатком в растворе свободной кислоты.
Качество пленки ухудшается при снижении температуры
раствора.
231
Наличие в растворе мышьяка прекращает процесс фосфати-
рования. Вредными примесями, кроме мышьяка, являются ионы
хлора и сульфата.
При всех этих неполадках фосфатная пленка не выдерживает
испытания на белый штрих. Белый штрих служит основным кри-
терием качества пленки и появляется на покрытии, если про-
вести по нему ногтем.
Серый осыпающийся налет на пленке появляется при повы-
шении температуры электролита или температуры сушки и удли-
нении времени фосфатирования.
Технология горячего фосфатирования. Подготовленные соот-
ветствующим образом детали завешивают в ванну фосфатирова-
ния на подвесках из стали так, чтобы избежать образования га-
зовых мешков. Желательно во время фосфатирования передви-
гать детали в ванне.
После фосфатирования детали промывают в холодной про-
точной воде, затем в горячей и сушат при ПО—120° С. Темпера-
тура сушки имеет важное значение: повышение температуры
приводит к образованию на поверхности пленок серого стираю-
щегося налета.
Для повышения коррозионной стойкости пленки обрабаты-
вают в растворах, содержащих 70—90 г/л бихромата калия или
натрия. Время обработки 10—30 мин при 70—90° С. Затем де-
тали промывают в холодной и горячей воде -и сушат.
Промасливание также повышает защитные свойства пленок.
Для промасливания используют пушсало, веретенное масло № 2,
машинное масло № 2.
Холодное фосфатирование. Фосфатирование осуществляют
в растворах со специальными активизирующими добавками при
температуре 15—25° С. Фосфатные пленки, полученные этим
способом, имеют мелкозернистую структуру, светлый оттенок,
толщина их не превышает 6 мк. Холодные растворы позволяют
фосфатировать детали струйным методом и дают значительную
экономию энергии. Использование холодных растворов улуч-
шает санитарные условия работы.
Растворы для холодного фосфатирования (г/л)
I. Препарат «Мажеф» . . . 60—65
Азотистокислый цинк . 4—6
Окись цинка . . 6—8
Фтористый натрий . 4—6
Режим фосфатирования: pH раствора 3,2—
3,4, температура 20-30' С, продолжительность фосфати-
рования 30—40 мин.
II. Монофосфаг цинка . . 9—10
Азотнокислый цинк . . 83—95
Ортофосфорная кислота ... 18—19
Углекислый натрий (безводный) . . 4,5—5,0
232
Едкий натр . . 4,5—5,0
Азотистокислый натрий ...........0,3—0,4
Режим ф о с ф а т и р о'в а и и я: pH раствора 2,3—
2,5, общая кислотность 60—65 точек, температура 18—
30° С, продолжительность фосфатирования 10—15 мин.
Раствор для холодного фосфатирования также можно гото-
вить из концентратов.
Концентрат № 1 (г/л)
Монофосфат цинка . . 75—83
Азотнокислый цинк ... . 700—708
Ортофосфорная кислота . . 150—158
• Углекислый натрий (безводный) . . 37—40
Для приготовления концентрата № 1 используют деминера-
лизованную воду. Раствор составляют так же, как описано при
горячем фосфатировании.
Концентрат № 2 (г/л)
Едкий натр............................. 280—285
Приготовление раствора. При составлении 100 л раствора
берут 85 л деминерализованной воды, 12 л концентрата № 1,
потом добавляют при перемешивании 1,6 л концентрата № 2
и доводят объем раствора до 100 л. Затем в раствор вводят
30—40 г азотистокислого натрия.
Для корректирования раствора приготовляют концен
трат № 3.
Концентрат № 3 (г/л)
Монофосфат цинка...........................180—185
Азотнокислый цинк.......................... 575—580
Ортофосфорная кислота......................115—120
Углекислый натрий (безводный).............. 15—17
Корректирование раствора. Раствор для холодного фосфа-
тирования корректируют добавлением концентрата № 3 (0,2 л
на каждые 100 л рабочего раствора для изменения кислотности
на 1 точку). Азотистокислый натрий добавляют по данным
анализа.
УДАЛЕНИЕ
НЕДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ
ФОСФАТНЫХ ПОКРЫТИЙ
Недоброкачественные фосфатные покрытия можно удалять
в растворах серной или соляной кислот (концентрация 10—15%)
при 30—40° С в течение 1—3 мин.
Глава VI
ОТДЕЛКА АЛЮМИНИЯ
И ЕГО СПЛАВОВ
Алюминий — металл серебристо-белого цвета. Атомный вес
26,98, удельный вес 2,7 г/см3, температура плавления 660° С,
электрохимический эквивалент 0,34 г/а-ч, нормальный потен-
циал — 1,66 в.
Алюминий обладает рядом ценных физико-химических и ме-
ханических свойств: низким удельным весом, большой проч-
ностью, высокой коррозионной стойкостью, хорошей технологич-
ностью.
Широкое применение алюминия и его сплавов в самолето-
строении, машиностроении, приборостроении объясняется не
только его ценными физико-механическими и химическими свой-
ствами, но и возможностью с помощью отделки придать дета-
лям и изделиям из алюминия дополнительные качества: повы-
сить износостойкость, термостойкость, создать определенные
электрические параметры, улучшить отражательную способ-
ность и т. д.
Алюминий и его сплавы за последние годы нашли широкое
применение в производстве различных предметов бытового на-
значения — электроарматуры, посудо-хозяйственных изделий,
предметов санитарии, металлогалантереи, ювелирных изделий
и др., алюминиевые сплавы занимают значительное место в ху-
дожественной промышленности, вытесняя бронзу. Это стало воз-
можным благодаря разработке ряда защитно-декоративных по-
крытий, надежно защищающих алюминий в различных условиях
эксплуатации и придающих ему красивый внешний вид.
Поверхность алюминия и его сплавов всегда покрыта естест-
венной окисной пленкой, обладающей защитными свойствами и
сдвигающей электрохимический потенциал алюминия в сторону
электроположительных значений, однако естественная окисная
пленка очень тонкая и поэтому не может служить достаточной
защитой от коррозии.
Искусственную окисную пленку на алюминии можно полу-
чить химическим или электрохимическим методом, причем в про-
цессе создания искусственной окисной пленки ей могут быть
приданы различные свойства: большая или меньшая твердость,
234
пористость, разнообразные электрические свойства и др. По-
этому оксидирование является наиболее распространенным ви-
дом отделки алюминия и его сплавов.
Дополнительные качества алюминию придают гальваниче-
ские покрытия.
Для отделки алюминия используют также фосфатные пленки,
а для части изделий из алюминия может быть применено только
полирование с последующей защитой лаками.
АНОДНОЕ
ОКСИДИРОВАНИЕ
АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ
Анодное оксидирование применяют для защиты алюминия от
коррозии и придания ему декоративного внешнего вида и опре-
деленных электрических свойств, для повышения износостой-
кости алюминия и сохранения на длительное время его отража-
тельной способности, в качестве тепловой изоляции, подслоя под
гальванические покрытия и в качестве грунта под лакокрасоч-
ные покрытия.
Искусственные окисные пленки на алюминии можно полу-
чить химическим или электрохимическим путем. Однако химиче-
ским путем не удается создать толстые пленки и придать им
определенные свойства. Окисные пленки, полученные анодным
оксидированием, значительно лучше по адгезии, коррозионной
стойкости и декоративности химических окисных покрытий.
Качество полученных окисных пленок зависит от состава
обрабатываемого сплава, природы электролита и режима элек-
тролиза.
При анодном оксидировании происходит одновременно два
процесса — образование окисной пленки на аноде и растворение
ее электролитом анодирования.
Так как окисная пленка является диэлектриком, то получе-
ние ее возможно только в том случае, если скорость растворения
пленки будет меньше скорости ее образования, в то же время
наличие пор в пленке, обусловленных травлением электролита,
обеспечивает течение анодного процесса. В электролитах, обла-
дающих слабым растворяющим действием, образуются тонкие
компактные пленки, рост которых прекращается, когда весь
анод покрывается пленкой. Если электролит обладает слабым
травящим действием, образование пленки продолжается, но
скорость процесса уменьшается с увеличением толщины пленки,
и наступает такой период, когда скорость образования пленки
становится равной скорости ее растворения, и толщина пленки
остается постоянной.
235
Если образуется пленка, не имеющая прочного сцепления
с анодом, то наблюдается процесс электрополирования.
Анодные пленки с химической точки зрения состоят из окиси
алюминия А12О3, гидратированной особенно в верхних слоях.
По структуре пленки двухслойны: первый внутренний слой,
примыкающий к металлу,— тонкий беспористый, второй внеш-
ний, образующийся -------------- --------" -------
на
Рис. 10 Структура и се-
чение окисной ячейки,
полученной при анодиро-
вании в фосфорной кис-
лоте. Показаны размеры
поры, барьерного слоя.
толщина стенки (увели
чение в 5000х).
внутреннем,—толстый пористый.
Тонкий беспористый внутренний слой
называется барьерным. Его толщина яв-
ляется функцией приложенного напряже-
ния (формирующего напряжения, как его
называют), и если этот слой не раство-
ряется, то его толщина, как установлено,
составляет 14 А/е. Барьерный слойэлект-
рически компактен и пропускает ток
только благодаря имеющимся дефектам.
Этот ток называют током утечки и по его
величине судят о качестве барьерного
слоя.
Толщина пористого слоя зависит при
прочих равных условиях от состава элект-
ролита и режима анодирования. Чем
больше травящее действие электролита,
тем меньше толщина пористого слоя,
больше пористость (относительная пори-
стость в процентах, а не диаметр пор).
Пористая пленка обладает большой ад-
сорбционной способностью, что позволяет
наполнять пленку красителями, лаками
и т. п.
Исследования с помощью электронного микроскопа позво-
лили установить структуру окисной пленки. Келлер, Хюнтер и
Робинзон показали, что пленка имеет ячеистую структуру.
В центре каждой ячейки находится пора, доходящая до барьер-
ного слоя (рис. 10). Размеры ячеек зависят от формирующего
напряжения и вычисляются по уравнению
С = 2WE + Р,
где С — размер ячейки, А;
W — толщина стенки. А;
Е — формирующее напряжение, в;
Р — диаметр поры, А.
Советскими исследователями было доказано, что строение
пленки значительно сложнее. В электролитах со слабым раство-
ряющим действием при изменяющемся в процессе анодирования
напряжении пористая структура пленок меняется, четкой цент-
236
рально расположенной поры в каждой ячейке нет, а образуется
разветвленная система пор.
В настоящее время существует предположение, что окисная
пленка имеет трехслойную структуру — барьерный, диэлектриче-
ский и пористый слои.
Кроме процессов образования окисла и его растворения, при
анодировании протекают вторичные реакции, обусловленные ха-
рактером электролита.
Электролиты для анодирования обладают высокой рассеи-
вающей способностью, что объясняется более высоким сопротив-
лением пленки по сравнению с сопротивлением электролита.
ВЛИЯНИЕ исходного
МАТЕРИАЛА НА ПРОЦЕСС
АНОДИРОВАНИЯ
Чистый алюминий лучше поддается анодированию, чем его
сплавы. Примеси в сплавах в процессе анодирования могут рас-
творяться, окисляться или оставаться неизменными.
Кремний, входящий в ряд сплавов, не окисляется и не рас-
творяется во время анодирования, а остается в пленке в виде
серо-черного порошка. На сплавах со значительным количест-
вом кремния не удается получить декоративных пленок.
Медь, магний, железо, марганец находятся в алюминиевых
сплавах в виде интерметаллических соединений типа CuAI2,
FeAl3, Al — Fe — Si, MnAl и др. Указанные соединения меди и
магния при анодных процессах растворяются быстрее, чем алю-
миний, поэтому на сплавах, содержащих эти соединения, трудно
нарастить толстые окисные пленки, и покрытие получается
шероховатым и пористым. Присутствие марганца и железа
в сплавах алюминия приводит к получению пленок с плохой
прозрачностью и окрашенных.
Значительное влияние на качество пленки оказывает также
гетерогенность сплавов.
Самые толстые пленки можно получить на чистом алюми-
нии. Чем больше легирующих добавок в сплаве, особенно тяже-
лых металлов, тем меньше толщина пленки, которую удается на
них образовать.
Анодной обработке лучше поддаются деформируемые, чем
литейные, сплавы: наличие большого количества кремния, по-
ристость делают последние менее пригодными для анодирова-
ния, особенно декоративного.
По данным М. Шенка, максимальное содержание легирую-
щих добавок в алюминиевых сплавах, используемых для деко-
ративного анодирования, не должно превышать приведенных
ниже величин.
237
Легирующие добавки в сплавах, Н
Железо............................ • 0,5
Кремний................... 2—3
Медь ............................... 1—2
Марганец............................ 0,5—0,8
Магний.................................. 7
Цинк.................................... 6—8
Хром.......................... ..... 0,3
Титан . . 0,3
Анодирование выявляет многие дефекты металла — нерег-
ламентированный прокат и др. Материалы с такими дефектами
нельзя подвергать декоративному анодированию.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА И ОБЛАСТЬ
ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
ДЛЯ АНОДИРОВАНИЯ
Для анодирования алюминия и его сплавов используют сер-
ную, хромовую, щавелевую кислоты, а также электролиты, со-
держащие комбинации тех и других кислот. В специальных це-
лях для анодирования применяют борную кислоту, сульфосали-
циловую, ортофосфорную и др.
Наиболее распространенным является анодирование в сер-
ной кислоте. Дешевизна исходного материала для составления
электролита, работа при низких температурах и напряжениях,
возможность получения твердых прозрачных пленок, широкий
диапазон сплавов, которые можно обрабатывать в серной кис-
лоте, обусловили ее преимущество перед другими электролитами
анодирования. Процесс анодирования в серной кислоте легко
автоматизировать. Анодирование в серной кислоте не приме-
няют для изделий сложной конфигурации, сварных и клепаных,
так как электролит трудно отмывается в этих случаях и в даль-
нейшем вызывает коррозию основного металла. Недостатком
сернокислотных электролитов является высокое травящее дейст-
вие на окисную пленку, возрастающее с повышением темпера-
туры. Поэтому для получения толстых пленок необходимы хо-
лодильные установки, поддерживающие низкую температуру
электролита. Пленки, полученные в сернокислотном электро-
лите, достаточно пористы и малоэластичны.
Хромовокислый электролит анодирования широко исполь-
зуют для отделки сварных и клепаных узлов, деталей сложной
конфигурации. Пленки, полученные из этого электролита, мало-
пористы, обладают более высокими защитными свойствами и
пластичностью, чем полученные в серной кислоте. Износостой-
кость их значительно ниже, чем у сернокислотных пленок.
Пленки из хромовокислого электролита недостаточно прозрачны..
238
окрашиваются в процессе анодирования и малодекоративны.
Хромовокислый электролит обладает значительно меньшим тра-
вящим действием, чем сернокислый. При использовании в элек-
тролитах на основе хромовой кислоты ступенчатого напряжения
можно получить качественно новые окисные пленки, называемые
эматаль-пленками.
В хромовых электролитах нельзя оксидировать сплавы, со-
держащие свыше 5% меди или других тяжелых металлов,
а также значительное количество кремния. Оксидирование в хро-
мовой кислоте требует большего расхода электроэнергии, чем
в серной.
Щавелевокислые электролиты позволяют получать телстые,
эластичные пленки и обрабатывать большое количество спла-
вов. Покрытия имеют разный цвет, от светлого до темно-бронзо-
вого, в зависимости от состава сплава. Для получения толстых
пленок в щавелевой кислоте не требуется специальных приспо-
соблений для нагревания или охлаждения. Электролит не вызы-
вает в дальнейшем коррозии металла. При определенных усло-
виях в щавелевой кислоте со специальными добавками можно
получить покрытия типа эматаль. Стоимость анодирования
в щавелевой кислоте как по используемым материалам, так и по
расходу электроэнергии наиболее высокая.
Борную кислоту и сульфосалициловую применяют в основ-
ном для получения пленок с высокими диэлектрическими свой-
ствами.
Анодирование в фосфорной кислоте используют в качестве
подслоя под нанесение гальванических покрытий.
АНОДИРОВАНИЕ
В СЕРНОЙ КИСЛОТЕ
При анодировании чистого алюминия в серной кислоте на
его поверхности образуются прозрачные пленки. Серная кислота
обладает сильным травящим действием, которое значительно
увеличивается с повышением температуры.
Для того чтобы получить толстые пленки при анодировании
алюминия в серной кислоте, приходится применять специальные
режимы — охлаждение электролита или изделия.
Обычно для анодирования используют 15—20%-ную серную
кислоту, однако можно применять серную кислоту 5—22 %-ной
концентрации. Скорость образования пленки больше в разбав-
ленных кислотах, повышается она также с увеличением анодной
плотности тока и уменьшением температуры электролита.
Обычный режим для получения декоративных пленок с тол-
щиной 6—9 мк, прозрачных, хорошо окрашивающихся: темпера-
239
тура 13—25° С, напряжение 12 в, анодная плотность тока 0,8—
1,5 а]дм2. Катоды свинцовые.
Для приготовления электролита используют аккумуляторную
кислоту.
Вредными примесями при анодировании являются ионы
хлора. При содержании 0,1 г/л ионов хлора в электролите про-
исходит травление анодируемых изделий. Не менее вредное
влияние оказывают ионы азотной кислоты. В процессе анодного
оксидирования в электролите накапливаются алюминий и леги-
рующие его добавки — медь, кремний и др. (кремний в электро-
лите находится во взвешенном состоянии). Максимально допу-
стимое количество ионов в сернокислом электролите (г/л): алю-
миния— 25, азотной кислоты — 0,2, соляной кислоты — 0,1.
Приготовление электролита заключается в доведении серной
кислоты до нужной концентрации, а корректирование — в под-
держании этой концентрации. При накоплении в электролите
более 25 г/л алюминия электролит заменяют.
ТЕХНОЛОГИЯ ДЕКОРАТИВНОГО
АНОДИРОВАНИЯ
При анодировании декоративный эффект может быть полу-
чен следующими способами.
И м и т а ц и я з о л от а на алюминии. Для получения на
алюминиевых изделиях покрытия, имитирующего золото, исполь
зуют метод анодного оксидирования. Условием получения та-
кого покрытия является, во-первых, образование прозрачных
бесцветных окисных пленок, хорошо наполняющихся красителем,
во-вторых, сохранение зеркальной поверхности металла, не туск-
неющей при анодном оксидировании. Этим требованиям отве-
чают пленки, полученные на алюминии высокой чистоты и на
сплавах АД-1, АМг при анодировании в серной кислоте после
предварительного электрополирования. Механического полиро-
вания в данном случае недостаточно, так как блеск, полученный
этим способом, уменьшается после анодирования.
Процесс ведут в 15—20%-ном растворе серной кислоты при
13—23° С, анодной плотности тока 0,8—1,5 а/дм2 и напряжении
12 в. Толщина пленок 6—9 мк.
Подготовка поверхности алюминия состоит из следующих
операций: 1) механического полирования белыми полироваль-
ными пастами при больших гладких поверхностях без наката и
узора; 2) химического обезжиривания в растворе, не травящем
алюминий (если поверхность отполирована механическим пу-
тем), или в обычном растворе для механического обезжири-
вания алюминия; 3) осветления (состава полировальных паст
240
и растворов для обезжиривания и осветления, а также режимы
обработки описаны в главе II).
После подготовки детали завешивают в ванну анодирования
на подвесках из титанового сплава Т-9. При отсутствии титана
подвески изготавливают из алюминиевого сплава, предпочти-
тельно той же марки, что и детали. Преимущество титановых
подвесок заключается в том, что они не покрываются окисной
пленкой, как алюминиевые подвески, и поэтому служат очень
долго, тогда как с алюминиевых подвесок после каждого цикла
анодирования необходимо снимать анодные пленки, что быстро
выводит их из строя.
После анодирования детали промывают в проточной воде,
затем в дистиллированной воде и наполняют в растворах орга-
нических красителей. Подбором соответствующей комбинации
красителей (оранжевого для алюминия, желтого, розового и
черного) можно получить цвет, напоминающий золото нужной
пробы (см. раздел «Окрашивание пленок» этой главы).
После крашения изделия промывают и подвергают уплотне-
нию (см. раздел «Уплотнение пленок» этой главы).
К неполадкам в работе электролита можно отнести образо-
вание тонких, рыхлых мажущих, матовых малопрозрачных пле-
нок и растравливание пленки и поверхности металла
При плохом контакте детали с подвеской образуются тонкие
окисные пленки, интерферирующие свет, а повышенная темпера-
тура электролита приводит к образованию рыхлой мажущей
пленки.
Матовые малопрозрачные пленки получаются при повышен-
ных плотности тока и напряжении.
Растравливание пленки и поверхности металла может обус-
ловливаться высокой температурой электролита, завышенной
концентрацией серной кислоты, присутствием в электролите
ионов хлора и аниона азотной кислоты.
Эмалевидное оксидирование. Этот вид оксидирова-
ния является разновидностью сернокислотного анодирования.
При эмалевидном оксидировании исключается процесс электро-
полирования, подготовка поверхности состоит из механической
полировки, матирования, затем идут операции анодирования,
окраски, уплотнения и подполировки пленки. При этом на по-
верхности алюминия образуется почти непрозрачная пленка,
скрывающая текстуру металла и напоминающая по своему
внешнему виду силикатную горячую эмаль. Эмалевидным окси-
дированием могут быть отделаны изделия из алюминия и его
сплавов АД-1, АМг, АМц. Этот вид покрытия может быть ис-
пользован при изготовлении металлогалантереи, электроарма-
туры, сувениров и других товаров широкого потребления.
Технологический процесс эмалевидного оксидирования со-
стоит из следующих операций: механической полировки при
9 МП. Грачева 241
необходимости матирования в растворе, содержащем едкий
натр и хлористый натрий (см. главу II, раздел «Подготовка
алюминия»).
После матирования изделия осветляют и анодируют в 20%-ной
серной кислоте при 18—25° С и плотности тока 1,5—1,8 а/дм2
в течение 1 ч.
Особое внимание должно быть обращено на температуру
электролита: при температуре выше 25° С образуется рыхлая
пленка и эмалевидная пленка не получается.
Изделия из алюминия окрашивают наполнением окисной
пленки в водных растворах органических красителей при 50—
90° С. Лучшие результаты получаются при окраске в темные
тона — черный, темно-красный, темно-зеленый, синий.
Затем изделия промывают, уплотняют, сушат и окрашенную
пленку подполировывают на хлопчатобумажных кругах со стеа-
рином. Пленка полируется легко, приобретая блеск силикатных
эмалей. После полирования изделия протирают ветошью, смо-
ченной в бензине, а затем чистой сухой ветошью.
К неполадкам в работе при эмалевидном оксидировании от-
носятся: растравливание поверхности, недостаточное осветление,
появление радужной пленки и др.
Высокая температура раствора, повышенная концентрация
щелочи и увеличение времени матирования могут вызывать рас-
травливание поверхности при матировании.
Недостаточное осветление обычно обусловливается низкой
концентрацией азотной кислоты и малым временем осветления.
Радужная пленка (тонкая, интерферирующая свет) обра-
зуется при плохом контакте детали с подвеской, а рыхлая мажу-
щаяся — при высокой температуре электролита.
Недостаточная толщина пленки, низкая температура раствора
для крашения и неправильное значение pH этого раствора при-
водят к образованию светлых тонов окраски.
Вымывание красителя и белесые следы, остающиеся после
уплотнения, обусловлены недостаточной толщиной окисной
пленки, изменением pH воды при уплотнении.
Частичная проглянцовка пленки на заключительной операции
полирования может явиться следствием недостаточной толщины
пленки либо чрезмерного усилия при полировании.
ТВЕРДОЕ (ГЛУБОКОЕ)
АНОДИРОВАНИЕ
К твердому (глубокому) анодированию относят получение
окисных пленок толщиной не менее 40 мк.
Н. Д. Томашов с сотрудниками показал возможность образо-
вания толстых окисных пленок анодированием алюминия в сер-
ной кислоте при снижении температуры электролита. Процесс
242
оксидирования ведут в 20%-ной серной кислоте при 1—3°С и
анодной плотности тока 2—5 а!дм2. По мере роста пленки на-
пряжение повышают от 23 до 120 в и за 4 ч наращивают пленку
толщиной 250 мк. Такие пленки обладают высокой износостой-
костью, теплостойкостью и антифрикционными свойствами. Их
можно получить на технически чистом алюминии и сплавах АМг
и АМц. Для сплавов оптимальная концентрация кислоты 100 г/л.
Напряжение при окислении сплавов требуется меньшее, чем при
работе с технически чистым алюминием.
Пористость толстослойных окисных пленок на технически
чистом алюминии составляет 20%, а на сплавах — до 35%.
Твердое анодирование может заменить хромирование, оно
дешевле, адгезия покрытий, полученных твердым анодирова-
нием, и их антифрикционные свойства лучше, чем у хромовых.
Даже при значительных деформациях пленка, образованная
твердым анодированием, не отслаивается, хотя и растрески-
вается; коррозионная стойкость ее в основном зависит от тол-
щины барьерного слоя, а эта величина в свою очередь опреде
ляется формирующим напряжением. Увеличение температуры и
концентрации электролита уменьшают величину барьерного
слоя. С уменьшением пористости твердость пленок возрастает.
Технология твердого анодирования осложняется необходи-
мостью применения сильного охлаждения. Установлено, что ско-
рость растворения окисной пленки возрастает в 10 раз на каж-
дые 22—23° С. При увеличении интенсивности перемешивания
в 3 раза снижается разность температур между пленкой и элек-
тролитом.
При толстослойном анодировании необходимы жесткие кон-
такты подвески с изделием. Все контакты изготовляют из техни-
чески чистого алюминия или сплава АМг.
Размеры деталей при глубоком анодировании увеличиваются
примерно на 50% толщины наносимого покрытия.
ТОЛСТОСЛОЙНОЕ АНОДИРОВАНИЕ
АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
В ДВУХКОМПОНЕНТНОМ
ЭЛЕКТРОЛИТЕ
А. И. Голубевым и Н. Н. Игнатовым были разработаны двух-
компонентные электролиты, позволяющие вести толстослойное
анодирование при комнатной температуре и тем самым избе-
жать применения специальных устройств для охлаждения, что
является основным недостатком толстослойного анодирования.
В электролит, содержащий 20% серной кислоты, вводят либо
10—15 г/л щавелевой кислоты (СЩК 200—10), либо 50 г/л
виннокаменной кислоты (СВК 200—50). При этом резко по-
нижается травящее действие электролита и за 2 ч удается
9*
243
нарастить на чистом алюминии пленку толщиной 100—105 мк,
а на сплаве Д-16 — пленку толщиной 40—45 мк.
Анодная плотность тока для указанных электролитов 2—
5 а/дм2.
Толстослойное анодирование с применением двухкомпонент-
ных электролитов значительно экономичнее, чем сернокислотное.
Оно позволяет получать высококачественные анодные пленки,
обладающие ценными физико-механическими свойствами. С ус-
пехом применяется этот способ при декоративном анодировании,
так как позволяет без дополнительных затрат на переоборудо-
вание участков анодирования значительно увеличить съем про-
дукции с ванны за счет интенсификации режима анодирования.
АНОДНОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ
В ЩАВЕЛЕВОЙ КИСЛОТЕ
Анодное оксидирование в щавелевой кислоте имеет довольно
широкое распространение. В зависимости от концентрации элек-
тролита, напряжения, температуры можно получить бесцветные
и окрашенные пленки, твердые или эластичные.
Для оксидирования в щавелевой кислоте применяют как по-
стоянный, так и переменный ток.
Если процесс анодирования проводить в 3—5 %-ном растворе
щавелевой кислоты при температуре 18—20° С, анодной плот-
ности тока 1—2 а!дм2 и напряжении постоянного тока 40 в, то
на технически чистом алюминии и его сплавах, не содержащих
соли тяжелых металлов, можно получить износостойкие окисные
пленки желтого цвета, а при повышении температуры до 50° С и
напряжения до 50 в — бронзового.
Повышение температуры до 35° С и снижение напряжения до
30 в приводят к образованию мягких, почти бесцветных, более
пористых и хорошо окрашивающихся пленок.
При определенных режимах на алюминии можно получить
тонкие окисные пленки, интерферирующие свет.
Литые изделия лучше анодируются в щавелевой кислоте, и
поэтому этот электролит используют для декоративной отделки
литых сувениров, деталей электроарматуры и т. п. На сплавах
пленки получаются бронзового цвета.
При анодировании в щавелевой кислоте с использованием
переменного тока пленки получаются мягкие, эластичные, и по-
этому этот процесс используют для непрерывного анодирования
проволоки и ленты. Анодная плотность тока в этом случае 2—
3 а]дмг, температура электролита 25—30° С, напряжение посте-
пенно увеличивают от 20 до 60 в.
Ванны при щавелевокислом анодировании футеруют свинцом
или резиной. Вентиляция не требуется. Катодами могут служить
свинец, нержавеющая сталь, графит.
244
При анодировании в щавелевой кислоте на каждый ампер-
час расходуется 0,13—0,14 г щавелевой кислоты и в раствор пе-
реходит 0,08—0,09 г алюминия. С повышением содержания
в электролите алюминия снижается анодная плотность тока.
Электролит заменяют, когда содержание алюминия достигает
30 г/л.
Раствор щавелевой кислоты чувствителен к содержанию
хлора. Оптимальная концентрация хлора в электролите не бо-
лее 0,04 г/л при анодировании технически чистого алюминия и
не более 0,02 г/л при анодировании сплава Д-16.
АНОДНОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ
В ХРОМОВОЙ КИСЛОТЕ
Для анодирования в хромовой кислоте используют электро-
литы с концентрацией хромового ангидрида от 3 до 10%. В элек-
тролитах, содержащих более 10% хромового ангидрида, полу-
чаются покрытия с низкой коррозионной стойкостью.
Электролиз ведут при повышенном напряжении и темпера-
туре 45° С. Цикл изменения напряжения имеет свои особенности.
В начале процесса напряжение постепенно в течение 10 мин по-
вышают от 0 до 40 в и ведут процесс оксидирования при этом
напряжении 20 мин. Затем в течение 5 мин повышают напряже-
ние до 50 в и поддерживают напряжение на этом уровне еще
5 мин. Весь цикл продолжается 40 мин.
При обработке сплавов с высоким содержанием меди (до
5%) температуру электролита снижают до 30—35° С, а макси-
мальное напряжение — до 40 в, после чего напряжение подни-
мают в течение 10 мин равномерными циклами по 5 в, а затем
поддерживают постоянным в течение 30 мин.
Процесс регулируют по напряжению, средняя плотность тока
0,4—0,5 а! дм-. Толщина покрытия 4—5 мк.
Пленки получаются мягкие, слегка окрашенные хромовым
ангидридом. Пористость пленок небольшая, коррозионная стой-
кость высокая.
Скоростной метод анодирования в хромовой кислоте дает
возможность получать на алюминии более пористые покрытия,
которые можно окрашивать и уплотнять. Процесс ведут
в 10%-ном растворе хромовой кислоты при постоянном напря-
жении 40 в.
Как и в других электролитах анодирования, присутствие хло-
ридов в электролите скоростного анодирования вызывает трав-
ление металла. Присутствие в электролите сульфат-ионов также
нежелательно.
В процессе электролиза в электролите увеличивается содер-
жание алюминия и трехвалентного хрома.
245
Анодирование в хромовой кислоте используют для деталей со
сварными и клепаными узлами, для декоративных целей оно
непригодно.
АНОДИРОВАНИЕ
В СУЛЬФОСАЛИЦИЛОВОЙ
КИСЛОТЕ
В последнее время проводятся работы по получению окисных
пленок в растворе сульфосалициловой кислоты.
С. Я. Грилихес с сотрудниками предлагают для анодирова-
ния раствор, содержащий 100 г/л сульфосалициловой кислоты и
5 г/л серной кислоты.
А. В. Вольфсон предложил и исследовал электролит, содер-
жащий 100 г/л сульфосалициловой кислоты, 30 г/л щавелевой
кислоты и 3 г/л серной кислоты.
Оба электролита позволяют получать на алюминии при тем-
пературе 18—25° С и напряжении 25—35 в достаточно толстые
пленки (40—50 мк).
Эти электролиты отличаются низким травящим действием,
пленки из них получаются малопористые с высокой коррозион-
ной стойкостью.
Пленки, полученные на технически чистом алюминии, белые,
непрозрачные, на сплавах типа Д-16 — окрашены в голубой
цвет.
Оба электролита на основе сульфосалициловой кислоты
весьма дороги, их следует употреблять лишь для получения тол-
стых и электроизоляционных пленок.
ЭМАТАЛИРОВАНИЕ
В последние годы широкое распространение в промышлен-
ности находит разновидность анодного оксидирования — эмата-
лирование, сущность которого заключается в получении на алю-
минии в электролитах со слабым травящим действием и при
специальном токовом режиме анодирования непрозрачных окис-
ных пленок.
Эматаль-пленки относятся к молочно-эмалевидным окисным
пленкам. Они полностью скрывают текстуру металла, могут быть
блестящими и матовыми. Эматаль-пленки отличаются высокой
износостойкостью, термостойкостью, коррозионной устойчиво-
стью в атмосферных условиях и в таких средах, как спирт,
ацетон, перекись водорода, нефтяные масла, керосин, краски,
стиральные порошки, жиры минерального и растительного про-
исхождения, а также в пищевых средах. Пленки обладают высо-
кой адгезией с металлом и не отслаиваются при значительных
деформациях.
246
Пористость эматаль-пленок значительно ниже пористости
окисных пленок, полученных при других процессах анодирова-
ния, и в зависимости от применяемого электролита и режима
электролиза колеблется в пределах 1,3—4,8%. Толщина барьер-
ного слоя 900—1200 А. Эматаль-пленки в отличие от обычных
окисных пленок обладают лучшими электрическими характери-
стиками, что объясняется их низкой пористостью, высокой
сплошностью и значительной толщиной барьерного слоя.
При известных условиях эматаль-пленки можно окрашивать
наполнением в водных растворах органических красителей. Сами
пленки имеют светло-серый цвет на технически чистом алюминии
и темно-серый на сплавах, поэтому при окрашивании пленки
цвет красителей смягчается и окраска имеет пастельные тона.
Эматалирование, кроме получения пленок с улучшенными
свойствами, имеет и другие положительные стороны: пониженные
требования к чистоте обработки алюминия, так как пленка не-
прозрачна, возможность отделки большого числа сплавов.
Эматалирование широко применяется в качестве защитно-де-
коративного покрытия в самолетостроении, приборостроении,
для отделки медицинского оборудования, столовой и кухонной
посуды, сувениров и т. п.
СТРУКТУРА ЭМАТАЛЬ-ПЛЕНОК
Первым электролитом эматалирования был предложенный
М. Шенком щавелевокислый электролит с добавками комплекс-
ных солеи титана. М. Шенк высказал предположение, что молоч-
ная непрозрачность эматаль-пленок обусловлена особой струк-
турой их в слабокислом электролите и введением беловатых пиг-
ментов в растущий окисный слой.
Электролиз ведется при повышенном (до 120 в) напряжении.
В процессе электролиза комплексные соли распадаются, гидро-
лизуют в окисную пленку, при этом мелкодисперсная гидроокись
титана (циркония или тория в других электролитах) внедряется
внутрь пленки, благодаря чему происходит наполнение пленки,
и она приобретает белый цвет с оттенками от светло-серого до
светло-голубого. Степень непрозрачности эматалевых покрытий
обусловлена большой разницей между коэффициентами прелом-
ления анодного окисла и внедренных в него окислов металлов,
а также специфическим строением пленки.
Большую работу по изучению и освоению эматалирования из
титансодержащих электролитов в Советском Союзе провел
Л. И. Стоклицкий, исследовавший качество эматаль-пленок на
различных алюминиевых сплавах.
Однако эматалирование из титансодержащих электролитов
не нашло широкого применения в нашей промышленности вслед-
ствие дефицитности и высокой стоимости калий-титан щавелево-
247
кислого, а также нестабильности электролита, необходимости
корректирования pH после каждого завеса и выпадения студе-
нистых плохо фильтрующихся осадков метатитановой кислоты,
затрудняющих ведение процесса.
В литературе имелись сведения о возможности получения
непрозрачных окисных пленок при оксидировании в электроли-
тах, не содержащих соли титана, циркония или тория. Льюсей
а
б
Рис. 11. Электронно-микроскопиче-
ские снимки эматаль-пленок, получен
ных из хромово-борного электролита
при различных режимах оксидирова
ния (увеличение 35000х):
а — при постоянном напряжении; б — при
двухступенчатом увеличении напряжения;
6 — при трехступенчатом увеличении на-
пряжения
в
получил непрозрачные пленки на алюминии в 10%-ном растворе
хромового ангидрида при 54° С и напряжении 30 в.
Исследования, проведенные автором данной работы, А. И. Го-
лубевым и А. М. Гинбергом, показали, что химический состав
эматаль-пленок, полученных из разных электролитов эматалиро-
вания, идентичен и что эматаль-эффект не может быть достигнут
за счет наполнения пленки в процессе оксидирования или вхож-
дения компонентов алюминиевых сплавов в пленку. Было пока-
зано на основе электронно-микроскопических исследований, что
основной причиной возникновения эматаль-эффекта является из-
248
менение структуры пленки при увеличении напряжения в про-
цессе эматалирования.
Из данных табл. 18 и рис. 11 видно, что каждое изменение
напряжения вызывает перестроение ячеистой структуры эма-
таль-пленки.
По-видимому, при ступенчатом изменении напряжения рядом
находящиеся поры сливаются в зоне образования пленки в одну
с одновременным слиянием ячеек, а количество пор на поверх-
ности остается при этом неизменным. Дальнейшее увеличение
напряжения продолжает про-
цесс объединения пор и ячеек
в зоне осаждения пленки.
Таким образом, возникает
резкое несоответствие между
числом ячеек и числом пор
в наружной пористой части
пленки; ячеек становится мень-
ше, чем пор. Схематически
процесс перестроения пленки
показан на рис. 12.
Рис. 12. Схема перестроения струк-
туры эматаль-пленки при увеличении
напряжения в процессе оксидирова-
ния. Структура пленок, полученных:
/ — при постоянном напряжении; 2 — при
двухступенчатом увеличении напряжения;
3 — при трехступеичатом увеличении на-
пряжения
Разветвленная система пор, по-видимому, вызывает рассеи-
вание света, определяющее непрозрачность пленки — эматаль-
эффект.
Проверкой изменения отражательной способности алюминия,
анодированного в сернокислом электролите при постоянном
напряжении и ступенчатом изменении напряжения, было уста-
новлено, что при одной и той же толщине пленки коэффициент
отражения алюминия, анодированного с применением постоян-
ного напряжения, значительно выше, чем у алюминия, анодиро-
ванного при ступенчатом изменении напряжения (рис. 13). Сни-
жение отражательной способности и здесь, по-видимому, объяс-
няется образованием разветвленной структуры пор.
На кривой «плотность тока — время» (рис. 14) видно, что
при изменении напряжения время нарастания плотности тока до
установления постоянной величины увеличивается с каждой сту-
пенькой напряжения, что объясняется, по-видимому, более глу-
боким перестроением структуры пор при каждом последующем
изменении напряжения.
249
Рис. 13. Изменение коэффициента отражения с измене
пнем толщины окисных пленок, полученных в сернокис-
лом электролите:
J — при постоянном напряжении; 2 — прн ступенчатом увеличе-
нии напряжения
3 9 15 21 27 33 39 95 51 57
Время, мим
Рис. 14. Кривая «ток — время» при эматалирова-
нии в хромово-борном электролите
250
Таблица 18
Результаты электронно-микроскопических исследований
микроструктуры окисных пленок, полученных при различных
режимах оксидирования
режим оксидирования
в хромово-бориом
электролите при
45+3 С
Напря-
жение,
в
Продолжи-
тельность,
мин
38
38
76
30
30
15
38
76
108
'общ — 45
30
15
15
900—1000
2300—2400
3300—3500
85-10е 300—350 85—90 10е 300
25 10е 300—400 50—60 -10е 1000
4 10»
400—500 50—60-10е
1500
'общ = 60
СРАВНИТЕЛЬНАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОЛИТОВ
ДЛЯ ЭМАТАЛИРОВАНИЯ
В настоящее время известно значительное количество рецеп
тур электролитов для эматалирования. Старейшим из них яв-
ляется щавелевокислый электролит, содержащий двойную соль—
калий-титан щавелевокислый. В некоторых иностранных патен-
тах рекомендуется заменять щавелевую кислоту фосфорной.
Титансодержащие электролиты позволяют получать эматаль-
пленки на широком диапазоне сплавов. Эматаль-пленки, полу-
ченные из этих электролитов, характеризуются низкой пористо-
стью, высокой толщиной барьерного слоя, твердостью, значи-
тельной химической стойкостью, высокими диэлектрическими
свойствами. Недостатком титансодержащих электролитов яв-
ляется нестабильность состава, накопление метатитановой кис-
лоты, высокие температура и напряжение, которые приходится
применять в работе. Из всех электролитов для эматалирования
они наиболее дорогие.
В ряде рекомендованных патентами электролитов соли ти-
тана заменены солями циркония или тория. В качестве анио-
нов можно применять как неорганические, так и органические
кислоты, за исключением сильных минеральных кислот. Из
251
неорганических кислот рекомендуются ортофосфорная, орто-
мышьяковая, борная; из органических — лимонная, щавелевая,
молочная, винная, янтарная.
Все щавелевокислые электролиты дороги и дефицитны.
Электролиты для эматалирования на основе хромовой кис-
лоты отличаются простотой состава, дешевизной, стабильностью
в работе. Режимы эматалирования в этом случае требуют мень-
ших температур и напряжений тока. Эматаль-пленки, получае-
мые из этих электролитов, обладают высоким защитно-деко-
ративными и хорошими диэлектричными свойствами. Они ма-
лопористы и эластичны. Недостатком хромовых электролитов
является то, что в них нельзя эматалировать сплавы с высоким
содержанием легирующих добавок.
АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ,
ПРИГОДНЫЕ
ДЛЯ ЭМАТАЛИРОВАНИЯ
Для эматалирования пригоден ряд сплавов: технически
чистый алюминий, малолегированные сплавы с марганцем, маг-
нием, кремнием: АД-1, АМг, АМг-3, АМц, АВ.
Пределы легирующих добавок в литейных сплавах (%):
меди — 2, цинка — 8, магния — 8, марганца—1, железа — 1,
никеля — 1. Чем больше легирующих добавок в сплаве, тем тем-
нее получается эматаль-пленка.
ЭМАТАЛИРОВАНИЕ
В ТИТАНСОДЕРЖАЩЕМ
ЭЛЕКТРОЛИТЕ
Настоящий электролит является универсальным, в нем
можно оксидировать практически все сплавы.
Титансодержащий электролит для эматалирования (г/л)
Щавелевая кислота . 1,2
Борная кислота . . . 8,0
Лимонная кислота.......... 1,0
Калий-титан щавелевокислый ... 40,0
Режим эматалирования: pH электролита
2,9—3,1, температура 55—60е С, напряжение до 120 в, про-
должительность эматалирования 30 мин, толщина пленки
12 мк.
Полагают, что щавелевая кислота является пленкообразова-
телем, титановая соль — пигментом, борная кислота — буфером.
Однако значительный расход борной кислоты показывает, что
она участвует в образовании пленки. Комплексная титановая
соль, распадаясь, увеличивает содержание щавелевой кислоты,
повышает электропроводность раствора.
252
В ванне не должно быть солей жесткости, и поэтому раствор
готовят на дистиллированной воде. Электролит весьма чувстви-
телен к примесям. Содержание иона хлора в электролите не
должно превышать 0,03 г/л, а анионов азотной кислоты не
должно быть совсем. При содержании в электролите более
0,2 г/л серной кислоты не удается получить непрозрачные
пленки.
Значение pH свежеприготовленного электролита 3,0. В про-
цессе работы ванна защелачивается, что ухудшает работу элек-
тролита и качество пленки. При заниженном pH пленка жел-
теет и становится прозрачной, при увеличении pH — матовой,
серой.
Оптимальная температура эматалирования 55—60° С. С по-
вышением температуры уменьшается толщина пленки, увеличи-
вается ее пористость, пленки приобретают грязновато-зеленый
оттенок, усиливается образование метатитановой кислоты.
Процесс эматалирования в любом электролите регулируется
по напряжению. При анодировании в титансодержащем элек-
тролите изделия завешивают в ванну, затем включают ток и
сразу устанавливают напряжение 70—80 в. В течение последую-
щих 10 мин напряжение плавно поднимают до 120 в. Это напря-
жение выдерживается 20—30 мин.
Для избежания местных перегревов электролит перемеши-
вают. Катодами служит алюминий, нержавеющая сталь или сви-
нец. Соотношение Sa :SK=3: 1.
Приготовление электролита. В подогретой дистиллированной
воде растворяют необходимое количество двойной соли калий-
титан щавелевокислый. Затем в раствор последовательно добав-
ляют растворы щавелевой, борной и лимонной кислот. Свеже-
приготовленный электролит прорабатывают током 3—4 ч. При-
меняют химикаты марки «ч».
Корректирование электролита. В процессе работы ванны
быстро изменяется pH электролита, так же быстро накапли-
ваются щавелевокислые соли алюминия и калия и метатитано-
вая кислота. Практически ванну корректируют щавелевой кис-
лотой после каждого завеса. Периодически добавляют калий-
титан щавелевокислый и борную кислоту.
Отстаивание электролита от метатитановой кислоты можно
производить в специальных баках-отстойниках.
Рекомендуется также корректировать ванну свежеприготов-
ленным электролитом.
Неполадки при эматалировании в титансодержащем электро-
лите. Образование прозрачной пленки без эматаль-эффекта сви-
детельствует о содержании в электролите ионов неорганических
кислот и изменении значения pH.
Перегрев электролита приводит к образованию рыхлой ма-
жущей пленки.
253
Белые пятна неэматалированного алюминия могут возникать
при образовании газовых мешков вследствие неправильной кон-
струкции подвесок.
Эматалирование включает следующие технологические опе-
рации: механическую полировку (при необходимости), обезжи-
ривание, осветление, эматалирование, окрашивание (по необхо-
димости), уплотнение.
Расход химикатов при эматалирования
в титансодержащем электролите (г/xt2)
Щавелевая кислота . 200
Борная кислота ................................ 40
Калий-титан щавелевокислый 250
ЭМАТАЛИРОВАНИЕ В ЩАВЕЛЕВОМ
ЭЛЕКТРОЛИТЕ БЕЗ СОЛЕЙ ТИТАНА
Электролиты с солями титана, как указывалось выше, до-
роги, дефицитны и нестабильны в работе. Исходя из предполо-
жения, что эматаль-эффект вызывается особым строением окис-
ных пленок, а не присутствием солей титана, автором данной
работы и А. М. Дорфман был разработан электролит без солей
титана, позволяющий получать эматаль-пленки не только на
технически чистом алюминии, но и на сплавах с высоким содер-
жанием легирующих добавок — типа АК-4 и АК-6.
Щавелевокислый электролит для эматалирования
без солей титана (г/л)
Щавелевая кислота 1,2
Борная кислота ... 8,0
Лимонная кислота............................. 1,0
Железо-аммоний щавелевокислое (окисное) 5—7
Режим эматалирования: pH электролита
2,2—3,0, температура 45—50е С, перемешивание механи-
ческое.
Увеличение концентрации железо-аммоний щавелевокислого
до 10 г/л значительно повышает электропроводность электро-
лита, что приводит к его сильному разогреву. При концентрации
железа-аммоний щавелевокислого 5—7 г/л процесс эматалиро-
вания протекает стабильно, пленки получаются хорошего ка-
чества.
Кислотность электролита должна быть в пределах pH 2,2—
3,0. При pH 3,5 образуются полупрозрачные пленки.
Для сплава АК-4 оптимальной температурой является 45—
50° С, начальное напряжение 60—70 в, конечное 115 в, для
сплава АК-6 соответственно 45—50° С, 60—70 и 120 в. При ука-
занном режиме за 40—50 мин получаются эматаль-пленки тол-
щиной 8 мк.
254
В отличие от режима, принятого для технически чистого алю-
миния, где подъем напряжения от 70 до 120 в производят плавно
в течение 10 мин, при эматалнровании сплавов подъем напряже-
ния на каждые 10—15 в ведут с интервалами в 2—3 мин.
Растворяющее действие электролита, содержащего железо-
аммоний щавелевокислое, составляет 0,22 г/м2, титансодержа-
щего электролита — 0,16 г/м2.
Пористость эматаль-пленок, полученных из электролита
с двойной железо-аммонийной солью, на сплаве АК-4 равна
4,8—5,2%, на сплаве АК-6 5,5—6,2%.
. Электролит работает стабильно, железо-аммоний щавелево-
кислое в 7 раз дешевле калий-титана щавелевокислого, расход
его меньше. Железо-аммоний щавелевокислое не является дефи-
цитным препаратом, и поэтому данный электролит представляет
интерес для промышленности.
Приготовление электролита. Электролит готовят на дистил-
лированной воде из солей марки «ч». Рассчитанное количество
соли железо-аммоний щавелевокислое (окисное) растворяют
в теплой воде и в раствор поочередно вводят щавелевую, лимон-
ную и борную кислоту (последняя растворена в горячей воде).
Затем электролит тщательно перемешивают и прорабатывают
током 1—2 ч. pH свежеприготовленного электролита 2,2—2,4.
Корректирование электролита. Электролит корректируют,
поддерживая необходимое значение pH. Железо-аммоний щаве-
левокислое добавляют по 1 г/л после эматалирования 3 дм2/л.
ДРУГИЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
ЭМАТАЛИРОВАНИЯ С СОЛЯМИ
ТИТАНА, ЦИРКОНИЯ, ТОРИЯ
Ряд патентов рекомендует заменять титановые соли солями
тория или циркония.
Электролит для эматалирования с солями циркония (г/л)
Натрий-цирконий щавелевокислый 20
Борная кислота .............................. 20
Вода дистиллированная 1000 (г)
Режим эматалирования: ток постоянный,
температура электролита 72° С, напряжение до 120 в,
начальная плотность тока 6 а/дмг.
Электролиз ведут до тех пор, пока плотность тока при посто-
янном напряжении не снизится до половины первоначальной
величины.
Электролит для эматалирования с солями тория (г/л)
Торий-аммоний щавелевокислый . ... 20
Лимонная кислота ... 20
Бура кристаллическая . 20
255
Глицерин..................................... 13
Вода дистиллированная....................... 1000 (г)
Режим эматалирования: температура элек-
тролита 68° С, ток постоянный, напряжение до 120 в,
начальная плотность тока 3,5 а/дм.2.
Процесс ведут до снижения плотности тока наполовину.
Электролиты для эматалирования при низком
напряжении тока (%)
I. Цирконий сернокислый............ 5
(в пересчете на
окись циркония)
Серная кислота (свободная) . . . 7,5
Вода............................. До 100
Режим э м а т а л и р о'в а н и я: температура элек-
тролита 35е С, напряжение 18 в, анодная плотность тока
8 а/дм2, продолжительность 30 мин.
II. Цирконий щавелевокислый .... 3
(в пересчете на
окись циркония)
Щавелевая кислота (свободная) . . 8,5
Уксусная кислота................. 4
Вода........................... . До 100
Режим эматалирования: температура элек-
тролита 45е С, напряжение 40 в, анодная плотность тока
5 а/дм2, продолжительность 45 мин.
Уксусную кислоту добавляют в электролит для ослабления
желтоватого оттенка пленки.
Высокая стоимость и дефицитность солей циркония или то-
рия ограничивает применение описанных электролитов.
ЭМАТАЛИРОВАНИЕ В РАСТВОРАХ
ХРОМОВОЙ КИСЛОТЫ
Высокая стоимость и недостаточная технологичность про-
цесса эматалирования из титансодержащих электролитов при-
вели к поиску других надежных электролитов для эматалирова-
ния. В настоящее время в отечественной промышленности наи-
большее распространение получил хромово-борный электролит,
разработанный автором данной работы, А. М. Гинбергом и
А. М. Дорфман.
Хромово-борный электролит для эматалирования (г/л)
Хромовый ангидрид........................ . . 30
Борная кислота............................. ... 2
Пленки, полученные из указанного электролита, по своим
защитным, декоративным и ряду других свойств, а также по
электрическим параметрам не отличаются от эматаль-пленок из
256
тптансодержащих электролитов. Пористость их 4,8%. Коррози-
онные испытания, проведенные в камере влажности и камере со-
левого тумана в течение 150 суток, показали, что образцы не из-
менились. Низкий ток утечки свидетельствует о высокой сплош-
ности пленок.
Концентрация хромового ангидрида ниже 30 г/л приводит
к получению полупрозрачных пленок без эматаль-эффекта.
Дальнейшее повышение кон-
центрации хромового ангид-
рида не сказывается на рас-
творяющем действии элек-
тролита и скорости образо-
вания пленки (рис. 15).
Добавление в электро-
лит борной кислоты не-
сколько уменьшает его рас-
творяющее действие и по-
ристость пленки. Так же,
как и в щавелевокислом
электролите эматалирова-
ния, расход борной кислоты
свидетельствует об ее уча-
стии в процессе образова-
ния пленки.
Оптимальная темпера-
тура 45° С. С повышением
температуры увеличивается
растворяющее действие
электролита, пленка стано-
вится рыхлой, наблюдается
ее сползание. При умень-
шении температуры сни-
Продолжительность, мин
Рис. 15. Изменение скорости образова-
ния эматаль-пленки на алюминии
АВ 0000 в электролитах с различной кон-
центрацией хромового ангидрида (/=
45° С, напряжение ступенчатое: 40—80 в
по 30 мин):
7 — 10 г/л СгО3; /7 — 20 г/л СгОз; 7/7—30.40
50, 60 г/л СгОз.
жается электропроводность
раствора, увеличивается расход тока на побочные процессы,
скорость образования пленки также снижается.
Резкое повышение напряжения в начале процесса оксидиро-
вания мешает нормальному формированию пленки, вызывает
сильный разогрев электролита и растравливание пленки. Опти-
мальным режимом является ступенчатое изменение напряжения
в процессе оксидирования. Так же, как и в других электролитах
эматалирования, процесс регулируют по напряжению.
Изделия завешивают на анодную штангу без тока. Потом
включают ток и в течение 5 мин плавно повышают напряжение
от 0 до 40 в. Затем в течение 30 мин напряжение остается неиз-
менным. Плотность тока при этом равна 0,4—0,5 а/дм2. По исте-
чении 30 мин напряжение повышают до 80 в и устанавливают
плотность тока 1 а/дмг. При этом режиме эматалирование
257
продолжается еще 30 мин. Катодами служит нержавеющая
сталь. Соотношение Sa : SK=2 : 1, 3 : 1.
Вредными примесями в электролите являются сульфат-ионы
и ионы азотной кислоты. Если концентрация сульфат-иона пре-
вышает 0,2 г/л, образуются полупрозрачные пленки. Ион хлора
(0,8 г/л) не оказывает влияния на качество и скорость образо-
вания пленки. Ион N0'3 в количестве 0,3 г/л разрушает пленку.
Накопление в электролите более 6—7 г/л трехвалентного хрома
также приводит к образованию полупрозрачных пленок.
Приготовление электролита. Для составления электролита
используют водопроводную воду и технические соли. Хромовый
ангидрид анализируют на содержание серной кислоты. После
растворения рассчитанного количества хромового ангидрида
осаждают серную кислоту углекислым барием. Отдельно в горя-
чей воде растворяют борную кислоту и вводят в ванну. Затем
готовый электролит прорабатывают током 2—3 ч.
Корректирование электролита. Хромовый ангидрид добав-
ляют периодически из расчета 10 г ангидрида на каждый квад-
ратный метр обрабатываемой поверхности. Систематически
в ванну доливают горячую воду до рабочего уровня.
Неполадки при эматалировании в растворах хромовой кис-
лоты. Полупрозрачные пленки без характерной для эматали не-
прозрачности получаются при наличии в электролите серной
кислоты, избытке трехвалентного хрома или недостаточной кон-
центрации хромового ангидрида.
Перегрев электролита приводит к образованию рыхлой ма-
жущейся пленки.
Появление полос на поверхности изделий является результа-
том применения металла с дефектами проката. Такой металл
непригоден для декоративного покрытия.
Полупрозрачные окисные пленки можно получить при аноди-
ровании в растворе, содержащем 100 г/л хромового ангидрида,
с добавкой борной кислоты (3 г/л) или без нее, при температуре
40—45° С и подъеме напряжения от 0 до 40 в. В этом случае
пленки получаются тонкие, с высокой пористостью и по струк-
туре, по-видимому, не могут быть отнесены к эматаль-пленкам.
Анодирование в данном электролите применяют для защит-
но-декоративного покрытия деталей в судостроительной про-
мышленности.
ОКРАШИВАНИЕ
АНОДНЫХ ПЛЕНОК
Окрашивание анодных пленок основано на их адсорбционной
способности и используется для получения дополнительного де-
коративного эффекта и для повышения коррозионной стойкости
деталей. Наиболее распространенной для декоративных целей
258
является окраска «под золото» и «под старую бронзу». В техни-
ческих целях чаще всего изделия окрашивают в белый и черный
цвета, а также подвергают многоцветному окрашиванию при из-
готовлении шкал, шильдиков и тому подобных деталей.
Для получения качественной окраски окисная пленка и на-
полняющий краситель должны соответствовать определенным
требованиям. Наилучший эффект окраски получается на окис-
ных пленках, имеющих одинаковую толщину и пористость.
Чтобы получить темные тона, необходима пленка толщиной не
менее 10—15 мк, а для окраски в черный цвет желательно иметь
пленку толщиной 20—25 мк. Пленки должны быть свободны
от’примесей. Это значит, что на технически чистом алюминии
окрашивание будет лучше, чем на сплавах.
Окисные пленки с недостаточной пористостью перед окраши-
ванием подвергают специальной обработке, повышающей срод-
ство окисного покрытия к красящим веществам. Одним из мето-
дов специальной обработки является погружение оксидирован-
ных деталей при комнатной температуре на 0,5—1 мин
в 30%-ный раствор азотной кислоты. После этого детали тща-
тельно промывают и погружают в раствор для крашения.
Детали можно обрабатывать также при 80° С в течение
1 мин в растворе, содержащем 5 мл/л серной кислоты (d=l,84),
или при комнатной температуре в течение 15 мин в растворе,
содержащем 50 мл/л серной кислоты. Следует иметь в виду, что
при этом коррозионная стойкость окисных пленок понижается
вследствие их растравливания. Однако такая обработка дает
возможность получить более глубокие тона окраски.
Эматаль-пленки, обладающие низкой пористостью, плохо ок-
рашиваются без предварительной обработки по одному из ука-
занных методов.
Краситель должен быть светостойким и хорошо проникать
в пленку.
Для окрашивания применяют органические и неорганические
красители. Наибольшее распространение получили органические
красители.
ОКРАШИВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИМИ
КРАСИТЕЛЯМИ
Для окрашивания анодных окисных пленок применяют мно-
гочисленные органические красители как кислого, так и основ-
ного типа. В отечественной промышленности используют краси-
тели, выпускаемые под маркой «Красители для алюминия».
Большинство растворов крашения дают хорошие результаты
только при определенном значении pH. Поэтому детали после
анодирования необходимо тщательно промыть в холодной про-
точной воде, нейтрализовать в слабом растворе соды, снова
259
Таблица 19
Красители для алюминия
Краситель гост Светопрочность
Золотистый (100%-ный Дербеневского завода) ТУ МГУХП Выше сред-
311—59 ней (5)
Составные части: золотисто-желтый (70%) ТУ МГУХП То же
золотисто-коричневый (30%) 312—59 ТУ МГУХП »
Оранжевый (100%-ный Дербеневского завода) 313—59 ТУ ГАПУ 636—57 Средняя
Желтый 3 (100%-ный Дербеневского завода) ТУ ГАПУ 637—57
Алый (100%-ный Кемеровского анилино- ГОСТ 6135—52 Высокая
красочного завода) Красный (кислотный хром ярко-красный с содой ГОСТ 7469—55 Выше средней
Дербеневского завода) Бордо (100%-ный Дербеневского завода) ТУ МГУХП То же
Бирюзовый (100%-ный Дербеневского завода) 10—57 3X3 ГОСТ 7468—55
Рубиновый (кислотный красный антрахиноновый ТУ ПН 3067 »
с содой НЧС Кемеровского анилино- красочного завода) Фиолетовый (100%-ный Дербеневского завода) ТУ МГУХП 8—57 Средняя
Синий 2К (кислотный темно голубой с содой ГОСТ 9530—60 Ниже средней
Дорогомиловского химзавода) Зеленый Ж (кислотный зеленый антрахиноновый ТУ ГАПУ 488-54 Выше средней
с содой Кемеровского анилино-кра- сочного завода) Черный К (кислотный черный М ТУ МХП 3480—55 То же
с содой Дербеневского завода) Глубокочерный составные части смесн № 5: черный для алюминия (60%) »
золотисто-желтын для алюминия (15%) »
золотисто-коричневый для алюми- ния (25%) *
260
Продолжение
Краситель гост Светопрочность
Глубокочерный составные части смеси № 4: черный для алюминия (60%) (100%-ный Дербеневского завода) Желтый 3 для алюминия (40%) ТУ МГУХП 9—57 Выше средней То же
Примечания;
1, Указанные красители для алюминия представляют собой
спирторастворимые красители, растертые с содой.
2. Для красителей оранжевого и желтого 3 pH 5—6. Все осталь-
ные красители работают при том значении pH, которое получается
прн составлении раствора. В отдельных случаях добавляют уксусную,
кислоту.
3. Рабочая концентрация красителей: для светлых тонов — от
0,1 до 0,5 г/л, для средних тонов — от 0,5 до 1,0 г/л, для интенсив-
ных тонов — от 1,0 до 5,0 г/л и для черного—10 г/л.
тщательно промыть в проточной, а затем в дистиллированной
или деминерализованной воде.
Максимальный промежуток времени между анодированием
и крашением 8 ч. Увеличение этого промежутка уменьшает по-
глотительную способность пленок.
Анодные окисные пленки можно окрашивать при комнатной
температуре и при 50—60° С. В первом случае пленка напол-
няется красителем медленно, но зато легче уловить необходи-
мый (по эталону) тон окраски и меньше опасность снижения по-
глотительной способности пленки за счет ее уплотнения.
На процесс крашения большое влияние оказывает время
крашения. Уменьшение времени крашения может привести к вы-
мыванию красителя при операции уплотнения.
Для каждого красителя существуют оптимальная концентра-
ция его в растворе и значение pH.
Растворы для крашения готовят на дистиллированной или
деминерализованной воде.
Красители для алюминия приведены в табл. 19.
Температуры крашения следует выбирать такие, при которых
продолжительность крашения была бы не меньше 15—20 мин,
тогда краситель прочно адсорбируется пленкой.
При составлении раствора для крашения следует обращать
внимание на полное растворение красителя, иначе может полу-
читься пятнистое покрытие. Раствор фильтруют через вату и
проверяют значение pH.
261
Неполадки при окрашивании. Вымывание красителя в про-
цессе уплотнения может вызываться либо недостаточной толщи-
ной окисной пленки, либо изменением значения pH красителя.
Пятнистая окраска получается, если плохо растворен и не-
профильтрован раствор для крашения.
Плохая отмывка электролита анодирования из зазоров, от-
верстий и сварных швов также приводит к пятнистости окраски.
Серый цвет при окраске изделия в черный цвет может быть
вызван плохой полировкой изделия. При окраске изделия в чер-
ный цвет поверхность обязательно полируют.
Удаление некачественной окраски. Некачественную окраску
без нарушения окисной пленки можно удалить обработкой изде-
лий в 30%-ной азотной кислоте, в серной кислоте (5 мл)л) или
в растворе, содержащем 20 г перманганата калия, 200 г азотной
кислоты и 780 мл воды.
После обработки изделия тщательнейшим образом промы-
вают и снова окрашивают
Обесцвечивать можно только окрашенные пленки, не про-
шедшие уплотнение.
ОКРАШИВАНИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИМИ КРАСИТЕЛЯМИ
Этот вид окрашивания распространен значительно меньше,
чем окраска органическими красителями. Чаще всего его ис-
пользуют для получения белого цвета (в оптическом производ-
стве) и термостойкой и светостойкой окраски «под золоте».
Преимуществом неорганических красителей является их све-
тостойкость и термостойкость, недостатком — ограниченная
гамма цветов и сложность технологии окраски.
Необходимый цвет окраски при использовании неорганиче-
ских красителей можно получить либо обменной реакцией при
попеременной обработке изделий в двух составах, либо обработ-
кой в растворе соли металла, гидролизующейся в покрытие.
По второму способу белую окраску получают обработкой из-
делий в горячем растворе, содержащем 100 г/л азотнокислого
алюминия, окраску «под бронзу» — обработкой в 5—10%-ном
растворе щавелевокислого железа. Для такого окрашивания
пригодны также растворы перманганата калия.
Метод окраски «под золото» светотермостойким красителем
основан на получении гидроокиси железа при гидролизе двой-
ной соли — железо-аммоний щавелевокислого.
Раствор содержит 15 г/л этой соли, pH раствора 6—8.
Окраску ведут при 50—60° С. Для приготовления раствора взве-
шенное количество соли растворяют в горячей дистиллирован-
ной воде, и перед употреблением раствор кипятят 2 мин. Время
крашения для получения золотистых тонов 30—60 сек. При уве-
262
личении времени окрашивания получаются золотисто-красные
тона.
Величина pH раствора поддерживается прибавлением ам-
миака или щавелевой кислоты.
Состав растворов для окрашивания неорганическими солями
путем двойного обмена представлен в табл. 20.
Таблица 20
Состав растворов для окрашивания неорганическими солями
Компоненты растворов
для окраски
Получаемое соедине-
ние и его цвет
I
II
III
IV
V
VI
VII
Двухромовокислый калнй
Уксуснокислый свинец . .
Азотнокислый барий . .
Сернокислый натрий . . .
Железистосинеродистый
калий........... . .
Сернокислая медь . ... .
Железистосинеродистый
калий .................
Сернокислое железо ....
Гипосульфит.............
Марганцовокислый калий
Кобальт уксуснокислый . .
Калий марганцовокислый
Калий хромовокислый . . .
Серебро азотнокислое . . z
100
10
10
10
10
10
10
10
10
10
50
15
5
50
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
75
75
20
20
20
20
20
20
4,15
6,6
6.6
6.6
3,9
5,9
2.6
Желтый — двухро-
мовокислый свинец
Белый — сернокис-
лый барий
Розовый — желези-
стосинеродистая
медь
Снннй — берлинская
лазурь
Золотисто-желтый —
окись марганца
Черный — окись
кобальта
Оранжевый — хро-
мовокислое
серебро
МНОГОЦВЕТНОЕ ОКРАШИВАНИЕ
Способ многоцветного окрашивания используют для нанесе-
ния на анодированную поверхность рисунка, надписи, шкалы
Технология многоцветного окрашивания, предложенная
А. М. Молчадским и Л. Я. Ароном, состоит из следующих опе-
раций: подготовки изделия, анодирования, окрашивания анод-
ной пленки в заданный цвет рисунка, нанесения защитного ри-
сунка, обесцвечивания фона, окрашивания фона, смывки ри-
сунка, заполнения пор анодной пленки.
Подготовка изделия под анодирование включает операции,,
описанные в соответствующих разделах.
Изделия анодируют в 20%-ной серной кислоте при анодной
плотности тока 1,5 а/дм2, температуре 20—25° С и времени вы-
держки: для окраски в светлые тона — 20 мин, для окраски
в темные тона — 60 мин.
Анодную пленку окрашивают в заданный цвет рисунка в рас-
творах с низкой концентрацией красителя (2 гл). Изменение
этих условий уменьшает адсорбционную способность пленки и
приводит к неполадкам при окрашивании фона. После окраски
рисунка изделия промывают и сушат при 70° С.
263
Защитный рисунок можно наносить методом офсетной, шел-
-котрафаретной или фотохимической печати. Первый способ яв-
ляется наиболее простым и распространенным. Он заключается
в переносе изображения с клише на поверхность детали при
помощи резины, натянутой на вращающийся вал. При этом ис-
пользуют типографскую краску, легко смываемую органиче-
скими растворителями.
Деталь с нанесенным рисунком смачивают водой и погру-
жают в раствор для обесцвечивания (обесцвечивается поверх-
ность, незащищенная краской).
Раствор для обесцвечивания (г/л)
Марганцовокислый калий.......................... 20
Азотная кислота..................................200
Вода.............................................780
Режим обесцвечивания, температура рас-
твора 18—23° С, продолжительность обесцвечивания 0,5—
1 мин.
Для удаления продуктов обесцвечивания детали после про-
мывки обрабатывают в 15%-ном растворе бисульфита натрия и
снова тщательно промывают, затем опускают в раствор краси-
теля для окрашивания фона.
После окрашивания фона с деталей смывают типографскую
краску, защищавшую рисунок, промывают их в воде и сушат.
Уплотнение пленки можно производить в кипящей воде,
а также в расплавленном парафине или стеарине. После уплот-
нения с деталей снимают избыток парафина или стеарина и
слегка подглянцовывают их на чистых хлопчатобумажных
кругах.
При таком способе на изделия можно наносить шкалы или
рисунки нескольких цветов (до 10).
Указанный метод может быть использован для нанесения ри-
сунка или шкалы на эматалированную поверхность. Однако
в этом случае рисунок не должен иметь больше трех цветов, так
как эматаль-пленки малопористы и трудно поддаются окраши-
ванию.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
НАНЕСЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
ФОТОХИМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
НА ЭМАТАЛИРОВАННУЮ
ПОВЕРХНОСТЬ
Технологический процесс нанесения схем, таблиц, эстампов и
других изображений на эматалированную поверхность разрабо-
тан Г. Б. Розенбоймом и внедрен на ряде предприятий. Его
можно с успехом применять при изготовлении различных суве-
нирных изделий из алюминия, покрытых эматаль-пленкой.
264
Подготовка к нанесению изображения заключается в изго-
товлении негатива изображения и составлении светочувстви-
тельной эмульсии.
Негатив должен быть контрастным, темные места — непро-
зрачными, светлые — совершенно прозрачными.
При составлении светочувствительной эмульсии готовят три
раствора.
Для приготовления первого раствора взвешенный столярный
клей (100—170 г/л) заливают литром воды и оставляют иа не-
сколько часов для набухания. Затем раствор нагревают на водя-
ной бане до получения однородной массы.
Второй раствор содержит 50 г двухромовокислого аммония,
2,5 г хромовокалиевых квасцов, 4 г хромового ангидрида и 200 г
дистиллированной воды.
Третий раствор состоит из 30 мл аммиака (25%-ного) и
40 мл спирта-ректификата.
При составлении растворов компоненты добавляют по од
ному в перечисленной последовательности до полного растворе
ния. Затем растворы сливают, добавляя сначала второй, потом
третий в первый, тщательно перемешивают, фильтруют через
вату, и дают им отстояться 3—4 ч. Эмульсию хранят в темном
месте. Срок годности эмульсии 5—7 суток.
Технология нанесения изображений состоит из следующих
операций; обезжиривания эматалированных деталей, нанесения
светочувствительной эмульсии, сушки, экспонирования, накатки
краски, проявления изображения, закрепления изображения,
окраски фона, промывки защитного рисунка.
Обезжиривание производят, протирая каждую деталь ват-
ным тампоном, смоченным кашицей венской извести. Затем де-
таль промывают струей холодной воды и наносят на ее лицевую
часть, подогретую до 50—60° С, светочувствительную эмульсию
наливом.
После этого детали закладывают в центрифугу для снятия
излишка эмульсии и сушат при 35—40° С.
В светокопировальном аппарате детали экспонируют при
18—25° С в течение 20 мин. При этом негатив укладывают на
стеклянную раму аппарата эмульсией вверх, сверху негатива
эмульсией вниз кладут деталь и затем плотно прижимают ее
к негативу крышкой светокопировального аппарата с помощью
специального прижимного устройства. Время экспонирования
для каждого изображения подбирают опытным путем.
На экспонированную деталь резиновым валиком накатывают
сплошной слой переводной краски № 82 и затем накатанный
слой посыпают измельченным тальком.
Изображение проявляют в теплой воде (40—50° С) легкой
протиркой ватным тампоном до полного снятия эмульсии с тех
мест, которые на негативе были черными. Затем деталь сушат
265-
теплым воздухом и закрепляют изображение. С этой целью го-
товят смесь из 70 вес. ч, канифоли и 30 вес. ч. талька. Канифоль
тщательно растирают в ступке, смешивают с тальком и дважды
просеивают через сито № 0355. Смесь с помощью ватного там-
пона наносят на деталь с изображением и затем обдувают де-
таль так, чтобы смесь осталась только на местах, покрытых за-
щитной краской. После этого канифоль оплавляют, поддерживая
деталь над электроплиткой в течение 3—5 мин, до появления
блеска на поверхности краски.
Подготовленную таким образом эматалированную деталь
окрашивают погружением на 1—2 мин в водный раствор чер-
ного красителя для алюминия (20 г/л) при 100° С. Для улучше-
ния равномерности окрашенного фона в раствор для крашения
добавляют 1—2 мл/л уксусной кислоты.
Затем деталь промывают в холодной воде и смывают защит-
ную краску тампоном, смоченным бензином.
Несмотря на кажущуюся сложность технологии, процесс
легко наладить в производстве. Качество и декоративность по-
лучаемых изделий весьма высоки. Фотохимический способ нане-
сения изображений на эматалированную поверхность заслужи-
вает широкого применения при изготовлении сувенирных и дру-
гих изделий.
Указанная технология может быть использована для отделки
деталей, анодированных другим способом.
УПЛОТНЕНИЕ
АНОДНЫХ ПЛЕНОК
Анодные окисные покрытия обладают способностью погло-
щать воду. При этом окись алюминия гидролизует и, так как
молекула гидролизованного алюминия имеет больший объем,
поры пленки заполняются. Этот метод, заключающийся в на
полнении пор пленки и носящий название уплотнения, широко
применяют для повышения коррозионной стойкости и светостой-
кости окрашенных пленок, а при наполнении пор определен-
ными веществами — и для повышения диэлектрических показа-
телей, особенно пленок с высокой пористостью, например, полу-
ченных сернокислотным анодированием.
Наибольшее распространение в промышленности имеет спо-
соб уплотнения пленок обработкой в кипящей воде. Пленки по-
глощают воду и при низких температурах, однако при этом вода
только заполняет поры, а в химическое взаимодействие с скис-
лом алюминия не вступает. При температурах, близких к 100° С
окисел алюминия соединяется с водой, в результате чего пленка
уплотняется.
Процесс уплотнения может быть ускорен добавлением ней-
тральных солей или поверхностно-активных соединений. Каче-
266
ство уплотнения зависит от толщины пленки, ее пористости, про-
должительности обработки, температуры и состава раствора для
уплотнения.
Зависимость между толщиной пленки и содержанием воды
в ней после уплотнения (по данным С. Верника и Р. Пиннера)
представлены в табл. 21 (анодирование осуществляют в серной
кислоте при постоянном токе, температуре 18°С и Да = 2 а/дм2).
Таблица 21
Зависимость между толщиной пленки и содержанием воды
в ней после уплотнения
Продолжитель- ность анодиро- вания, мин Толщина пленки, мк Содержание воды в пленке (г/л*2) после уплотнения
в дистиллиро- ванной воде при 100° С 30' в дистиллиро- ванной воде при 100е С 240' в 2%-ном раст- воре серно-аммо- нийной солн ни- келя прн 95° С 15'
5 2,5 0,7 1,о 0,9
15 8,4 0,8 2,0 1,9
30 13,4 3,1 3,6 2,7
60 25,9 6,5 6,6 5,7
120 42,4 28,5 31,3 24,7
240 44,8 29,0 34,3 23 7
Особенно хорошие результаты получаются при уплотнении
пленок паром в вакууме.
Для декоративных бесцветных пленок применяют уплотнение
в горячей воде. При уплотнении декоративных окрашенных пле-
нок используют горячую воду или слабые растворы уксуснокис-
лых солей никеля и кобальта, не изменяющих окраску, так как
в небольших концентрациях гидроокиси этих солей практически
бесцветны.
Растворы для уплотнения декоративных окрашенных
пленок (г/л)
I. Уксуснокислый кобальт...................1—2
Борная кислота........................... 8
Режим уплотнения: pH раствора 5,0—5,5,
температура 80—85е С, продолжительность уплотнения
5—10 мин.
II. Уксуснокислый никель.................... 5
Борная кислота........................... 5
Режим уплотнения: pH раствора 5—7, темпе-
ратура 90—100' С, продолжительность уплотнения 10—
20 мин.
При уплотнении пленок в этих растворах никель и кобальт
гидролизуют и гидроокиси адсорбируются пленкой.
Уплотнение в растворах солей более эффективно, чем уплот-
нение в воде.
267
Н. Д. Томашовым и М. Н. Тюкиной разработан метод уско-
ренного уплотнения в растворах бихроматов. Этот метод приме-
няют для повышения коррозионной стойкости пленок; для деко-
ративного анодирования он непригоден. При обработке большое
значение имеет pH уплотняющего раствора (лучшие результаты
получаются при pH 6—7). Коррозионная стойкость пленок зави-
сит от степени гидратации и количества хромата, заключенного
в порах.
Раствор для ускоренного уплотнения (г/л)
Бихромат калия................................100
Углекислый натрий безводный ... ... 18
или едкий натр............................... 13
Режим уплотнения: pH раствора 6—7, темпе-
ратура 90—95 С, продолжительность уплотнения 2—
10 мин.
При использовании углекислого натрия раствор кипятят для
удаления окиси углерода. Раствор корректируют бихроматом
калия, добавляя карбонат для поддержания определенного
уровня pH.
Иногда для уплотнения применяют 1—2%-ный раствор
жидкого стекла (температура раствора 80—90°С и продол-
жительность обработки 20 мин). Чтобы получить высококаче-
ственное уплотнение, отношение Na2O . SiO2 должно быть 1 : 3
или выше. Для уплотнения можно применять также органиче-
ские вещества — лаки, воски, смолы (такое уплотнение описано
в разделе «Многоцветное анодирование»).
СНЯТИЕ НЕДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ
ПЛЕНОК
Недоброкачественную анодную пленку можно снять в щелоч-
ных растворах для обезжиривания или в растворе, содержащем
30 мл/л серной кислоты и 20 г/л хромового ангидрида (темпера-
тура раствора 100GС), однако обработка в этом растворе может
вызвать растравливание поверхности алюминия.
Раствор для удаления недоброкачественных окисных
пленок (г/л)
Хромовый ангидрид........................20
Ортофосфорная кислота.....................45 (мл/л)
Режим обработки: температура раствора 90: С,
продолжительность обработки 5—10 мин.
В приведенном растворе снимается только окисная пленка,
основной металл в нем не растворяется, следовательно, и по-
верхность его не подвергается травлению. Поэтому раствор ре-
комендуется для снятия с подвесок окисной пленки, так как
последняя, являясь диэлектриком и оставаясь на подвесках,
может вызвать образование несплошных пленок на изделиях.
268
При удалении пленки в щелочных растворах металл травится
и подвески быстро выходят из строя.
Для снятия эматаль-пленки применяют более концентриро-
ванный раствор, так как высокая химическая стойкость и низкая
пористость пленки замедляют процесс ее удаления в обычном
растворе.
Раствор для снятия эматаль-пленки (г/л)
Хромовый ангидрид ..................... 40
Ортофосфорная кислота....................90 (мл/л)
Режим обработки: температура раствора 90е С,
продолжительность обработки 40—60 мин.
ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ АНОДИРОВАНИЯ
МЕЛКИХ ДЕТАЛЕЙ
Крепление деталей при анодировании представляет значи-
тельные трудности, так как высокие напряжения и плотности
тока, а также образование изолирующего анодного покрытия на
подвесках из алюминия требуют жесткого контакта. Применение
жесткого контакта для мелких деталей может вызвать их дефор-
мацию. Кроме того, эта операция слишком трудоемкая. Поэтому
анодирование и предварительную обработку мелких деталей
(обезжиривание, осветление, химическое полирование) проводят
в барабанах или корзинах. Вращение барабанов здесь исклю-
чается, так как перемещение деталей сделает невозможным их
дальнейшее контактирование из-за образования изолирующей
окисной пленки.
На ряде московских предприятий (фурнитурном заводе, за-
воде художественной гравюры на металле и др ) мелкие изделия
обрабатывают в корзинах.
Корзины изготовляют из перфорированного алюминиевого
листа или из сплава Т-3. Они снабжены специальным зажимным
приспособлением на крышке, обеспечивающим жесткий контакт
деталей. При работе электролит перемешивают движением
штанг с корзинами. Объемная плотность тока должна быть не
выше 1а на 4,5 л электролита, если ванны не снабжены специ-
альным охлаждающим устройством.
ДЕКОРАТИВНАЯ ОТДЕЛКА
АЛЮМИНИЯ —«ИСКРИТ»
«Искрит» — новый процесс декоративной отделки алюминия,
разработанный А. П. Эйчисом, автором данной работы и
Д. Н. Циколь.
Деформируемый алюминий способен к рекристаллизации,
что в зависимости от режимов обработки позволяет получать
269
на его поверхности различные, весьма декоративные кристал-
лические композиции.
Образование не гладких, а текстурированных покрытий ис-
ключает необходимость тщательной механической подготовки
поверхности и снижает трудоемкость изделий. Сходство полу-
чаемой поверхности с отделкой «кристаллит» позволяет в не-
которых случаях заменить последнюю и тем самым снизить
расход олова.
УСЛОВИЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ
Существует зависимость между величиной зерен и темпера-
турой начала рекристаллизации, с одной стороны, и степенью
деформации, температурой и временем отжига и величиной ис-
Рис. 16. Зависимость между степенью деформации, температурой от-
жига и величиной рекристаллизованного зерна для алюминия чистотой
98,5%
ходного зерна,— с другой. Величина рекристаллизованного зерна
тем больше, чем меньше степень предварительной деформации,
чем выше температура и больше продолжительность отжига,
чем больше величина исходного зерна и меньше компонентов
в сплаве (рис. 16).
При отделке алюминия методом «искрит» необходимо учиты-
вать следующее:
1) пригодная для декоративной отделки микроструктура ре-
кристаллизации получается при 500 - 550° С;
2) увеличение продолжительности отжига увеличивает раз-
мер зерна;
270
3) наибольшее влияние на процесс рекристаллизации оказы-
вают степень и характер деформации изделий; при наименьших
формирующих условиях получаются наиболее крупные кри-
сталлы;
4) для получения мелкого зерна с равномерным диаметром
нужно подбирать такие условия деформации, которые исклю-
чают местную вытяжку металла;
5) структура кристаллов на сплавах более крупная и нерав-
номерная, чем на технически чистом алюминии;
6) при рекристаллизационном отжиге полностью снимается
жесткость конструкции, полученная при изготовлении деталей
штамповкой, прокаткой и т. д.
ПРОЯВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ
Рекристаллизованная структура не видна, так как покрыта
окисной пленкой, усиленной термообработкой. Для проявления
рекристаллизованной структуры пригодны растворы, способные
растворять алюминий и его окисел. Однако некоторые из этих
растворов не дают ярких текстур, поэтому надо создать такие
условия, при которых кристаллическая структура будет прояв-
ляться особенно ярко.
Четкая и одновременно блестящая структура рекристаллиза-
ции получается в том случае, когда эффекты травления и поли-
рования совмещены.
Для проявления структуры рекомендуются химическая обра-
ботка в растворах азотной и соляной кислот и анодная обра-
ботка в растворе азотной кислоты и хлористого натрия.
Раствор для химической обработки (вес. %)
Азотная кислота ................. 35
Соляная » .... ... 5
Вода .......................... . .... 30
Режим обработки: температура раствора 20—
30' С, продолжительность обработки 15—20 мин.
Раствор для анодной обработки (г/л)
Азотная кислота ... . . ... 150
Хлористый натрий............................... 150
Режим обработки: температура раствора 18—
25е С, анодная плотность тока 20—30 а/дмг, продолжи-
тельность обработки 5—7 мин.
При температуре выше 30° С увеличивается травящее дей-
ствие раствора, а при температуре ниже 20° С процесс значи-
тельно замедляется. Электролит корректируют периодическим
добавлением кислоты и хлористого натрия. Накопление продук-
тов растворения не оказывает заметного действия на процесс
проявления структуры.
271
ЗАЩИТА РЕКРИСТАЛЛИЗОВАННОЙ
СТРУКТУРЫ
Полученная текстура рекристаллизованного алюминия ме-
ханически непрочна и требует защитных покрытий — либо лако-
красочных, либо анодных.
Из лакокрасочных материалов лучшие результаты дают ме-
такриловый и акрилфисташковый лаки. Для получения анодных
пленок изделия анодируют в 5%-ном растворе серной кислоты
при температуре 18—25° С, анодной плотности тока 0,5 а]дм2
и продолжительности анодирования 10 мин. При этих условиях
кристаллы не вуалируются и декоративные свойства поверх-
ности не снижаются.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЯ
«ИСКРИТ»
Сначала изделия подвергают термообработке при 500—550° С
в муфельной печи с терморегулятором. Время термообработки
от 10 до 30 мин (для каждого изделия устанавливается прак-
тически) .
После термообработки изделия охлаждают на воздухе до
температуры окружающей среды. Термически обработанные из-
делия можно хранить 96 ч до проявления структуры рекристал-
лизации.
После термообработки и охлаждения изделия завешивают
в ванну для выявления структуры, затем либо сушат и покры-
вают лаком, либо анодируют в 5%-ной серной кислоте.
Полученная анодная пленка может быть окрашена в водных
растворах органических красителей и уплотнена в кипящей воде.
К неполадкам в работе при получении покрытия «искрит»
можно отнести растравливание металла, матовую поверхность
деформирования деталей, нечеткое выявление структуры кри-
сталлов.
Растравленная структура рекристаллизации, матовая по-
верхность детали свидетельствуют о высокой температуре элек-
тролита для проявления структуры. Деформирование деталей
вызывается повышенной температурой отжига.
Структура кристаллов выявляется нечетко при • недостаточ-
ной температуре термообработки или неправильном ведении
процесса проявления кристаллов.
ФОСФАТИРОВАНИЕ
АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ
При химической обработке алюминия и его сплавов в рас-
творах, содержащих фосфорную и хромовую кислоты и фтори-
стые соединения, на их поверхности образуется защитная
272
пленка голубовато-зеленого цвета, состоящая из фосфатов хро-
ма и алюминия и фтористых соединений этих металлов.
Для получения таких покрытий применяют растворы двух
типов — с хромовым ангидридом (алокром) и бихроматом ка-
лия (алодайн).
Растворы для фосфатирования алюминия и его
сплавов с хромовым ангидридом (г/л)
I. Ортофосфорная кислота.................50—60
Хромовый ангидрид...................... 7—10
Фтористый натрий......................... 5—6
II. Ортофосфорная кислота................... 12
Хромовый ангидрид...................... 3—4
Фтористый натрий.......................... 3
Покрытие, полученное по этому методу, может иметь тол-
щину от 2,5 до 7 мк и высушенное при температуре 18—21° С
содержит 50—55% фосфата хрома, 17—23% фосфата алюми-
ния, 22—23% воды и следы фтористых соединений хрома и алю-
миния.
Обработку в указанных растворах производят при комнат-
ной температуре. Повышение температуры ухудшает качество
пленки. При отсутствии ионов фтора покрытие не образуется.
Увеличение концентрации фторидов вызывает подтравливание
и сползание пленки. После фосфатирования изделия промывают
в холодной воде и сушат на воздухе в течение 30 мин, так как
свежеосажденная фосфатная пленка механически непрочна и
легко стирается с поверхности. После сушки на воздухе она
становится прочной к механическим воздействиям.
Для повышения стойкости пленки ее обрабатывают в тече-
ние 1—2 мин в растворе, содержащем 4 г/л хромового анги-
дрида, при 50—60° С или в растворе, содержащем 100 г/л би-
хромата калия, при той же температуре
Цвет покрытия зависит от состава сплава и метода обра-
ботки. Повышение концентрации раствора, времени обработки
и температуры приводит к получению более темных пленок.
Растворы для фосфатирования алюминия и его сплавов
с бихроматом калия (г/л)
1. Однозамещенный фосфорнокислый натрий . . 65—70
Фтористый натрий............................ 5
Бихромат калия......................... 15
II. Ортофосфорная кислота.................. 300
Бнхромат калия........................... 25
Фтористый натрий.......................... 2
Режим фосфатирования: температура рас-
твора 45°С, продолжительность фосфатирования 40 мин.
Защитные свойства фосфатного покрытия не хуже, чем у по-
крытий, полученных обычным анодированием. При фосфати-
ровании образуются твердые, беспористые пленки.
10
М. П. Грачева
273
Ванну корректируют добавлением фтористых солей. К не-
поладкам в работе при фосфатировании алюминия и его спла-
вов можно отнести образование порошкообразных и легкости-
рающихся с поверхности изделий пленок.
Порошкообразные легкосползающие пленки образуются при
недостаточном времени фосфатирования либо при недостаточ-
ной концентрации фторидов и хромовой кислоты.
Пленка стирается с поверхности, если изделие после обра-
ботки не высушивали на воздухе, или совсем не образуется,
если в растворе низка концентрация фторидов.
Голубое фосфатное покрытие, защищенное бесцветным ла-
ком типа УВЛ-3, может быть применено для отделки ряда из-
делий (кашпо, ваз и др.). Процесс фосфатирования проще и де-
шевле анодирования.
ОСАЖДЕНИЕ
ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ
ПОКРЫТИЙ НА АЛЮМИНИЙ
И ЕГО СПЛАВЫ
Нанесение гальванических покрытий на алюминий и его
сплавы позволяет сочетать ценные свойства алюминия со свой-
ствами металлов покрытия. Осаждение металлических покры-
тий дает возможность отделывать узлы, в которые входят де-
тали из алюминия и других металлов, лужение расширяет
возможности пайки, латунирование позволяет обрезинивать алю-
миниевые детали. В декоративных целях и для повышения из-
носостойкости на алюминий и его сплавы наносят никелевые
и никель-хромовые покрытия.
Положение алюминия в электрохимическом ряду напряже-
ний, его амфотерный характер, легкая окисляемость создают
значительные трудности при осаждении гальванических покры-
тий на изделия из алюминия и его сплавов.
Алюминий всегда покрыт окисной пленкой, немедленно вос-
станавливающейся после ее снятия и препятствующей сцепле-
нию металла покрытия с подложкой.
Амфотерный характер окисла алюминия осложняет реакции,
протекающие при подготовке поверхности под покрытие и оса-
ждении покрытия.
Электрохимическая активность алюминия может вызвать об-
разование контактных покрытий, нарушающих сцепление ме-
талла покрытия с основой.
Значительная разница в коэффициентах расширения алюми-
ния и большинства металлов, осаждаемых гальваническим пу-
тем, в определенных условиях может привести к деформации
покрытия.
274
Все эти причины свидетельствуют о том, что к нанесению
гальванических покрытий на алюминий и его сплавы следует
прибегать только в том случае, если другими методами отделки
алюминия нельзя получить желаемый результат.
Подготовка поверхности алюминия и его сплавов под по-
крытие может осуществляться механическим, химическим и
электрохимическим путем.
Механический метод обычно заключается в пескоструйной
обработке, в результате которой образуется шероховатая по-
верхность, обеспечивающая прочность сцепления нанесенного
покрытия с подложкой.
При химической подготовке изделия протравливают в неор-
ганических кислотах или их смесях. Чаще всего применяют рас-
твор, содержащий три объема азотной кислоты (d= 1,42) и один
объем фтористоводородной кислоты (50%-ной). Обработку ве-
дут при 20—30° С в течение 15—120 сек. Время обработки за-
висит от состава сплава и способа его отливки.
Недостатком указанных механических и химических спосо-
бов подготовки поверхности алюминия и его сплавов является
необходимость немедленного нанесения покрытия после подго-
товки, так как даже самый незначительный интервал между
этими процессами приводит к образованию естественной основ-
ной пленки, вызывающей отслаивание покрытия.
Наиболее распространенные виды подготовки поверхности,
дающие наилучшие результаты — нанесение в качестве подслоя
металлической пленки взамен естественной окисной и получение
искусственной окисной пленки, обеспечивающей надежное сцеп-
ление металла покрытия с основой.
Цинкатная обработка. Это старейший способ подготовки по-
верхности алюминия и его сплавов под нанесение гальваниче-
ских покрытий. В основе его лежат процессы растворения
окисла алюминия при погружении изделий в цинкатный рас-
твор и осаждение цинка на обнажившуюся поверхность алю-
миния.
Прочность сцепления цинковой пленки с основным покрытием
зависит от ряда факторов — состава раствора, времени обра-
ботки, толщины получаемой пленки.
Раствор для цинкатной обработки алюминия
и его сплавов (г/л)
Едкий натр.......................... 400—500
Окнсь цинка ....................... 50—100
Режим обработки: температура раствора 20—
30°С, продолжительность обработки 0,5—1 мин.
Уменьшение концентрации цинка приводит к образованию
крупнокристаллических цинковых пленок, обладающих мень
шим сцеплением с гальваническим покрытием.
10*
275
Увеличение содержания щелочи вызывает уменьшение тол-
щины пленки.
Скорость осаждения цинка возрастает в первые 15 сек, за-
тем рост пленки замедляется.
Для подготовки поверхности алюминия и его сплавов ре-
комендуется двукратная цинкатная обработка. После первого
осаждения цинковой пленки ее удаляют в азотной кислоте, за-
тем детали вторично обрабатывают в цинкатном растворе и
после промывки завешивают в гальваническую ванну. Время
первой обработки 15 сек, второй 5—10 сек.
Подготовка под цинкатную обработку заключается в обез-
жиривании и осветлении алюминиевых деталей. Для приготов-
ления цинкатного раствора необходимое количество сернокис-
лого цинка (из расчета 150 г/л) растворяют в теплой воде,
затем при помешивании прибавляют раствор едкого натра
(200 г/л) до выпадения осадка. Осадку гидроокиси цинка дают
отстояться, раствор декантируют, осадок промывают 2—3 раза
холодной водой, затем растворяют в едком натре (400 г/л).
Модифицированные растворы для цинкатной обработки, со-
держащие кроме указанных компонентов хлорное железо и сег-
нетовую соль, позволяют получать более тонкие и однородные
пленки цинка.
Модифицированный раствор для цинкатной обработки
алюминия и его сплавов (г/л)
Едкий натр.....................................500
Окись цинка.................................. 100
Хлорное железо.................................. 1
Сегнетова соль................................. 10
Режим обработки: температура 20—30r С, про-
должительность 0,5—1,0 мин.
Французские патенты предлагают для получения цинкового
подслоя применять растворы с добавкой глюконата калия.
Раствор с добавкой глюконата калия для цинкатной
обработки алюминия и его сплавов (г/л)
Едкий натр................................ 100—700
Окись цинка............................... 10—200
Глюконат калия............................ 5—25
Режим обработки: температура раствора 16—
49' С, продолжительность обработки 0,5—1 мин.
Рядом исследователей установлено, что метод цинкатной об-
работки не обеспечивает прочность сцепления металлического
покрытия с основой. Как показали Э. С. Брук и Н. М. Слезкина,
в процессе нанесения меди, никеля и других покрытий на пред-
варительно обработанные в цинкатных растворах сложнопро-
филированные детали наблюдается быстрое перекрытие высту-
пающих частей детали основным покрытием и одновременное
276
химическое растворение в электролитах пленки цинка на углуб-
ленных поверхностях, пазах и т. п. Поэтому осаждение покры-
тия на углубленных местах происходит непосредственно на алю-
миний и его сплавы, в дальнейшем покрытия вздуваются и от-
слаиваются.
Значительно лучшие результаты получаются при других ме-
тодах подготовки поверхности.
Непосредственное химическое никелирование. И. Д. Груе-
вым предложена следующая технология непосредственного хи-
мического никелирования, обеспечивающая высокую термостой-
кость покрытий после термообработки.
Детали обезжиривают в обычном растворе для обезжири-
вания алюминия, затем декапируют в течение 30 мин при ком-
натной температуре в растворе, слегка подкисленном соляной
кислотой (3—5 мл!л) и никелируют в растворе для химического
никелирования.
Раствор для химического никелирования (г/л)
Хлористый никель................. 20—25
Гипофосфит натрия................ 24—30
Лимоннокислый натрий............. 40—50
Хлористый аммоний................ 30—50
Аммиак...........................До pH 8—8,5
Режим никелирования: температура рас-
твора 82—85е С, продолжительность никелирования 60 мин.
Затем детали подвергают термообработке в течение 60 мин
при 220—250° С.
Технология химической обработки в растворах с хлористым
никелем. Подготовка поверхности заключается в обезжирива-
нии и осветлении, после чего детали погружают для химической
обработки в раствор, содержащий 1 л ортофосфорной кислоты
(d=l,4) и 40 г хлористого никеля. Температура раствора
50—60° С, продолжительность обработки 15 сек.
После обработки поверхность алюминия приобретает серый
цвет. Процесс считается законченным, если начинается обиль-
ное газовыделение. Промытые детали загружают в ванну по-
крытия.
Никель осаждают из обычных электролитов, олово — из сер-
нокислых, медь — из пирофосфатных.
Раствор приготовляют, доводя фосфорную кислоту до не-
обходимого удельного веса и затем прибавляя растворенный
в минимальном объеме воды хлористый никель. Корректируют
раствор по удельному весу фосфорной кислоты. Содержание
хлористого никеля корректируют по данным анализа.
Сравнительные коррозионные испытания никелевых покры-
тий, осажденных при цинкатной обработке и по описанному ме-
тоду, проведенные автором данной работы и Е. О. Иосипян, по-
казали значительные преимущества описываемой технологии.
277
Никелевое покрытие, нанесенное после цинкатной обработки,
вспучивалось и отслаивалось после 7 суток испытания в камере
влажности. Никелевое покрытие, осажденное после обработки
в растворе фосфорной кислоты и хлористого никеля, в течение
56 суток испытаний не вспучивалось и не отслаивалось.
Указанная технология подготовки поверхности металла
с успехом применяется для отделки объемных сувениров из
вторичного алюминиевого литья. После обезжиривания и освет-
ления изделия обрабатывают в указанном растворе, затем по-
крывают медью в пирофосфорнокислом электролите, оксиди-
руют серной печенью и растирают пемзой. Качество покрытия
получается очень высоким, отслаивания меди не наблюдается
ни при обработке в горячем растворе серной печени, ни при
растирке пемзой.
Электролит для непосредственного никелирования алюми-
ниевых сплавов. Электролит предложен Ю. Я- Лукомским.
В процессе повышенная температура электролиза сочетается
с введением в электролит фтористых солей и персульфата ка-
лия. Фторид активирует поверхность катода и связывает обра-
зующиеся ионы алюминия во фтороалюминатный комплекс.
Персульфат тормозит выделение контактного металла и вместе
с повышением температуры благоприятно влияет на условия
осаждения покрытия. После нанесения никеля изделия подвер-
гают термообработке. Покрытия хорошего качества получаются
при изменении условий электролиза в широких пределах. Элек-
тролит обладает хорошими эксплуатационными данными и ос-
воен на ряде заводов.
Электролит для непосредственного никелирования
алюминиевых сплавов (г/л)
Сернокислый никель.........................200
Борная кислота.............................25
Фтористый натрий......................... . 2
Персульфат калия........................ . . 2
Режим никелирования: pH электролита
4,5—5,4, температура 50е С, катодная плотность тока
1—2 а/Ли2, продолжительность термообработки при 200° С
30 мин.
Осаждение гальванических покрытий на предварительно ано-
дированный алюминий. Лучшим способом подготовки поверх-
ности под осаждение гальванических покрытий, обеспечиваю-
щим надежное сцепление металла покрытия с основой, является
анодное оксидирование алюминия и его сплавов. Наиболее ши-
роко для этой цели применяют анодирование в фосфорной
кислоте.
Анодная пленка должна иметь определенную пористость.
Диаметр пор окисных пленок, полученных в фосфорной кислоте,
равен 330 А. Размер пор н ячеек, структура пленки оказывают
существенное влияние на дальнейший процесс электроосажде-
278
ция металлов и прочность сцепления металла покрытия с под-
ложкой. Осажденное на анодной пленке покрытие сначала тем-
ное, затем светлеет и принимает обычный вид, свойственный
данному покрытию.
Непосредственно на окисную пленку можно осаждать по-
крытия из несильнощелочных растворов либо по подслою меди,
нанесенному из пирофосфорнокислого электролита.
Раствор для анодирования (г/л)
Ортофосфорная кислота.................. 250—350
Режим анодирования: температура раствора
18—35° С, анодная плотность тока 1,3—1,5 а/дм2, напря-
жение 15—20 в, продолжительность осаждения 10—15 мин.
В процессе работы раствор перемешивают. Для многоком-
понентных сплавов, как показал И. Д. Груев, оптимальной яв-
ляется 25%-ная концентрация фосфорной кислоты.
Структура эматаль-пленок, полученных в хромово-борных
электролитах, сходна со структурой пленок, осажденных в фос-
форной кислоте. Поэтому автором данной работы и А. М. Дорф-
ман разработана технология осаждения гальванических покры-
тий на эматалированные алюминиевые сплавы типа Д-16.
Гальванические покрытия на эматаль-пленку, полученную на
технически чистом алюминии, осадить довольно трудно, что объ-
ясняется, очевидно, низкой пористостью эматаль-пленки. Для
получения эматаль-пленки детали завешивают на анодную
штангу без тока, затем в течение 5 мин напряжение поднимают
до 20 в, по истечении 10 мин напряжение доводят до 30 в. При
таком напряжении ведут процесс еще 10—15 мин. Температура
электролита 40—45° С, катоды — нержавеющая сталь, соотно-
шение Sa : SK=2 : 1 и 3: 1.
После эматалирования можно осаждать медь из пирофос-
форно-кислых, а никель и хром — из обычных электролитов.
Работы А. Ф. Богоявленского и Я. И. Александрова пока-
зали, что дополнительное травление перед анодированием уве-
личивает прочность сцепления покрытия с основой. Предвари-
тельное травление в значительной степени устраняет трудно-
сти, возникающие при анодировании различных алюминиевых
сплавов в одном электролите. Для дополнительного травле-
ния рекомендуется один из следующих растворов: 1) 15%-ная
соляная кислота; 2) 15%-ная соляная кислота + 1 г/л фтори-
стого натрия.
К описанным способам осаждения гальванических покрытий
на анодную окисную пленку примыкают способы непосредствен-
ного хромирования алюминиевых сплавов.
Английские патенты предлагают усовершенствованный спо-
соб использования анодного подслоя для хромирования алюми-
ниевых сплавов, который состоит из следующих операций:
279
1) обработки в течение 5 мин при 20° С в растворе, содер-
жащем 15% соляной кислоты и 5% плавиковой;
2) анодирования в растворе, содержащем 100 г/л хромового
ангидрида, при анодной плотности тока 50—70 а/дм2, напряже-
нии 50—70 в, температуре 50° С и времени выдержки 3—10 мин\
3) хромирования в электролите, содержащем 200 г/л хромо-
вого ангидрида и 2 г/л серной кислоты, при температуре 25—
30° С, катодной плотности тока 25—45 а/дм2 в течение 1 ч;
4) нанесения твердого хрома в этом же электролите при
30° С, катодной плотности тока 50—60 а]дм2 в течение 1 ч.
В. Л. Худяков предложил технологический процесс непо-
средственного хромирования силумина. Сначала детали обез-
жиривают.
Раствор для обезжиривания силумина (г/л)
Едкий натр.................................50
Фосфорнокислый однозамещенный натрий.......50
Жидкое стекло..............................30
Режим обезжиривания: температура раство-
ра 70° С, продолжительность обезжиривания 3 мин.
Затем производят анодную обработку деталей в универсаль-
ной ванне хромирования в течение 2—4 мин и катодное оса-
ждение хрома в этом же электролите при катодной плотности
тока 18—24 а/дм2. Температура электролита 45—50° С.
Глава VII
ОТДЕЛКА ИЗДЕЛИЙ
ИЗ СПЛАВА ЦА
Цинковый сплав в настоящее время широко используют для
изготовления метизов (скобяных изделий) и различных сувени-
ров (медалей, пепельниц, мелкой настольной скульптуры), вы-
полненных методом литья под давлением. С целью придания
изделиям из цинкового сплава защитно-декоративных свойств
на них наносят различные гальванические покрытия.
Специфические свойства цинкового сплава обусловливают
некоторое отличие в технологии как подготовки изделий из
сплава ЦА под нанесение гальванических покрытий, так и на-
несения самих покрытий.
ПОДГОТОВКА ИЗДЕЛИЙ
ИЗ ЦИНКОВЫХ СПЛАВОВ
При механической подготовке изделий из цинковых сплавов
лучшие результаты дает полировальная паста.
Полировальная паста для цинковых сплавов (вес. %)
Окись алюминия.................................35
Окись хрома....................................35
Церезин........................................14
Стеарин ......................................... 9
Сало говяжье или солидол Т......................5
Скипидар ........................................ 2
Линейная скорость кругов при шлифовании цинкового
сплава должна быть в пределах 10—20 м!сек, а при полирова-
нии 18—24 м!сек.
Обезжиривают изделия из цинкового сплава электрохимиче-
ским путем на катоде.
Электролит для обезжиривания цинковых
сплавов (г/л)
Трииатрийфосфат.........................45—50
Жидкое стекло...........................3—5
Режим обезжиривания: температура элек-
тролита 60—70 С, плотность тока 2—3 а/дм2, продолжи-
тельность обезжиривания 1—2 мин.
Для декапирования применяют раствор, содержащий 30—
50 г/л серной кислоты.
281
НАНЕСЕНИЕ
ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ
ПОКРЫТИЙ
При отделке метизов из цинковых сплавов применяют хро-
мирование и блестящее цинкование.
Хромовые покрытия осаждают на цинковые сплавы из уни-
версального электролита хромирования при режимах, принятых
для получения декоративных блестящих хромовых покрытий
(см. раздел «Хромирование», гл. III).
Блестящее цинковое покрытие получают из электролита
с блескообразующими добавками ДЦУ и Уа- В дальнейшем цин-
ковые покрытия осветляют и пассивируют (см. раздел «Цинко-
вание», гл. III).
Для отделки литых сувениров из цинкового сплава под «ста-
рое» серебро изделия, подготовленные по описанной выше тех-
нологии, цинкуют в электролите с блескообразователями ДЦУ и
Уд, а затем покрывают черным никелем. Толщина цинкового по-
крытия 5—6 мк.
Никелевое покрытие часто используется в качестве подслоя.
Электролит для получения никелевого покрытия
на цинковых сплавах (г/л)
Сернокислый никель ....................... 80
Сернокислый натрий .....................50—60
Борная кислота.......................... 20
Хлористый аммоний....................... 20
Режим никелирования: pH электролита
5,8—6,0, температура 18—20' С, плотность тока 0,5—
0,8 а/дм?, продолжительность никелирования 15—20 мин.
Толщина слоя никеля, осажденного из этого электролита,
3—4 мк.
Электролиты для черного никелирования
цинковых сплавов (г/л)
I. Сернокислый никель..................... 50
Сернокислый цинк..........................25
Сернокислый аммоний.......................15
Роданистый калий..........................32
Режим никелирования: pH электролита
4,5—5,5, температура 18—25" С, напряжение на штангах
1—1,5 в, плотность тока 0,1—0,15 а/дм2, продолжитель-
ность никелирования 30 мин, аноды смешанные, никеле-
вые и цинковые в соотношении 3 : 1 (75% никелевых по
площади, 25% — цинковых), толщина слоя черного ни-
келя 1,0—1,5 мк.
II. Сернокислый никель......................30
Сернокислый никель-аммоний...............60
Сернокислый цинк.........................20
Роданистый натрий........................15
Режим никелирования: температура элек-
тролита 30—35° С, плотность тока 0,2—0,4 а/дм2.
282
Детали завешивают в ванну под током. Силу тока на за-
грузку устанавливают заранее. После нанесения черного никеля
изделия промывают и крацуют латунной щеткой. При этом на
выпуклых местах черный никель снимается, обнажая блестящий
цинк (или никель), а во впадинах сохраняется полностью. В ре-
зультате образуются переходные тона от серебристого через те-
невые до густочерного, что создает необходимый декоративный
эффект. После крацовки изделия промывают, сушат, промасли-
вают веретенным маслом № 2 и протирают насухо.
При отделке сувениров из цинкового литья под «старую»
медь на предварительно подготовленные изделия наносят мед-
ное покрытие из пирофосфорнокислого электролита (см. раздел
«Меднение», гл. III). Толщина медного слоя 10—12 мк. Затем
омедненные изделия оксидируют в растворе серной печени (см.
раздел «Оксидирование меди», гл. III), промывают, растирают
с пемзой или крацуют латунными щетками, снова промывают,
сушат и покрывают бесцветным прозрачным лаком.
ХИМИЧЕСКОЕ
ОКСИДИРОВАНИЕ
Для химического оксидирования изделий из цинкового
сплава применяют растворы, содержащие никелевые соли или
медные соли и окислители.
Растворы для химического оксидирования
цинковых сплавов (г/л)
I. Сернокислый никель-аммоний............. 60
Хлористый аммоний....................... 60
II. Сернокислая медь....................... 125—200
Хлорат калия............ . .... 60—100
В первом растворе окраска получается наиболее прочной.
Изделия погружают в раствор при температуре 20—30° С на
30—60 мин, затем протирают пемзой, промывают и высуши-
вают, после чего промасливают или покрывают бесцветным
лаком.
Глава VIII
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
ПОКРЫТИЙ
Качество покрытий контролируют различными методами,
специфическими для каждого вида испытания.
Контроль по внешнему виду осуществляют визуально. Цель
его — обнаружение поверхностных дефектов покрытия. Опреде-
ление толщины покрытия является одной из основных операций
контроля качества. Назначение ее-—установление соответствия
толщины покрытия ГОСТу или ТУ на данное изделие.
Контроль пористости проводят не для всех покрытий, а чаще
всего для катодных, в которых отсутствие пористости является
основным условием защиты.
Испытания на стойкость против коррозии, определение ме-
ханических свойств и специальные испытания проводят в том
случае, если они предусмотрены соответствующими ТУ.
Количество изделий (деталей) от партии, подлежащих кон-
тролю, определяется правилами приемки, записанными в ТУ.
Контроль по внешнему виду
Контроль по внешнему виду осуществляют невооруженным
глазом или при помощи лупы. При этом выявляют непокрытые
места, подгар, механические повреждения, питтинг, шерохова-
тость, подтеки, пузырение и шелушение покрытий. В зависи-
мости от вида брака изделия разбраковывают на подлежащие
переделке и на окончательный брак.
Контроль толщины покрытий
Для контроля толщины покрытий применяют физические и
химические методы. Первые не наносят повреждений испыты-
ваемым деталям, вторые разрушают поверхность покрытия.
При использовании обычно применяемых в промышленности
химических методов определяют местную и среднюю толщину
покрытия: местную толщину — капельным, струйно-периодиче-
ским и струйно-объемным методами, среднюю толщину — мето-
дом снятия покрытия.
Химические методы контроля установлены ГОСТ 3303—59.
284
При определении толщины покрытия химическими методами
весьма важным является подготовка поверхности покрытия
к испытанию. Наличие жировых загрязнений на поверхности
искажает результаты, поэтому поверхность покрытия перед ис-
пытанием обезжиривают, протирая спиртом или венской из-
вестью, затем промывают и осушают фильтровальной бумагой.
С никелированных деталей после обезжиривания снимают
пассивную пленку, протирая поверхность тампоном, смоченным
в соляной кислоте (1:1). Затем деталь промывают и сушат
фильтровальной бумагой. Когда верхним слоем многослойного
покрытия является хром, его удаляют растворением в концен-
трированной соляной кислоте.
Среднюю толщину покрытия определяют весовым или ана-
литическим путем. В первом случае изделия после обезжирива-
ния, промывки и просушки фильтровальной бумагой высуши-
вают в сушильном шкафу, охлаждают, выдерживают 2 ч в эк-
сикаторе и взвешивают на аналитических весах. После этого
изделие погружают в раствор, не взаимодействующий с метал-
лом подложки, но растворяющий покрытие. Когда покрытие
полностью растворится, изделие тщательно промывают, сушат,
как до растворения, и снова взвешивают.
Среднюю толщину покрытия рассчитывают по формуле
scp = ЛИ» [ЛЛ],
ST
где 6с р — средняя толщина покрытий, мк;
Р) — вес изделия до снятия покрытия, г;
Р2 — вес изделия после снятия покрытия, г;
5 — поверхность изделия, см2;
у — удельный вес металла покрытия, г!см3.
Для каждого определения пользуются свежим раствором.
Если среднюю толщину покрытия определяют аналитическим
путем, то после подготовки изделие погружают в раствор для
удаления покрытия, затем промывают водой, сливая ее в стакан
с раствором, и в последнем аналитическим путем определяют
содержание металла. Расчет ведут по формуле
Л Р-10 000 г ,
где Р — вес металла, обнаруженного в растворе, г;
S — поверхность изделия, см2;
у — удельный вес металла покрытия, г/см3.
Способы определения средней толщины покрытия весьма
длительны, приводят к порче деталей, применение их возможно
только для деталей небольших размеров или для «свидетелей».
При определении средней толщины анодной окисной пленки
образец обрабатывают в растворе, содержащем 20 г/л
285
хромового ангидрида и 35 мл/л ортофосфорной кислоты. Темпе-
ратура раствора 90° С, продолжительность обработки 5—\0мин.
Для эматаль-пленки употребляют более концентрированный
раствор (40 г/л) хромового ангидрида и 90 мл/л ортофосфорной
кислоты. Время снятия пленки до 1 ч.
Обычно определяют не среднюю, а местную толщину покры-
тия капельным или струйным методом. Детали подготавливают,
как описано выше. При определении толщины покрытия капель-
ным методом растворитель наносят на поверхность изделия кап-
лями, выдерживают определенное время, снимают фильтроваль-
ной бумагой и снова наносят на то же место до обнажения
основного металла.
Расчет толщины покрытия производят по формуле
®местн 0 1^^]>
где Смеет — местная толщина покрытия, мк;
п — число капель растворителя, израсходованное при испытании;
К — толщина покрытия, снимаемая одной каплей растворителя, мк;
Состав растворителей для различных покрытий и значение
коэффициента К приведены в табл. 22.
Таблица 22
Состав растворителей для определения толщины покрытий
капельным методом и значение коэффициента К
Покры- тие Металл подлож- ки Состав растворителя П родолжительность обработки Значение К (мк) при тем- пературе
Компоненты Концен- трация, г/л
15°С 20гС 25°С
Цннко- Железо Йодистый калий 200 По 1 мин до обна- 1.01 1,24 1.45
вое * К адм не- Железо Йод кристал- лический То же 100 100 жения основного металла То же 1,9 2.3
вое Медное Железо и Азотнокислое 44 По 1 мин до обра- 0,89 1.08 1,20
Никеле- вое никеле- вый под- слой Железо, медь серебро Хлорное железо Сернокислая 150 100 зования сплошного пятна металли- ческого серебра По 1 мин до образо- 0,61 0,70 0,75
Оловян- Железо, медь Уксусная кис- лота (ледяная) Хлорное железо 250 (жл/л) 90 вания контактной меди и а железе нли обнажения медного участка По 30 сек до появ- 1,54 1,75 1.9
ное Сереб- ряное медь, латунь Медь, латунь Сернокислая медь Уксусная кис- лота (ледяная) Азотная кислота 146 348 (мл/л) 1 : 1 ления контактной меди на железе или обнажения меди и латуни За 30 сек снимается слой толщиной 3 мк — — —
* Для блестящих покрытий вводится коэффициент.
286
Качество окисной пленки на алюминии определяют капель-
ным методом. При этом на испытуемую деталь наносят 1—2
капли раствора, содержащего 25 мл соляной кислоты (d= 1,19),
3 г двухромовокислого калия и 75 мл дистиллированной воды.
Нормы выдержки капли до позеленения алюминия при
20° С: 6 мин — для пленок, полученных оксидированием в хро-
мовой кислоте, и 12 мин — для пленок, образованных в серной
кислоте и уплотненных.
Более точные и удобные методы, позволяющие определять
толщину деталей сложного профиля,— струйный, объемный и
периодический. В первом случае покрытие растворяют струей
жидкости, выливающейся из бюретки со скоростью 10±0,5 мл
за 30 сек, во втором — раствором определенного состава (также
из бюретки), причем испытание ведут до обнажения основного
металла. Скорость и сила падения струи должны быть по-
стоянными.
Струйно-объемный метод в цеховых условиях применяют
редко. Основным методом определения толщины покрытия яв-
ляется струйно-периодический.
Для его выполнения собирают постоянно действующий при-
бор. На лабораторном штативе устанавливают сосуд с раство-
рителем, который сифоном соединяют через кран и капилляр
с бюреткой. Нижний конец бюретки снабжен краном и градуи-
рованным капилляром. Уровень растворителя в бюретке дол-
жен быть постоянным. Капилляр градуируют так, чтобы ско-
рость истечения дистиллированной воды была 10±0,5 мл за
30 сек. Изделие устанавливают на том же штативе под углом
45° к капилляру и на расстоянии 4—5 мм от него. Ориентиро-
вочно устанавливают время истечения струи. При определении
толщины покрытия за несколько секунд до конца несколько раз
прерывают подачу растворителя и участок осушают фильтро-
вальной бумагой для осмотра поверхности. Общее число секунд
действия струи суммируют.
Толщину покрытия определяют по формуле
8местн = ~ (ХМ
IX
где t — время действия струн, сек\
К — время растворения покрытия толщиной I мк, сек.
Состав растворителей и значение К приведены в табл. 23.
Для приготовления растворителей как при капельном, так
и при струйно-периодическом методе следует пользоваться ре-
активами марки х/ч и дистиллированной водой, а для опреде-
ления толщины покрытия без нарушения его и порчи детали —
различными приборами, выпускаемыми отечественной промыш-
ленностью.
287
Т абл и ца 23
Состав растворителей при определении толщины покрытия
струйно-пернодическим методом н значение К
Покры- тие Металл подлож- ки Состав растворителя Конец испытания Значение Я (сек) прн температуре
Компоненты Концен- трация, г/л
15°С 20гС 25°С
Цинковое Железо Азотнокислый аммоний Сернокислая медь Соляная кис- лота (1 н. раствор) 70 7 70 (мл/л) При появлении пятна контактной меди 1,75 1.55 1.33
Кадмие- вое Азотнокислый аммоний Соляная кислота (1 и. раствор) 17 5 17,5 (жл/л) При обнажении основного металла 5.0 4.3 3,55
Медное Хлорное железо Сернокислая медь 300 100 Прн обнажении основного металла 1.56 1,08 0,82
Никеле- вое* Железо Медь Хлорное железо Сернокислая медь 300 100 Прн образовании пятна контактной меди 3,0 1,92 1,49
Серебря- ное Медь, латунь Йодистый калий Йод кристал- лический 250 7,5 При обнажении основного металла 2,94 2.48 2,22
* Для блестящих покрытий вводится коэффициент.
Контроль пористости покрытий
Пористость покрытий определяют наложением на предвари-
тельно обезжиренную поверхность покрытия фильтровальной бу-
маги, смоченной специальным раствором. Через определенное
время, когда на бумаге появятся пятна, соответствующие порам
в покрытии, подсчитывают среднее число пор на 1 см2 поверх-
ности.
Для определения пористости однослойных покрытий приме-
няют растворы, указанные в табл. 24.
Таблица 24
Состав растворов для определения пористости однослойных
покрытий и продолжительность обработки
Покрытие Металл подложки Состав раствора Продолжи- тельность обработки, мин Окраска пятен
Компоненты Концент- рация, г/л
Цинковое Железо Железистосинеро- дистый калий 20 3-5 Синие точки
Медное, никелевое, Железо Железистосинеро- дистый калий 40 1 20 1 3-5 1 Сниие
хромовое, свинцовое Хлористый натрий 15 ' 3-5 ( 3-5 ) точки
Оловянное Железо Железистосинеро- дистый калий Хлористый натрий 40 1 15 J До 60 Сниие пятна
288
При определении пористости многослойных покрытий же-
лезо—хром, железо—никель—хром, железо—никель—медь -
никель—хром, медь—хром, медь—никель—хром, когда верхним
слоем покрытия служит никель, для пропитки бумаги приме-
няют раствор, содержащий 10 г/л железистосинеродистого ка-
лия, 30 г/л хлористого аммония и 60 г/л хлористого калия. Про-
должительность обработки 10 мин.
Синие пятна свидетельствуют о наличии в покрытии сквоз-
ных пор до железа, желтые — о порах хрома до никеля, красно-
бурые— о порах хрома и никеля до меди.
Контроль прочности
сцепления
Прочность сцепления металла покрытия с основным метал-
лом определяют изгибом образца под углом 90 п 180° несколько
раз. Если в месте изгиба покрытие не шелушится и не отслаи-
вается, адгезия считается хорошей.
Можно определять адгезию методом нанесения сетки. Сталь-
ным острием на поверхности покрытия наносят ряд пересекаю-
щихся царапин. Если покрытие в местах пересечения царапин
не отслаивается, адгезия считается хорошей.
Другие виды контроля
качества покрытий
Твердость, износостойкость и другие механические свойства
покрытий определяют с помощью специальных приборов.
Устойчивость покрытий к коррозии определяют во влажной
камере или в камере солевого тумана по специально разрабо-
танным циклам.
В некоторых случаях испытания на коррозионную устойчи-
вость покрытий проводят в естественных условиях. Это наибо-
лее точные, однако весьма продолжительные испытания.
н
М. П. Грачева
Глава IX
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
В ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЦЕХАХ
В гальванических цехах использа ют многие материалы и хи-
микаты, вредные для здоровья. Выделения ряда ванн — тра-
вильных, хромовых, цианистых, анодирования, электрополиро-
вания и др.— также весьма вредно отражаются на здоровье
работающих, поэтому в гальванических цехах необходимо со-
блюдать правила техники безопасности
Правила обращения
с ядовитыми веществами
Особую осторожность следует проявлять при работе с циа-
нистыми солями и электролитами, являющимися сильными
ядами.
Склады хранения цианистых соединений и участки циани-
стых ванн в гальванических цехах должны быть оборудованы
мощной приточно-вытяжной вентиляцией, которую следует
включать за час до начала работы.
В местах хранения цианистых веществ не допускается раз-
мещение кислот, а на участках цианистых электролитов неже-
лательно присутствие кислых ванн.
Промывные ванны после цианистых электролитов нельзя ис-
пользовать для промывки деталей, обработанных в других элек-
тролитах.
Промывные воды после цианистых ванн и отработанные
электролиты необходимо подвергать специальной нейтрализации
до смешения с другими сточными водами.
На участках цианистых электролитов пол и стены должны
быть выложены метлахской плиткой. Периодически пол и стены
следует смывать 10%-ным раствором сернокислого железа и
горячей щелочной водой.
Работать на участках цианистых электролитов нужно в ис-
правной спецодежде, спецобуви и резиновых перчатках. При
выдаче, взвешивании и растворении цианистых солей следует
пользоваться респиратором.
Для приготовления новых и нейтрализации отработанных
цианистых электролитов необходимо применять специальные
290
вытяжные шкафы или ванны с бортовыми отсосами. Работу сле-
дует вести при включенной вентиляции.
Тару из-под цианистых соединений обезвреживают смесью
из 0,8 л 25%-ного раствора сернокислого железа и 5 л 10%-ного
раствора кальцинированной соды. Растворы для обезврежива-
ния приготовляют и смешивают непосредственно перед обработ-
кой тары.
Участки цианистых электролитов должны иметь аптечки
для оказания первой помощи при отравлении цианистыми со-
единениями.
Аминопроизводные и электролиты на их основе также весьма
токсичны.
Как и цианистые соединения, этилендиамин и другие амины
следует хранить в специальном помещении, оборудованном при-
точно-вытяжной вентиляцией. Для разбавления 90 и 70%-ного
-тилендиамина до 20%-ного и приготовления комплексов необ-
ходимо пользоваться вытяжными шкафами или ваннами, обо-
рудованными приточно-вытяжной вентиляцией.
Ванны для работы с этилендиаминовыми электролитами и
электролитами на основе других аминопроизводных должны
быть снабжены бортовыми отсосами.
Правила обращения
с кислотами и щелочами
Кислоты и щелочи при попадании на кожу могут вызвать
химические ожоги. Пары их раздражающе действуют на дыха-
тельные пути и слизистую оболочку. Поэтому при работе с ними
необходимо соблюдать меры предосторожности.
Хранить кислоты и щелочи нужно в плотно закрытой таре.
При розливе, транспортировке и других работах с кисло-
тами следует пользоваться специальными приспособлениями,
а работу вести в спецодежде, резиновых сапогах, перчатках и
в защитных очках.
Для приготовления растворов кислоту добавляют в холод-
ную воду (а не наоборот) небольшими порциями при помеши-
вании.
При составлении смеси кислот в воду добавляют сначала со-
ляную, затем азотную и в последнюю очередь серную кислоту.
Работа с кислотными и щелочными растворами должна про-
изводиться при включенной вентиляции.
Попавшие на кожу кислоты и щелочи нужно смыть сильной
струей воды.
При ожоге кислотами после промывки водой пораженный
участок следует промыть 2%-ным раствором соды и смазать
вазелином.
11*
291
В случае ожога щелочами пораженное место промывают сла-
бым раствором уксусной или борной кислоты, затем водой.
Правила обращения
с кислыми электролитами
Ванны, работающие без подогрева и перемешивания, не тре-
буют бортовой вентиляции.
Для работы с подогретыми и перемешиваемыми кислыми
электролитами ванны должны быть снабжены бортовыми от-
сосами.
Никелевые электролиты содержат ядовитую соль — серно-
кислый никель, поэтому при работе с никелевыми электроли-
тами необходимо пользоваться резиновыми перчатками, немед-
ленно смывать с рук попавший на них раствор, чтобы избежать
появления экземы.
Аноды и штанги перед чисткой следует смочить водой, так
как при чистке выделяется ядовитая металлическая пыль. Ра-
боту нужно вести в резиновых перчатках.
Правила обращения
с хромовыми электролитами
Пары и брызги хромовой кислоты вызывают тяжелое раз-
дражение слизистой оболочки. Растворы хромовой кислоты ока-
зывают очень вредное действие на кожу рук и лица, поэтому
при появлении раздражений на коже работать у ванн хроми-
рования запрещается. Ванны хромирования должны быть снаб-
жены двусторонними бортовыми откосами.
Засыпку хромового ангидрида в электролит и его дробление
нужно производить в резиновых перчатках, фартуке и защит-
ных очках. Перед началом работы руки и слизистую оболочку
носа необходимо смазать мазью, состоящей из одной части ла-
нолина и двух частей вазелина.
При попадании хромового ангидрида в глаз, следует про-
мыть его водой и 1%-ным раствором гипосульфита.
Пятна хромового ангидрида на коже удаляют раствором со-
ляной кислоты (1 :3). Кожу затем промывают, вытирают насухо
и смазывают смесью ланолина с вазелином.
Правила обращения
с ваннами оксидирования
Оксидирование производят в горячем концентрированном
щелочном растворе, поэтому при работе необходимо соблюдать
правила техники безопасности.
292
Изделия следует опускать в раствор щипцами, на подвесках
или в корзинах.
Нельзя добавлять в раствор холодную воду во избежание
выплескивания. Горячую воду добавляют в ванну небольшими
дозами при помощи черпака на длинной ручке.
Правила обращения
с органическими растворителями
Органические растворители пожаро- и взрывоопасны. Их
пары вредно действуют на кожу рук и лица, могут также вы-
звать общее отравление организма. Поэтому работать с орга-
ническими растворителями можно только при включенной вен-
тиляции.
Растворители нужно хранить в специальной таре с плотно
закрытыми крышками.
В помещениях, где ведут работу с органическими раствори-
телями, должны быть огнетушители.
Курение в этих помещениях запрещается.
Основные требования
к вентиляции
гальванических цехов
Поддержание необходимой влажности и температуры в галь-
ванических цехах является основным условием нормального
труда.
Температура в гальванических цехах должна быть в пре-
делах 18—20° С.
Ванны должны быть снабжены бортовыми отсосами.
Наряду с вытяжной вентиляцией в цехе должна быть
устроена приточная вентиляция. Количество подаваемого воз-
духа должно соответствовать объему отсасываемого. В зимнее
время воздух необходимо подогревать.
Правила работы
с электроприборами
В гальванических цехах находится большое количество элек-
тросхем, электроприборов, источников тока, поэтому следует
постоянно проверять состояние энергохозяйства. Нельзя допу-
скать наличия оголенных проводов, мест соединения проводов
и шин без изоляции. Ванны должны быть заземлены. При вклю-
чении выпрямителей сначала следует давать нагрузку, а затем
подключать переменный ток.
293
Применение
биологических «перчаток»
При работе с химическими веществами, вызывающими раз-
личные кожные заболевания, необходимо принимать меры для
защиты рук работающих от соприкосновения с этими вещест-
вами. С этой целью в гальванических цехах применяют ряд ма-
зей и паст. Нанесенные толстыми слоями на кожу рук эти мази
и пасты при высыхании создают прочный барьер между кожей
и раздражающими веществами.
По характеру действия защитные мази и пасты делятся на
гидрофобные и гидрофильные.
Гидрофобные пасты не растворяются в воде и не смачи-
ваются ею. Их применяют для защиты кожи от эмульсий, рас-
творов кислот, щелочей цианистых и кислых электролитов и др.
Из применяющихся гидрофобных паст хорошее защитное дей-
ствие оказывает паста ИЭР-2, составляемая на основе парафина,
горного воска и вазелинового масла.
Гидрофильные пасты состоят из легко растворимых и сма-
чивающихся веществ. Они предохраняют кожу рук от жиров,
масел, нефтепродуктов, растворителей, смазок и т. п.
Среди этой группы защитных средств лучшие результаты
дает паста ИЭР-1 на основе глицерина и паста на основе
спирта. На ряде московских предприятий применяют пасты сле-
дующего состава (г).
Паста № 1
Каолин.................................. 1000
Глицерин................ ... 350
Мыло хозяйственное 60%-ное ...............300
Вода....................... . . 750 (мл)
Паста № 2
Казеиновый клей «Экстра» . . ... 130
Глицерин..................................130
Аммиак 25%-ный.............................. 4 (мл)
Спирт гидролизный (СТУ 57—227—64) ... . 400 (лл)
Дистиллированная вода ............ 336 (лл)
Приготовление пасты № 1. В выпарную чашку за-
гружают хозяйственное мыло, заливают его водой и варят при
постоянном помешивании на водяной бане до полного раство-
рения. По окончании растворения мыла вводят глицерин, затем
при непрерывном помешивании каолин. После образования од-
нородной массы ее упаривают в течение 1,5—2 ч для удаления
воды. Затем массу остужают.
Приготовление пасты № 2. Казеин смешивают с ди-
стиллированной водой в течение 10-—15 мин. Затем в раствор
294
поочередно при интенсивном перемешивании добавляют глице-
рин, спирт и аммиак.
Способ употребления биологических «пер-
ча т о к». Перед началом работы чисто вымытые руки смазы-
вают пастой, которая, высыхая, образует на поверхности кожи
тонкий прочный слой, защищающий кожу от раздражающих хи-
мических веществ. Биологические «перчатки», как называют за-
щитные пасты, не раздражают кожу, не пачкают ее и сохраня-
ются в течение полусмены. Пасты хорошо смываются горячей
водой с мылом. Чтобы сделать «перчатки» видимыми, в пасту
добавляют нейтральные красители «Амарант», придающие па-
сте бледно-розовую окраску.
Ниже приведены нормы расхода паст (г) для одного рабо-
тающего в смену при двухкратном нанесении пасты (в начале
работы и после обеденного перерыва).
Паста № 1
Каолин ...........5
Глицерин..........1,5
Мыло хозяйственное 1,5
Паста № 2
Казеиновый клей «Экстра» 2
Глицерин..............2
Аммиак 25%-ный . .0,1
Спирт гидролизный . . . 4,5
Для защиты кожи от нефтепродуктов, растворителей класса
хлорированных углеводородов можно пользоваться пленкооб-
разной пастой, содержащей спирт.
Пленкообразная паста для защиты кожи (вес. %)
Метилцеллюлоза..............................- 379
Глицерин................................... 11,7
Белая глииа.............................. ... 7,8
Тальк........................................ 7,8
Вода ..........................................68,8
При составлении пасты метилцеллюлозу растворяют в воде
при комнатной температуре. Глицерин смешивают с тальком
и глиной, и эту смесь вводят в раствор метилцеллюлозы. Не-
большое количество пасты, нанесенное на кожу, после высыха-
ния дает тонкую невидимую пленку.
ЛИТЕРАТУРА
Абрамова Н. Н., Ратькова И. П. Блестящее цинкование в аммиакат
ных электролитах. ЛДНТП, 1963.
Абрамсон Д. С., Орлова С. И. Контроль электролитов и качества
гальванопокрытий. М., Машгнз, 1950.
Анисимов С. Б., Нисевич Л. Г., Ширшов А. М. Коррозия сереб-
ряных покрытий. Сб. «Гальванические покрытия электрических кон-
тактов», вып. 1, ЛДНТП, 1963.
Арон Л. Я., М о л ч а д с к и й А. М. Многоцветное анодирование. М.,
ГОСИНТИ, № 16—63—31/3, 1963.
Барт л Д., Мудр ох О Технология химической л электрохимической об-
работки поверхностей металлов. М., Машгнз, 1961.
Бартфаи Бела. Справочник гальваностега, М., Машгнз, 1960.
Баташев К. П. Электролитическое серебрение из нецианистых растворов.
Сб 1, «Прогрессивные неядовитые электролиты и химические способы
получения металлических покрытий». ЛДНТП, 1965.
Бахвалов Г. Т., Бнркган Л. Н., Лабутин В. П. Справочник галь-
ваностега. М., Металлургиздат, 1954.
Бахвалов Г Т. Скоростное осаждение меди и цинка в цианистых элект-
ролитах при периодической обращаемости постоянного тока. «Вестник
инженера и техника», 1953, № 4.
Бахвалов Г Т., Румянцев Н. В Электролитическое покрытие ме-
таллов при реверсивном токе. МДНТП, 1957.
Бахвалов Г. Т. Электролитическое осаждение латуни при реверсивном
токе. Известия высших учебных заведений, серия «Цветная металлур-
гия», 1958, № 3.
Беленький М. А. Блестящее никелирование с одновременным вырав-
ниванием поверхности. Сб 1 «Прогрессивная технология нанесения
гальванических и химических защитно-декоративных покрытий».
МДНТП, 1961.
Беленький М А., Тайнер В. И. Влияние органических добавок на
основные свойства никелевых покрытий. Сб. 1. «Блестящие и комби-
нированные металлические покрытия». МДНТП, 1967.
Бесидовский Е. Я. Физико-химический (адгезионный) способ нанесения
металлических покрытий. Сб 2 «Прогрессивные неядовитые электро
литы и химические способы получения металлических покрытий».
МДНТП, 1965.
Бибиков Н. Н. Гальванические покрытия на токе переменной поляр-
ности. М.-Л., Машгиз, 1958
Б лащу к Е. Ф., Лаворко П. К. Гальванотехника. Москва—Киев, Маш
гиз, 1961.
Богоявленский А. Ф., Александров А. Я., Свердлов А. И.
Изучение влияния дополнительного травления на свойства окисной
пленки и сцепление анодированного алюминия с гальванопокрытиями.
Труды КАИ. Казань, 1966.
Б о д н е в а с А. И., В я г и с Ю. К., Ж у к а й т е М. П., П е т р а у с к а с А. В.,
М а т у л и с Ю. Ю. Перспективы улучшения никелевых гальванопок-
рытий. Сб. 1 «Блестящие и комбинированные металлические покры
тия». МДНТП, 1967.
296
Бороздина М. С., Лукашева П. С., Дубровин В. В. Электро-
осаждение меди, цинка, латуни из цианистых электролитов при перио-
дическом изменении направления постоянного тока, ИТЭИН, 1954.
Брук Э. С., Слезкина Н М. Металлические покрытия деталей из де-
формированных и литых сплавов на алюминиевой основе. Сб. «Хими-
ческие и электрохимические методы обработки легких сплавов»,
ЛДНТП, 1964.
Бухнер Г. Травление и окрашивание металлов. СПБ, 1912.
Баграмян А. Т. Электроосаждение металлов. М., Изд-во АН СССР, 1950
Вайнер Я. В, Дасоян М А. Оборудование, автоматизация и механи-
зация цехов электрохимических покрытий. М. Л., 1961.
Верник С., П и н н е р Р. Химическая и электрохимическая обработка алю-
миния и его сплавов (пер. с анг.). М., Судпромгиз, 1960.
В и шенков С. А. Повышение износостойкости деталей химическим нике-
лированием. МДНТП, 1959.
Гарбер М. И. Декоративное шлифование и полирование. М., «Машино-
строение», 1962.
Гинберг А. М. Технология гальванотехники. Л., Судпромгиз, 1962.
Гинберг А. М., Грачева М. П. Цветное оксидирование меди, вып. 4.
ЦИТЭИН, 1960.
Гинберг А. М. Электролитическое осаждение металлов на алюминий и
его сплавы. Л., Судпромгиз, 1967.
Головчанская Р. Т., Кудрявцев Н. Т., Таракановский Ф. Д„
Тютина К. М. Контактно-химический метод серебрения. Сб. 1 «Про-
грессивные неядовитые электролиты и химические способы получения
металлических покрытий». МДНТП, 1965.
Голубев А. И. Анодное окисление алюминиевых сплавов. М., Изд-во
АН СССР, 1961
Голубев А. И., Игнатов Н. Н. Толстослойное анодирование алюминия
и его сплавов в смесях кислот при комнатной температуре. М.,
ГОСИНТИ, № 3—65—2176/60, 1965.
Горбунова К. М., Никифорова А. А. Восстановление никеля гипо-
фосфитом. ЖФХ АН СССР, вып. 5, 1954.
Горбунова К- М. Химическое никелирование. М Изд-во АН СССР, 1960.
Грачева М. П., Г и н б е р г А. М. Эматалирование, вып. 8. ЦИТЭИН, 1960
Грачева М. П., Гинберг А. М. и др. Электрополирование алюминия
в щелочных электролитах, вып. 26. ЦИТЭИН, 1961.
Грачева М П., Э й ч н с А. П., Ц и к о л ь Д. Н. Декоративная отделка
алюминия, вып. 26. ЦИТЭИН, 1961.
Грачева М. П„ Гинберг А. М. Физические, химические и механиче-
ские свойства непрозрачных оксидных пленок, вып. 30. ЦИТЭИН, 1961.
Грачева М. П., Гинберг А. М. Химическое и электрохимическое по-
лирование алюминия и его сплавов, вып. 24. М., ГОСИНТИ, 1962.
Грачева М. П., Л а в о р к о П К. Защитно-декоративные покрытия из-
делий бытового назначения. М, Госбытиздат, 1963.
Грачева М. П., Голубев А. И, Гинберг А. М. Структура непроз-
рачных окисных пленок на алюминии на основе электронно-микроско-
пических исследований. Сб. «Анодная защита металлов». М., «Маши-
ностроение», 1964.
Грачева М. П., Брук Р. И. Опыт внедрения бесцианистых электроли-
тов для непосредственного меднения стальных деталей. М., ГОСИНТИ.
№ 3—65—1823/40, 1965
Грачева М. П., Дорфман А. М. Опыт нанесения металлических покры-
тий на алюминий и его сплавы. М„ ГОСИНТИ, № 3—65—2126/58, 1965
Грачева М П., Дорфмаи А. М. Эматалирование алюминиевых спла-
вов с высоким содержанием легирующих добавок. М., ГОСИНТИ,
№ 3—65—2124/57, 1965,
Грилихес С. Я. Электролитическое полирование алюминия и образова-
ние на нем защитных окисных пленок. Сб. 1 «Химические и электро-
297
химические методы обработки легких металлов и сплавов». ЛДНТП,
1964.
Грилихес С. Я. Защита металлов оксидными п фосфатными пленками.
Л., Машгиз, 1961.
Г р у е в И Д. Термостойкость металлических покрытий, нанесенных на алю
миниевые сплавы. Сб. «Химические и электрохимические методы об
работки легких металлов и сплавов», ЛНДНТ, 1964.
Гудин Н. В., Шапник С. М., Белякова Л. А. Теория и практика
электроосаждения металлов из электролитов на основе аминокомплек-
сов Сб. «Прогрессивные неядовитые электролиты и химические спо?
собы получения металлических покрытий». МДНТП, 1965.
Дезидерьев Г. П., Таран Л. А. Сб. 1 «Прогрессивные неядовитые
электролиты и химические способы получения неметаллических по-
крытий». МДНТП, 1965.
Дмитриев В. А., Беляева 3. Г. Химическая полировка алюминия и
сплава ВД-17. Сб. «Анодная защита металлов». М., «Машинострое-
ние», 1964.
Долгая О. М„ Мельник П. М Смешанные добавки при блестящем
никелировании гальванопокрытий». Вильнюс, 1963.
Дринберг А. Я., Гуревич Е. С., Тихомиров А. В. Технология не-
металлических покрытий. Л., Машгиз, 1957.
Зарецкая Е. М., Павловская Т. Г. Твердое анодирование алюминие-
вых сплавов, содержащих медь. Сб. 1 «Химические и электрохимиче-
ские методы обработки легких металлов и сплавов», ЛНДНТ, 1964
Зеленова А. Г. Обработка нержавеющей стали в кислотных растворах.
Сб. 1 «Новые достижения отечественной гальванотехники». ЛДНТП,
1967.
3 ы т н е р А. Я., Лапин Н. П. Отделка металлов химическим и электрохи-
мическим окрашиванием. Киев—Москва, Машгиз, 1940.
Иванов В. Г., Палий Т. Д. Электролиты бесцианистого кадмирования.
Сб. «Защита металлов от коррозии». Куйбышев, 1965.
Ильин В. А. Цинкование и кадмирование. М Л , Машгиз, 1958.
Ильин В. А. Лужение и свинцевание. М.-Л., Машгиз, 1958.
Ильин В. А. Бесцианистое серебрение. Сб. «Гальванические покрытия
электрических контактов», вып. 1, ЛДНТП, 1963.
Ильин В. А., Коваленко Д. Т Защита серебра от потемнения. Сб
«Гальванические покрытия электрических контактов», вып. 1, ЛДНТП,
1963.
Ильин В. А., Носкова И. Н. Осаждение меди, серебра и золота в же-
лезистосинеродистых электролитах. Сб. 1 «Новые достижения отечест-
венной гальванотехники». ЛДНТП, 1967.
Инструкция. Институт химии и химической технологии АН Лнт. ССР. Усо-
вершенствованная технология блестящего никелирования и блестящего
меднения. Вильнюс, 1966.
Каданер Л. И. Защитные пленки на металлах. Харьков, 1956.
Киселева В. Л., Гудзюк Г. П. Блестящее меднение из сернокислых
электролитов. Сб. 2 «Блестящие и комбинированные металлические
покрытия». МДНТП, 1967.
Коньков А. С. Нормирование материалов в машиностроении. Москва—
Свердловск, Машгиз, 1954.
Крамер Б. Ш, Горошевская Б. С. О новом электрохимическом
способе защиты серебра от потемнения. Сб. 1 «Гальванические покры-
тия электрических контактов» ЛДНТП, 1963.
Кругликов С. С. Новые направления в защитно-декоративном никели-
ровании и хромировании. Сб. 1 «Блестящие и комбинированные ме-
таллические покрытия», МДНТП, 1967.
Кругликов С. С., Львовский В. М., Кудрявцев Н. Т. О ме-
ханизме коррозии комбинированных никель-хромовых покрытий. Сб. 1
298
«Блестящие и комбинированные металлические покрытия». МДНТП,
1967.
Кротов И. В Гринина В В., Запольская К. В. Получение на
алюминии и его сплавах защитных пленок фосфатов алюминия и
хрома. Сб. 2 «Обработка легких металлов и сплавов», МДНТП, 1960.
Куликова Д. М.. Г удин Н. В. Сб. «Некоторые вопросы теории и прак-
тики использования в гальванотехнике неядовитых электролитов», Ка-
зань, 1964.
Кудрявцев Н. Т., Цупа к Т Е„ Пшилусски Я. Б. Электролитиче-
ское покрытие никелем при высоких плотностях тока. Сб. 2 «Блестя-
щие и комбинированные металлические покрытия», МДНТП, 1967.
Кудрявцев Н Т„ Тютина К- М., Михайлов Н. И Цинкование в
аммиакатном электролите и фосфатирование цинковых покрытий,
ВИНИТИ, 1958.
Кудрявцев Н. Т„ Федуркии В. В. Блестящее никелирование. М„
Росгизместпром, 1961
Лангбейп Г Полное руководство к осаждению металлов гальваническим
путем. СПБ, 1909.
Лайнер В. И., Кудрявцев Н. Т. Основы гальваностегии, ч. 1 и 2,
М., Металлургиздат, 1957.
Лайнер В. И. Современная гальванотехника. М., Металлургиздат, 1967.
Лайнер В. И., Рейзин Б. Л Меднение и цинкование из пирофосфат-
ных электролитов. Сб. «Прогрессивные неядовитые электролиты и хи-
мические способы получения металлических покрытий», МДНТП, 1965.
Лайнер В. И. Латунирование Сб. «Электролитическое осаждение спла-
вов», М, Машгиз, 1961.
Л а и н е р В. И. Гальваническое покрытие легких сплавов. М., Металлург-
издат, 1960.
Литвак Н. Прогрессивные 1методы нанесения гальванопокрытий, Киев, 1965.
Лошкарев М. А., Да ши лов Ф. И. и др. Совместное влияние органи-
ческих веществ, комплексообразователей и анионов на катодное осаж-
дение кадмия и свинца. Сб. 2 «Блестящие и комбинированные покры-
тия», МДНТП, 1967.
Л у ком с кий Ю. Я. Электролитическое никелирование алюминия и его
сплавов. Автореферат. ИХТИ, Иваново, 1963.
Марченко Н. А. Электролит для осаждения блестящих никелевых по-
крытий. Технология и организация производства. Сб. № 2 (38), 1966.
Мату лис Ю Ю., М иц кус М. А. Образование трехвалентных ионов
хрома. Сб. «Теория и практика электролитического хромирования», М.,
Академгпз. 1957
М а т у л и с Ю. Ю., Бодневас А. И., В я г и с Ю. К. Перспективы улуч-
шения никелевых покрытий. Сб. 1 «Блестящие и комбинированные ме-
таллические покрытия», МДНТП, 1967.
Одноралов Н. В. Декоративная отделка скульптур и художественных
изделий из металла. М., «Искусство», 1954.
Петрова О. А. Покрытие комбинированным (двухслойным) хромом. Сб.
«Теория и практика электролитического хромирования». М., Академ-
гиз, 1957
Понцова 3. П., Шапник М. С., Г у дат Н. В. Серебрение из электро-
лита на основе моноэтэноламинового комплекса. Сб. 1 «Прогрессив-
ные неядовитые электролиты и химические способы получения метал-
лических покрытий», МДНТП, 1965.
Попов С. Ф, Рыбянец К А. Электролитическое осаждение кадмия и
циика из гексаметилеитетрааминовых электролитов. Сб. «Передовые
.методы химической технологии и контроля производства». Ростов-на-
Дону, 1964.
Попов В. А, Кокорев Н Р Авт. свидетельство № 162732, опубл. 8.V.
1964 г
299
Р а ш к е в и ч А. Н. Опыт внедрения электролита для бесцианистого кадми-
рования. М., ГОСИНТИ № 3—65—64/2, 1964.
Раджюиене Б. С., Стяпоиавичюс, Бишо мирские Р. М. Сравни-
тельная характеристика цианистых электролитов блестящего меднения.
Сб 2 «Блестящие и комбинированные металлические покрытия»,
МДНТП, 1967.
Розов М. Н. Работы ВАМИ по химической и электрохимической обработ-
ке легких металлов и сплавов. Сб. 1 «Химические и электрохимиче-
ские методы обработки легких металлов и сплавов», ЛДНТП, 1964
Рябченков А. В., Кокорев Н. В. Блестящее цинкование в полиэти-
ленполиаминовом электролите. Сб. 2 «Блестящие и комбинированные
металлические покрытия», МДНТП, 1967.
Рябой А. Я., Шлугер М. А. Электролитическое хромирование в тетра-
хроматном электролите, МДНТП, 1958.
Сайфуллин Р. С. К вопросу о современном состоянии блестящего мед-
нения. Материалы электрохимической конференции, Казань, 1959.
Самарцев А. Г. Оксидные покрытия на металлах, Л., 1944.
Саламандра В. В. Твердое золочение. Сб. 1 «Гальванические покрытия
электрических контактов», ЛДНТП, 1963.
Сайфуллин Р. С., Надеева Ф. И., Дрязгова Е. А. Гальванические
покрытия с включениями корунда из ванн блестящего никелирования.
Сб. 1 «Блестящие и комбинированные покрытия». МДНТП, 1967.
Соловьев Н. А., Жданова Н. В., Сергеева Г. М., Дорони-
на К. Н., М а х о в а А. К. Некоторые случаи промышленного при-
менения блестящего никелирования. Сб. 2 «Блестящие и комбиниро-
ванные металлические покрытия», МДНТП, 1967.
Семин В. М. Хромирование в саморегулирующихся электролитах. Сб. «Тео.
рия и практика электролитического хромирования». М., Академгиз,
1957
Скворцов Б. П. Химическое окрашивание и лакирование металлов. М.,
1925.
Сцибровская Н. Б. Оксидные и цинкофосфатные покрытия металлов.
М., Оборонгиз, 1961.
Тегарт В. Электрохимическое и химическое полирование металлов. М.,
Изд-во иностранной литературы, 1957.
Темкина Б. Я. Прогрессивная технология гальванических и химических
защитно-декоративных покрытий, МДНТП, 1958.
Темкина Б. Я. Прогрессивная технология нанесения гальванических и
химических покрытий. М„ Машгиз, 1962.
Т о д т Ф. Коррозия и защита от коррозии М.-Л. «Химия», 1966.
Томашев Н. Д., Заливалов Ф. П. Некоторые закономерности толсто-
слойного анодирования алюминия и его сплавов. Сб. «Анодная за-
щита металлов». М., «Машиностроение», 1964.
Тупицын Г. И., Шей ко Т. Е. Техника безопасности и промышленная
санитария в гальванических цехах. М., Оборонгиз, 1950.
Федотьев Н. П., Алабышев А. Ф. и др. Прикладная электрохимия.
Л., Госхимиздат, 1962.
Фаличева А. И., Левин А. И. Электролитическое хромирование нз хо-
лодных ванн. Сб. «Теория и практика электролитического хромирова-
ния» М, Академгиз, 1957.
Федотьев Н. П„ Грилихес С. Я., Зильберман Б. Я. Пути усо-
вершенствования процесса глубокого анодирования алюминия. Сб. 1
«Химические и электрохимические методы обработки легких металлов
и сплавов», ЛДНТП, 1964.
Филимонович К. И. Оксидирование металлов — надежное средство за-
щиты от коррозии Киев, 1963.
Фиш л ок Д. 4<рнение металлов. «Металлические покрытия», 1963, т. 61,
№ 9 (перевод с англ.).
Эй цис А П. Кристаллит. Москва—Киев, Машгиз, 1961.
300
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Глава I
Основные сведения по гальванотехнике
Понятие о коррозии металлов ...................... . 3
Процессы электролиза.............................. . 4
Факторы, влияющие на качество электролитических осадков . 6
Типовые расчеты, применяемые в гальванотехнике ... . 11
Глава II
Подготовка поверхности металлических изделий
перед нанесением гальванических покрытии
Механическая обработка . . ... 18
Шлифование . . 20
Полирование ... 22
Шлифующие и полирующие материалы ... .23
Шлифовальный и полировальный инструмент 26
Шлифование абразивными лентами .... 31
Обработка пластическим деформированием 32
Пескоструйная и дробеструйная обработка —
Гидроабразивная обработка ................................... .33
Крацевание ...... 34
Обработка в барабанах . . . —
Гндрополирование.............................. ... .35
Химические и электрохимические способы подготовки поверхности . 36
Обезжиривание в органических растворителях . . 37
Эмульсионное обезжиривание................................ ... 39
Обезжиривание в щелочных растворах . - 40
Обезжиривание венской известью ... 43
Обезжиривание в ультразвуковом поле 44
Электрохимическое обезжиривание . . 45
Травление.................................................... .47
Травление черных металлов —
Травление стали . . 50
Травление чугуна .............................. 52
Травление цветных металлов . —
Травление алюминия . . 53
Электрохимическое травление стали . . 55
Декапирование .............................. 57
Химические и электрохимические способы полирования . . —
Химическое полирование металлов . 59
Химическое полирование стали —
Химическое полирование меди и ее сплавов 61
Химическое полирование цинка и кадмия . 62
Химическое полирование никеля ......................... 63
Химическое полирование алюминия и его сплавов —
Электрохимическое полирование металлов 66
Электрополирование стали .... .69
Электрополнроваиие меди и ее сплавов - 71
Электрополнроваине никеля -72
Электрополирование алюминия и его сплавов . . . . 73
301
Глава 1П
Нанесение гальванических покрытий
Цинкование............................................... ... 77
Сравнительная характеристика электролитов цинкования 78
Сернокислые электролиты............................ , . .79
Электролиты с блескообразующими добавками 81
Цианистые электролиты ....... 84
Аммиакатные электролиты . 87
Цинкатные электролиты......................................... 91
Борфтористоводородные и кремнефтористоводородные электролиты . 92
Электролиты на основе аминопроизводных . 93
Получение цинкфосфорных покрытий ... . . 95
Пассивация и осветление цинковых покрытий
Фосфатирование цинковых покрытий.............................. 97
Аноды при цинковании......................................... .98
Снятие недоброкачественных покрытий . . —
Кадмирование............................................. —
Сравнительная характеристика электролитов кадмирования 99
Сернокислые электролиты............................ .100
Электролит для блестящего кадмирования с добавкой ДЦУ 101
Борфтористоводородные электролиты . .102
Цианистые электролиты .... —
Аммиакатные электролиты....................... . 105
Электролиты на основе амннопроизводных . . 106
Электролиты на основе других комплексообразователен 107
Пассивация и осветление кадмиевых покрытий . 108
Аноды при кадмировании............. . . . 109
Снятие недоброкачественных покрытий .... —
Меднение........................................................... —
Сравнительная характеристика электролитов меднения . 110
Сернокислые электролиты...................................... 111
Электролиты с блескообразующими добавками .113
Цианистые электролиты . .116
Аммиакатные электролиты.................... . 120
Электролиты на основе амннопроизводных . . .122
Пирофосфорнокислые электролиты ........ 125
Борфтористоводородные и кремнефтористоводородные электролиты 127
Аноды при меднении..................... . .128
Снятие недоброкачественных покрытий . —-
Никелирование..................
Свойства никелевых покрытий 129
Сернокислые электролиты ... ... .130
Электролиты с блескообразующими и выравнивающими добавками 133
Многослойное никелирование ... .142
Другие электролиты никелирования . .148
Черное никелирование ... .... 150
Аноды при никелировании...................................... 152
Снятие недоброкачественных покрытий . . . . —
Химическое никелирование............................. . . 153
Хромирование . . 156
Особенности электролитического осаждения хрома 157
Электролиты хромирования..................................... 159
Саморегулирующиеся электролиты хромирования . .162
Холодные электролиты хромирования ... 163
Износостойкое хромирование.................... - “—
Двухслойное хромирование..................................... 165
Хромирование из тетрахроматных электролитов 167
Черное хромирование . ................ . 169
302
Снятие недоброкачественных покрытии . . . 170
Лужение............................................................. —
Сравнительная характеристика электролитов лужения . 171
Кислые электролиты............................................. —
Электролит с блескообразователями .... ... . . 174
Борфтористоводородные электролиты . .175
Щелочные электролиты...................... . . ..........176
Оплавление оловянных покрытий...................... . . 178
Декоративное оловянное покрытие «кристаллит»...................179
Удаление недоброкачественных покрытий и регенерация олова . . 182
Покрытие драгоценными металлами................................... —
Серебрение............................................. . . . —
Цианистые электролиты........................... . . 184
Нециаиистые электролиты....................................187
Дополнительная обработка серебряных покрытий . . 190
Золочение.................................................... 191
Цианистые электролиты..................... . .... 192
Железистосинеродистые электролиты .... 194
Твердое золочение ......................... . —
Цветные золотые покрытия................................. .195
Удаление некачественных покрытий н регенерация золота . —
Химическое и контактное золочение 196
Латунирование......................................... ..... —
Цианистые электролиты.................................... .197
Нецианнстые электролиты....................................199
Глава IV
Оксидирование металлов
Химическое оксидирование . . . . - 204
Многоступенчатое оксидирование • 206
Оксидирование нержавеющей стали 208
Кислотное оксидирование ... —
Электрохимическое оксидирование .... - 210
Окрашивание стали в различные цвета . 211
Снятие недоброкачественных пленок —
Оксидирование меди и ее сплавов . . • —
Оксидирование в черный цвет .212
Цветное оксидирование ... 215
Окрашивание меди и медных покрытий сернистыми соединениями . 223
Патинирование меди . . . . —
Получение цветного «кристаллита» ... . ... 224
Окрашивание никелевых покрытий . . • • 225
Оксидирование цинковых покрытий ............ • • 226
Оксидирование серебра......................................... ... 228
Глава V
Фосфатирование стали
Растворы для фосфатирования стали ..... . . . 230
Ускоренное фосфатирование..................................... • 231
Удаление недоброкачественных фосфатных покрытий . . 233
Глава VI
Отделка алюминия и его сплавов
Анодное оксидирование алюминия и его сплавов................... 235
Влияние исходного материала на процесс анодирования ......... 237
Сравннтелньая характеристика и область применения электролитов
для анодирования............................................ 238
Анодирование в серной кислоте ............................... 239
303
Технология декоративного анодирования 240
Твердое (глубокое) анодирование................................ 242
Толстослойное анодирование алюминиевых сплавов в двухкомпо-
иеитном электролите ...... ................. - 243
Анодное оксидирование в щавелевой кислоте . . . 244
Анодное оксидирование в хромовой кислоте . • 245
Анодирование в сульфосалициловой кислоте . 246
Эматалнроваиие....................................................... —
Структура эматаль-пленок....................................... 247
Сравнительная характеристика электролитов для эматалирования 231
Алюминиевые сплавы, пригодные для эматалирования................252
Эматалированне в титаносодержащем электролите . .... —
Эматалирование в щавелевом электролите без солей титана ... 254
Другие электролиты эматалирования с солями титана, циркония
тория..................................................... .... 255
Эматалирование в растворах хромовой кислоты . 256
Окрашивание анодных пленок ..... . 258
Окрашивание органическими красителями ... . . 259
Окрашивание неорганическими красителями . . - 262
Многоцветное окрашивание............................. .... . 263
Технологический процесс нанесения изображений фотохимическим
способом на эматалированную поверхность ... . 264
Уплотнение анодных пленок ......................................... 266
Снятие недоброкачественных пленок.............................. 268
Оборудование для анодирования мелких деталей . . 269
Декоративная отделка алюминия — «искрит» . —
Условия рекристаллизации ....... • 270
Проявление структуры..................... .... 271
Защита рекристаллизованной структуры . .... - 272
Технологический процесс получения покрытия «искрит» . . —
Фосфатирование алюминия и его сплавов............................ . —
Осаждение гальванических покрытий на алюминий и его сплавы . . . 274
Глава VII
Отделка изделий из сплава ЦА
Подготовка изделий из цинковых сплавов ... .281
Нанесение защитно-декоративных покрытий • - 282
Химическое оксидирование............ . • 283
Глава VIII
Контроль качества покрытий
Контроль по внешнему виду ... 284
Контроль толщины покрытий . —
Контроль пористости покрытий - 288
Контроль прочности сцепления ............................... . . . 289
Другие виды контроля качества покрытий . . —
Глава IX
Техника безопасности в гальванических цехах
Правила обращения с ядовитыми веществами....................... . 290
Правила обращения с кислотами и щелочами .... . 291
Правила обращения с кислыми электролитами...................... - 292
Правила обращения с хромовыми электролитами . . —
Правила обращения с ваннами оксидирования .... —
Правила обращения с органическими растворителями ... 293
Основные требования к вентиляции гальванических цехов . • —
Правила работы с электроприборами............................. - —
Применение биологических «перчаток» ... ... . .294
Литература........................................................ 296